一种对深海表层水连续取样的科考船制造技术

本发明专利技术公开了一种对深海表层水连续取样的科考船，包括船体，在船体的船舷处设置有一用于对水面以下的表层水进行连续取样的装置，该装置包括沿船舷上下铺设的轨道部件以及设于轨道部件一侧的转动部件，在轨道部件与转动部件之间设置有一可沿船舷上下摆动的取样杆，所述取样杆的一端与转动部件转动连接，另一端与轨道部件滑动连接，在取样杆上固定有一伸至表层水中用于将表层水抽吸取样的取样管，在取样管上设置有避免因船体走航时海水产生持续阻力对取样管造成损坏的缓冲机构。本发明专利技术不但有效保证能够准确取到表层水，而且在科考船航行过程中能够实现连续采集。

A scientific research ship for continuous sampling of deep-sea surface water

The invention discloses a scientific research vessel for continuous sampling of deep-sea surface water, including a hull. A device for continuous sampling of surface water below the surface of the water is arranged on the side of the hull. The device comprises a track component laid up and down the side of the ship's side and a rotating component on the side of the track component and a track component. A sampling rod which can swing up and down the side of the ship is arranged between the rotating parts. One end of the sampling rod is rotated and connected with the rotating parts, and the other end is sliding and connected with the track parts. A sampling tube extending into the surface water is fixed on the sampling rod for sampling the surface water. A sampling tube is arranged on the sampling tube to avoid sailing due to the hull. A buffer mechanism that causes continuous resistance to damage to the sampling tube. The invention not only effectively ensures that the surface water can be accurately collected, but also realizes continuous collection in the course of navigation of a scientific research ship.

【技术实现步骤摘要】
一种对深海表层水连续取样的科考船
本专利技术涉及科考船
，特别涉及一种对深海表层水连续取样的科考船。
技术介绍
微塑料，是一种直径小于5毫米的塑料颗粒，是一种造成污染的主要载体。微塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯等。微塑料体积小，这就意味着更高的比表面积(比表面积指多孔固体物质单位质量所具有的表面积)，比表面积越大，吸附的污染物的能力越强。首先，环境中已经存在大量的多氯联苯、双酚A等持久性有机污染物(这些有机污染物往往是疏水的，就是说它们不太容易溶解在水中，所以它们往往不能随着水流随意流动)，一旦微塑料和这些污染物相遇，正好聚集形成一个有机污染球体。微塑料相当于成为污染物的坐骑，二者可以在环境中到处游荡。《环境署2014年年鉴》和《评估塑料的价值》报告指出，塑料污染威胁到了海洋生物的生存以及旅游业、渔业和商业的发展。引起了人们对微塑料的注意。游荡的微塑料的粒径一般在5mm以内，很容易被海洋环境中的浮游动物、底栖生物、鱼类、贻贝等“低端”食物链生物误食，微塑料不能被消化掉，被生物摄入体内只能在胃里一直存在着，占据空间，导致动物生病甚至死亡；而如果是带着有机污染物的微塑料被吃掉，那对于这些浮游生物的伤害更是雪上加霜，污染物在生物体内酶的作用下释放出来，加剧它的病情。一方面可能会造成生物的死亡，影响生态系统稳定，另一方面可能会通过食物链传播，最后出现在人类的餐桌上。贻贝、浮游动物等处于食物链底端的生物会被上层动物吃掉，而微塑料，甚至微塑料和有机污染物都进入了上层动物体内，食物链一个特征是“富集”效应，也许在底层动物体内有害物质只有1％，但是到上层就变成了20％，这样会使大量的食用微塑料的生物生病或者死亡，食物链的顶端的生物是人类，人类在富集的作用下，会累积大量的微塑料在体内，这些难以消化的小颗粒对人产生难以预计的危害。微塑料犹如海洋中的PM2.5一般，威胁着海洋生物和人类的健康。动物实验发现塑料微粒由于粒径较小，可进入组织细胞，在动物脏器中蓄积，引起炎症反应，导致肝损伤和内分泌紊乱等。要对海洋中的微塑料进行管控，第一步是要对这些微塑料的成分和含量进行检测，从而对污染的严重性和主要来源进行评判，对下一步的治理提供依据。目前对海洋微塑料颗粒的检测有PerkinElmer红外光谱及红外显微成像系统、变换显微红外光谱法等。PerkinElmer红外光谱及红外显微成像系统可为检测过程提供有力的支持。但微塑料检测的前提是首先要从海洋表层水中将微塑料颗粒取样并过滤才能获得。目前取样分为静态取样和动态的船尾或侧舷取样，静态取样比较容易操作，但需要停船作业，其不方便采集大量的数据对一定范围内的海域做评估，动态取样由于船的运行会使得海水对取样设备产生持续较大的阻力，这对取样设备提出了一个较高的要求。但是需要而且要想检测并通过检测结果评价一定范围内水域微塑料的污染状况，就需要对该片海域进行一个连续的平均的取样，也就说将该片海域的表层水取样面积越大，表征的数据越准确，这就需要进行一个持续的取样。例如多种我国自主研发的深海取样设备如多管、箱式、拖网等。箱式一般在静态取样中使用，动态取样中，箱体在水下由于水的阻力其位置无法人为固定，容易与船体发生摩擦、撞击导致损坏，拖网的方法容易与水下物体缠绕，例如养殖区或者一些漂浮物，同样无法长时间稳定取样。目前科考船在走航过程中连续取样的方法，一般是在船舷上安装一只或多只采样管，将采样管伸入海水水面以下20～30cm，通过抽水设备通过采样管将该位置的表层海水采集到船上，但这个采样方法存在一些问题，第一，科考船在航行时具有一定速度，软管在采集表层海水时会受到海水持续的阻力，航行时水的浮力会导致软管上浮，无法采集表层水；第二，传统的金属采样管由于科考船长期持续航行致使海水产生持续的阻力作用在采样管，会使得采样管发生弯曲，导致损坏，并且金属采样管如何下放到水下及固定是个难以解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种适应动态取样方式，不但能够连续采集较大范围内水域的表层水数据，确保取样过程稳定，取样数据及所需水层的水样准确，而且不会耽误科考船的航行时间及其他海洋信息的对深海表层水连续取样的科考船。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种对深海表层水连续取样的科考船，包括船体，在船体的船舷处设置有一用于对水面以下的表层水进行连续收样的装置，该装置包括沿船舷上下铺设的轨道部件以及设于轨道部件一侧的转动部件，在轨道部件与转动部件之间设置有一可沿船舷上下摆动的取样杆，所述取样杆的一端与转动部件转动连接，另一端与轨道部件滑动连接，在取样杆上固定有一伸至表层水中用于将表层水抽吸取样的取样管，以及用于驱动取样杆分别绕转动部件转动以及沿轨道部件滑动将取样管摆动至表层水位置的液压缸，在取样管上设置有避免因船体走航时海水产生持续阻力对取样管造成损坏的缓冲机构，所述取样管的底端安装有用于检测取样管的进水口离水面距离的深度传感器，还包括控制器，所述深度传感器检测到进水口的位置信号后发送至控制器，控制器接收位置信号后发送用于控制液压缸工作状态的信号至液压缸，液压缸推动横梁将取样管的进水口置于表层水位置，取样结束后所述控制器发送停止信号至液压缸，液压缸带动横梁收回，取样管离开水面。上述的对深海表层水连续取样的科考船，所述取样管包括固定于取样杆端部的过渡管连接过渡管的柔性管，在柔性管上连接有伸至表层水中的吸水管，所述过渡管上连接有一将水样输送至船体上的输送管。上述的对深海表层水连续取样的科考船，所述缓冲机构包括分别设于过渡管及吸水管上的缓冲盘，在两缓冲盘之间，围绕所述柔性管均布有多个用于缓冲作用于吸水管上海水连续阻力的减震弹簧。上述的对深海表层水连续取样的科考船，所述液压缸包括缸体及与缸体伸缩连接的活塞杆，在取样杆上设置有一与活塞杆转动连接的座体，所述活塞杆通过转轴与座体转动连接。上述的对深海表层水连续取样的科考船，所述轨道部件包括滑轨，沿滑轨的长度方向开设有滑道，在取样杆上连接有一与滑道滑动配合的滑块，所述滑块与取样杆转动连接。上述的对深海表层水连续取样的科考船，所述转动部件包括固定于船舷上的座板，在座板上设置有一转销，所述取样杆通过转销与座板转动连接。上述的对深海表层水连续取样的科考船，在吸水管内设置有防止杂物进入的滤网，所述吸水管的末端设置有一向下的倾斜口。本专利技术对深海表层水连续取样的科考船的优点是：深度传感器、控制器与液压缸的设置，不但有效保证能够准确取到表层水，而且在科考船航行过程中能够实现连续采集，缓冲机构不但有效避免了连续水流阻力作用在取样管轴向及径向导致取样管的损坏，而且能够实现对阻力的缓解，提高了取样装置的使用寿命，采用自动化控制方式，通过深度传感器的深度采集，能够通过信号实时调节取样管在表层水范围内的深度，实现了自动化采集表层水的目的。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为取样装置的结构放大图；图3为缓冲机构与取样管连接的结构放大图；图4为图2中A部分的局部放大图；图5为本专利技术的表层水采集过程状态图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步详细说明；如图1、2、3、4、5所示，一种对深海表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对深海表层水连续取样的科考船，包括船体，其特征在于：在船体的船舷处设置有一用于对水面以下的表层水进行连续取样的装置，该装置包括沿船舷上下铺设的轨道部件以及设于轨道部件一侧的转动部件，在轨道部件与转动部件之间设置有一可沿船舷上下摆动的取样杆，所述取样杆的一端与转动部件转动连接，另一端与轨道部件滑动连接，在取样杆上固定有一伸至表层水中用于将表层水抽吸取样的取样管，以及用于驱动取样杆分别绕转动部件转动以及沿轨道部件滑动将取样管摆动至表层水位置的液压缸，在取样管上设置有避免因船体走航时海水产生持续阻力对取样管造成损坏的缓冲机构，所述取样管的底端安装有用于检测取样管的进水口离水面距离的深度传感器，还包括控制器，所述深度传感器检测到进水口的位置信号后发送至控制器，控制器接收位置信号后发送用于控制液压缸工作状态的信号至液压缸，液压缸推动横梁将取样管的进水口置于表层水位置，取样结束后所述控制器发送停止信号至液压缸，液压缸带动横梁收回，取样管离开水面。

【技术特征摘要】
1.一种对深海表层水连续取样的科考船，包括船体，其特征在于：在船体的船舷处设置有一用于对水面以下的表层水进行连续取样的装置，该装置包括沿船舷上下铺设的轨道部件以及设于轨道部件一侧的转动部件，在轨道部件与转动部件之间设置有一可沿船舷上下摆动的取样杆，所述取样杆的一端与转动部件转动连接，另一端与轨道部件滑动连接，在取样杆上固定有一伸至表层水中用于将表层水抽吸取样的取样管，以及用于驱动取样杆分别绕转动部件转动以及沿轨道部件滑动将取样管摆动至表层水位置的液压缸，在取样管上设置有避免因船体走航时海水产生持续阻力对取样管造成损坏的缓冲机构，所述取样管的底端安装有用于检测取样管的进水口离水面距离的深度传感器，还包括控制器，所述深度传感器检测到进水口的位置信号后发送至控制器，控制器接收位置信号后发送用于控制液压缸工作状态的信号至液压缸，液压缸推动横梁将取样管的进水口置于表层水位置，取样结束后所述控制器发送停止信号至液压缸，液压缸带动横梁收回，取样管离开水面。2.根据权利要求1所述的对深海表层水连续取样的科考船，其特征是：所述取样管包括固定于取样杆端部的过渡管连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志平，张浩然，李杨，
申请(专利权)人：国家海洋局第一海洋研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37