深水可视可控轻型沉积物柱状取样系统释放机构及方法技术方案

本发明专利技术属于获取海底沉积物样品领域，具体地说是一种深水可视可控轻型沉积物柱状取样系统释放机构及方法，在取样过程中,释放机构通过高度计和下视摄像头检测距底高度，底质情况，利用取样器控制通讯单元驱动释放油缸完成释放动作，释放后利用夯击动作完成取样工作，在过程中充分利用动能和深海液压锤夯击双动力组合,即取样过程包括前期的重力贯入和后期的夯击取样两个过程。液压锤夯击机构的配置使取样器在不显著增加自身重量的前提下,完成超长、连续、低扰动的深海沉积物柱状样采集工作。本发明专利技术解决了以往盲采样的弊端，有效地提高了深海可视可控柱状取样的技术水平。

【技术实现步骤摘要】
深水可视可控轻型沉积物柱状取样系统释放机构及方法
本专利技术属于获取海底沉积物样品领域，具体地说是一种深水可视可控轻型沉积物柱状取样系统释放机构及方法。
技术介绍
获取海底沉积物样品的主要设备包括柱状取样器、抓斗取样器以及多管取样器等几种类型。相对于后两种表层沉积物取样器而言，柱状取样器能够获得时间跨度更大、信息记录更丰富的沉积物长柱样品。现有的柱状取样器按照能量供给方式可分为非可控和可控式两类，前者是指取样器只依靠自身的动能贯入到海底沉积物中，工作过程不受搭载平台的装置控制；后者是指取样器配置了辅助动力源，并可通过在搭载平台上的相应操作完成取样。我国科考船目前主要配置两种非可控式取样器，即阀式重力取样器和活塞重力取样器，取样深度一般较短。这两种取样器由于体积较大，组装复杂，整个取样过程需要耗费大量的人力资源，从而导致整体作业难度较大，效率较低。而且，这些设备缺少辅助动力源、可视和定位组件，因此并不能在采样过程中对取样器进行实时监测和精确作业，只能进行盲采样。可控式取样器主要是涉及到多种可视可控的沉积物取样器，主要是使用往复式夯击装置进行取样，比如公开日为2013年5月22日、公开号为CN103115792A的“一种深海气动往复式夯击装置”，但是此设备无法进行释放；又比如公开日为2013年5月22日、公开号为CN103115798A的“一种深水可视化可操控超长重力活塞式取样系统”，设备可以释放，但是释放缆的存放方式需要占据夯击锤体空间，对夯击锤体的密封性有一定的难度要求。综上所述，国内外开展的有关可控式柱状取样系统，在锤体结构较为简单，非中空的条件下，未形成释放装置。在取样器本体外层释放等方面，国内尚无或极少研制和应用先例。
技术实现思路
针对现有非可控和可控柱状取样系统所存在的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种深水可视可控轻型沉积物柱状取样系统释放机构及方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术的释放机构包括船通讯钢缆、承重头、转动环、四角盘转环、转动轴、通讯端头、上视摄像头、释放钢缆、取样器控制锤体单元、高度计、下视摄像头、排水管、活塞、刀头、释放油缸、取样器密封盖、取样器控制通讯单元、取样器本体、样品管及取样器本体安装座，其中取样器本体、排水管、样品管及刀头依次连接，该取样器本体上端螺纹连接有取样器密封盖，所述取样器本体内部分别安装有取样器控制通讯单元及取样器控制锤体单元，该取样器本体外表面分别安装有高度计及下视摄像头；所述取样器密封盖顶部分别安装有取样器本体安装座、上视摄像头及多个通讯端头，每个通讯端头分别与所述取样器控制通讯单元连接；所述船通讯钢缆的一端缠绕在科考船的绞车上，另一端的钢缆与承重头的一端连接，承重头中伸出的通讯软缆通过通讯端头与所述取样器控制通讯单元连接，所述承重头的另一端与转动环的一端铰接，该转动环的另一端铰接有四角盘转环；所述释放油缸安装于取样器本体安装座上，输出端连接有转动轴，所述四角盘转环通过该转动轴与取样器本体安装座连接，并在转动轴通过所述释放油缸驱动抽出后与取样器本体安装座脱离；所述释放钢缆的一端连接于四角盘转环上，另一端穿入所述排水管内，并连接有活塞；所述上视摄像头、高度计及下视摄像头分别通过通讯端头与取样器控制通讯单元连接。其中：所述排水管上在释放钢缆穿入的位置设有排水管导向滑轮组，该排水管上沿高度方向均匀开设有多个用于活塞上提时水流排出的排水孔。所述排水管内部设有排水管阻挡阶梯，所述释放机构回收时通过该排水管阻挡阶梯阻止活塞上提。所述取样器本体外表面的一侧沿高度方向均匀安装有多个导向滑轮，所述释放钢缆的一端通过卸扣与四角盘转环相连，另一端由各个所述导向滑轮绕过，相邻两导向滑轮之间的所述释放钢缆为弧形。所述取样器本体安装座上安装有上端头导向滑轮组，所述释放钢缆的一端由该上端头导向滑轮组与取样器本体安装座之间穿过，并连接于所述四角盘转环；所述上端头导向滑轮组括导向滑轮座、滑轮组轴及滑轮组固定螺栓，该导向滑轮座的一端固定于所述取样器本体安装座上，另一端通过滑轮组固定螺栓与滑轮组轴相连，该滑轮组轴上设有滑轮。所述导向滑轮座包括导向滑轮座底座及导向滑轮座侧板，该导向滑轮座底座与所述取样器本体安装座固接，导向滑轮座底座上垂直设置有两个导向滑轮座侧板，每个所述导向滑轮座侧板上均开设有导向滑轮安装孔；所述滑轮组轴为阶梯轴，沿轴向分为滑轮受力轴、滑轮组外环及滑轮组内环，该滑轮组内环的两侧均设有直径大于滑轮组内环的滑轮组外环，所述释放钢缆在滑轮组内环内滑动，并通过所述滑轮组外环限位，该滑轮组外环的外侧为所述滑轮受力轴，滑轮受力轴由所述导向滑轮座侧板上的导向滑轮安装孔穿过，并通过滑轮组固定螺栓与导向滑轮座固定，所述滑轮组外环的外表面与导向滑轮座侧板的内表面抵接。所述取样器本体安装座的两侧均设有用于回收的转动吊耳，每侧转动吊耳的一端与所述取样器本体安装座上的转动盘转动连接，所述转动吊耳的另一端设有转动吊孔。所述通讯软缆缠绕在取样器本体的上部前方后，再与所述通讯端头连接。所述四角盘转环为方形，四条边均为内凹的弧形，四个角为圆角，每个角上均开设有四角盘转动孔。本专利技术深水可视可控轻型沉积物柱状取样系统释放机构的释放方法为：所述取样器控制通讯单元通过高度计及下视摄像头检测据海底高度、底质情况，控制所述释放油缸完成释放动作，释放后通过所述取样器控制锤体单元的夯击动作完成取样工作，具体步骤包括：步骤一，释放机构下放到海底后，科考船上的岸端控制单元通过所述船通讯钢缆传输信号经过通讯软缆、通讯端头到达取样器控制通讯单元，通过所述高度计和下视摄像头确定据底位置和底质情况，并通过所述取样器控制通讯单元传输给岸端控制单元；步骤二，根据预先设定好的释放高度，所述取样器控制通讯部收到岸端控制单元的释放命令后，控制所述释放油缸抽动释放，所述四角盘转环与取样器本体安装座之间的转动轴随释放油缸回抽，完成四角盘转环脱离取样器本体安装座；步骤三，所述取样器本体、排水管、样品管及刀头在四角盘转环脱离取样器本体安装座后靠重力下放，所述释放钢缆带动活塞进行回抽，所述刀头及样品管依次插入海底沉积物中；步骤四，所述岸端控制单元夯击命令通过船通讯钢缆传输信号经过通讯软缆、通讯端头到达取样器控制通讯单元，该取样器控制通讯单元控制所述取样器控制锤体单元对取样器本体进行锤击动作，同时岸端控制单元通过高度计和下视摄像头获取进样长度和底质视频情况数据，当满足作业要求后，停止锤击动作；步骤五，利用科考船上的船绞车拉回所述船通讯钢缆，带动承重头、转动环上提，抽拉所述释放钢缆带动活塞，通过所述活塞带动排水管、取样器本体、样品管及刀头回收；步骤六，回收到科考船边缘后，完成所述取样器本体的回收，至此完成作业。本专利技术的优点与积极效果为：1.本专利技术使用外部重力释放方式和深海液压锤的动力组合相结合的方式，使用外部重力释放方式其结构大大减少深海液压锤制作的难度，避免了使用原有原理和技术，液压锤中空的水密工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深水可视可控轻型沉积物柱状取样系统释放机构，其特征在于：包括船通讯钢缆(1)、承重头(2)、转动环(3)、四角盘转环(4)、转动轴(9)、通讯端头(11)、上视摄像头(12)、释放钢缆(14)、取样器控制锤体单元(20)、高度计(21)、下视摄像头(22)、排水管(23)、活塞(25)、刀头(26)、释放油缸(27)、取样器密封盖(44)、取样器控制通讯单元(45)、取样器本体(46)、样品管(47)及取样器本体安装座(48)，其中取样器本体(46)、排水管(23)、样品管(47)及刀头(26)依次连接，该取样器本体(46)上端螺纹连接有取样器密封盖(44)，所述取样器本体(46)内部分别安装有取样器控制通讯单元(45)及取样器控制锤体单元(20)，该取样器本体(46)外表面分别安装有高度计(21)及下视摄像头(22)；所述取样器密封盖(44)顶部分别安装有取样器本体安装座(48)、上视摄像头(12)及多个通讯端头(11)，每个通讯端头(11)分别与所述取样器控制通讯单元(45)连接；所述船通讯钢缆(1)的一端缠绕在科考船的绞车上，另一端的钢缆与承重头(2)的一端连接，承重头(2)中伸出的通讯软缆(52)通过通讯端头(11)与所述取样器控制通讯单元(45)连接，所述承重头(2)的另一端与转动环(3)的一端铰接，该转动环(3)的另一端铰接有四角盘转环(4)；所述释放油缸(27)安装于取样器本体安装座(48)上，输出端连接有转动轴(9)，所述四角盘转环(4)通过该转动轴(9)与取样器本体安装座(48)连接，并在转动轴(9)通过所述释放油缸(27)驱动抽出后与取样器本体安装座(48)脱离；所述释放钢缆(14)的一端连接于四角盘转环(4)上，另一端穿入所述排水管(23)内，并连接有活塞(25)；所述上视摄像头(12)、高度计(21)及下视摄像头(22)分别通过通讯端头(11)与取样器控制通讯单元(45)连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种深水可视可控轻型沉积物柱状取样系统释放机构，其特征在于：包括船通讯钢缆(1)、承重头(2)、转动环(3)、四角盘转环(4)、转动轴(9)、通讯端头(11)、上视摄像头(12)、释放钢缆(14)、取样器控制锤体单元(20)、高度计(21)、下视摄像头(22)、排水管(23)、活塞(25)、刀头(26)、释放油缸(27)、取样器密封盖(44)、取样器控制通讯单元(45)、取样器本体(46)、样品管(47)及取样器本体安装座(48)，其中取样器本体(46)、排水管(23)、样品管(47)及刀头(26)依次连接，该取样器本体(46)上端螺纹连接有取样器密封盖(44)，所述取样器本体(46)内部分别安装有取样器控制通讯单元(45)及取样器控制锤体单元(20)，该取样器本体(46)外表面分别安装有高度计(21)及下视摄像头(22)；所述取样器密封盖(44)顶部分别安装有取样器本体安装座(48)、上视摄像头(12)及多个通讯端头(11)，每个通讯端头(11)分别与所述取样器控制通讯单元(45)连接；所述船通讯钢缆(1)的一端缠绕在科考船的绞车上，另一端的钢缆与承重头(2)的一端连接，承重头(2)中伸出的通讯软缆(52)通过通讯端头(11)与所述取样器控制通讯单元(45)连接，所述承重头(2)的另一端与转动环(3)的一端铰接，该转动环(3)的另一端铰接有四角盘转环(4)；所述释放油缸(27)安装于取样器本体安装座(48)上，输出端连接有转动轴(9)，所述四角盘转环(4)通过该转动轴(9)与取样器本体安装座(48)连接，并在转动轴(9)通过所述释放油缸(27)驱动抽出后与取样器本体安装座(48)脱离；所述释放钢缆(14)的一端连接于四角盘转环(4)上，另一端穿入所述排水管(23)内，并连接有活塞(25)；所述上视摄像头(12)、高度计(21)及下视摄像头(22)分别通过通讯端头(11)与取样器控制通讯单元(45)连接。


2.根据权利要求1所述的深水可视可控轻型沉积物柱状取样系统释放机构，其特征在于：所述排水管(23)上在释放钢缆(14)穿入的位置设有排水管导向滑轮组(50)，该排水管(23)上沿高度方向均匀开设有多个用于活塞(26)上提时水流排出的排水孔(24)。


3.根据权利要求1所述的深水可视可控轻型沉积物柱状取样系统释放机构，其特征在于：所述排水管(23)内部设有排水管阻挡阶梯(51)，所述释放机构回收时通过该排水管阻挡阶梯(51)阻止活塞(26)上提。


4.根据权利要求1所述的深水可视可控轻型沉积物柱状取样系统释放机构，其特征在于：所述取样器本体(46)外表面的一侧沿高度方向均匀安装有多个导向滑轮，所述释放钢缆(14)的一端通过卸扣(10)与四角盘转环(4)相连，另一端由各个所述导向滑轮绕过，相邻两导向滑轮之间的所述释放钢缆(14)为弧形。


5.根据权利要求1所述的深水可视可控轻型沉积物柱状取样系统释放机构，其特征在于：所述取样器本体安装座(48)上安装有上端头导向滑轮组(28)，所述释放钢缆(14)的一端由该上端头导向滑轮组(28)与取样器本体安装座(48)之间穿过，并连接于所述四角盘转环(4)；所述上端头导向滑轮组(28)包括导向滑轮座、滑轮组轴(29)及滑轮组固定螺栓(35)，该导向滑轮座的一端固定于所述取样器本体安装座(48)上，另一端通过滑轮组固定螺栓(35)与滑轮组轴(29)相连，该滑轮组轴(29)上设有滑轮。


6.根据权利要求5所述的深水可视可控轻型沉积物柱状取样系统释放机构，其特征在于：所述导向滑轮座包括导向滑轮座底座(37)及导向滑轮座侧板(36)，该导向滑轮座底座(37)...

【专利技术属性】
技术研发人员：栾振东，连超，张鑫，宋永东，杜增丰，张建兴，卢志君，阎军，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37