本发明专利技术涉及深海取样技术，旨在提供一种搭载于ROV的深海多路高空间分辨率采水器。该采水器包括配流阀结构、转向阀结构和活塞结构；配流阀结构包括配流阀和驱动电机；转向阀结构包括转向阀和驱动电机；活塞结构包括活塞抽拉结构和驱动电机。本发明专利技术利用活塞抽拉结构给采水器提供负压条件，在维持深海水环境原状环境的情况下，对深海水样实时进行高空间分辨率采集，以获不同位置、不同深度以及不同时间分辨率的水体样品。本发明专利技术对深海水体取样技术的发展在海洋天然气水合物勘探和开采、海洋生态环境的监测等领域提供重要的技术手段支撑。能够搭载在深海移动平台、ROV等设备上，进行深海4000米及以上的海水取样。4000米及以上的海水取样。4000米及以上的海水取样。
【技术实现步骤摘要】
一种搭载于ROV的深海多路高空间分辨率采水器
[0001]本专利技术涉及深海取样技术，特别涉及一种搭载于ROV的深海多路高空间分辨率采水器。该取样器能在维持深海原始环境的状态下，对深海海水进行多路采样，从而获原位不同时间序列、不同点位和不同样品量的深海水样。
技术介绍
[0002]深海海水的采集和研究一直是海洋研究领域的热门和重点课题。在海洋环境污染监测、水文调查和生物采样中，对水中有机物和无机物、特殊离子和痕量金属、悬浮物和浮游生物、放射性核素和菌类的测量和分析越来越引起人们的重视。通过深海取样设备采集水样能真实反映水体组成成分信息的海水样品，其不仅有助于深海探索和海底矿物资源的开发，也有助于深海微生物研究以及完善深海生物圈的认识，是深海探索领域的重要技术手段，对海底资源的开发十分重要。
[0003]随着海洋研究的不断深入，人类对海洋领域的探索已达到全海深级别，对海水样品的品质要求也越来越高，对取样装置的设计要求也越来越高。由于深海海底是一个高压、低温以及强腐蚀环境，并且海底地形较为复杂且周围海水又时刻处于动态变化的过程，故这些情况使得深海海水的采集难度增加。目前大多数采水器利用电机与平衡采样阀配合驱动的形式，设备结构复杂，如果不能保证海水样品的原位压力和气密性，造成采样过程中部分海水气体泄漏或海水样品压力明显损失，分析结果便会明显失真。
[0004]随着海洋生态学以及海洋地质学等学科的迅速发展，对于所采集海水样品的要求也越来越高，海水样品中所含的气体信息如CH4、H2S、CO2、H2等气体的含量，是追踪海底天然气水合物、热液、冷泉等海洋矿物资源的重要标志，是当前深海资源探索领域的重要发展方向，而深海分层气密水样采集系统就是为了适应此需要而专门研究设计的。由于受到深海环境以及设备尺寸的限制，深海采水器无法同时兼顾采水数量及样品量的要求。目前浅层海水中，可监测海水化学以及生物信息的多路海水采样器最多可达到128个采样通道，但是取样量仅为40ml。因此研究一种高空间分辨率采水器，使其既保证取样体积充足，同时又能获得尽可能丰富的海水深度以及时间分辨率等信息。
[0005]在保证水样质量的基础上，简化设备结构并且在时间序列上满足采样密度以及采样体积是目前采水器设计的难点和重点。因此，需要研究一种搭载于ROV的深海多路高空间分辨率采水器，能够使其能够获得不同时间序列、不同点位、不同深度以及不同样品量的多路水样。
技术实现思路
[0006]本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中不足，提供一种搭载于ROV的深海多路定时采水器。本专利技术拟在简化设备结构的基础上实现高时间分辨率的深海海水采集，解决现有及时采集水样时难以同时兼顾水样的时间序列以及取样点位的密度和样品量问题。
[0007]为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：
[0008]提供一种深海多路高空间分辨率采水器，包括配流阀结构、转向阀结构和活塞结构；其中，所述配流阀结构包括配流阀和驱动电机，前者由杯状阀体和圆柱形阀芯组成；在阀体上设有导水口、进水口和沿阀体周向布置的至少一圈排水口，且均贯通阀体；阀芯的内部设有进水通道、排水通道和导水通道，阀体底部设有贯通的进水孔和排水孔；阀芯套设在阀体的沉孔中，能在驱动电机的带动下步进地绕轴转动，实现所述导水口、进水口和排水口与进水孔和排水孔之间的连通与切换；所述转向阀结构包括转向阀和驱动电机，前者由阀体和阀芯组成；阀体上设有进水口、第一导水口和第二导水口；阀芯内部设有与第一导水口相连的导水通道，阀芯套设在阀体中且能在驱动电机的带动下转动，实现导水通道与进水口和第二导水口之间的连通与切换；第一导水口通过管路与配流阀结构中的进水口相连，第二导水口与通过管路与配流阀结构中的导水口相连；所述活塞结构包括活塞抽拉结构和驱动电机，前者由抽拉筒体和驱动活塞组成；驱动活塞的一侧通过丝杠结构与驱动电机的输出端相连，另一侧与配流阀结构中的进水孔和排水孔连通。
[0009]作为本专利技术的一种改进，在所述导水口、进水口、排水口、第一导水口和第二导水口中，设有PEEK接头用于连接外部管路或采样袋。
[0010]作为本专利技术的一种改进，所述各驱动电机均安装在电机舱内，并以端盖实现水密；在电机舱或端盖上设有水密接插件，用于连接外部线缆。
[0011]作为本专利技术的一种改进，所述配流阀结构的驱动电机安装在电机舱内，在电机舱中还设有由光电传感器和隔离板组成的光电开关，用于对电机转动角度进行归零以减小累计误差。
[0012]作为本专利技术的一种改进，所述配流阀结构中，沿阀体周向布置至少两圈排水口；阀芯中排水通道的数量与阀体上排水口的圈数相同且位置相互对应。
[0013]作为本专利技术的一种改进，所述转向阀结构中，驱动电机是能够实现按预设角度正向或反向转动的转向伺服电机。
[0014]作为本专利技术的一种改进，所述活塞结构中的驱动电机安装在电机舱内，驱动电机是丝杠步进电机，驱动电机和电路板安装在支架上。
[0015]作为本专利技术的一种改进，所述连接第一导水口与进水口、第二导水口与导水口的管路是硅胶软管。
[0016]作为本专利技术的一种改进，所述配流阀结构与活塞结构相向布置，其两个驱动电机均位于外侧端部，配流阀结构中的阀体底部与活塞结构中的活塞抽拉结构开口端相对地实现固定安装；两个驱动电机的电机舱端盖之间设置至少两根固定连接杆，所述转向阀结构设于配流阀结构与活塞结构之间，并固定安装在所述连接杆上。
[0017]作为本专利技术的一种改进，所述转向阀结构的驱动电机安装在电机舱内，在电机舱的外部设置抱箍或卡装结构用于实现固定安装。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019](1)本专利技术专利利用活塞抽拉结构给采水器提供负压条件，在维持深海水环境原状环境的情况下，对深海水样实时进行高空间分辨率采集，以获不同位置、不同深度以及不同时间分辨率的水体样品。本专利技术对深海水体取样技术的发展在海洋天然气水合物勘探和开采、海洋生态环境的监测等领域提供重要的技术手段支撑。
[0020](2)本装置能够搭载在深海移动平台、ROV等设备上，进行深海4000米及以上的海
水取样。
[0021](3)本装置利用在圆柱状配流阀体上环形连续布置设计多个排水口并与配流步进电机相配合的方式，来控制水样的排出及保存。最终可获得几十个不同位置、不同深度、不同时间分辨率的离散水样。
[0022](4)本装置采用光电传感器来对配流步进电机进行定位精度的校准，为减小累计误差，配流步进电机每旋转一周后光电传感器对电机累计转动角度进行归零。
[0023](5)本装置提供类似高压电控三通阀的方式，通过电机驱动转向阀芯的转动，来完成入水口与导水口的相互切换。
[0024](6)本装置采用电机驱动进行水样采集，取样时，由丝杠步进电机驱动抽拉筒内部的活塞提供抽吸力进行取样，原理简单，无需额外抽吸力。
附图说明
[0025]图1是本专利技术的整体装置图；
[0026]图2是本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种搭载于ROV的深海多路高空间分辨率采水器，其特征在于，包括配流阀结构、转向阀结构和活塞结构；其中，所述配流阀结构包括配流阀和驱动电机，前者由杯状阀体和圆柱形阀芯组成；在阀体上设有导水口、进水口和沿阀体周向布置的至少一圈排水口，且均贯通阀体；阀芯的内部设有进水通道、排水通道和导水通道，阀体底部设有贯通的进水孔和排水孔；阀芯套设在阀体的沉孔中，能在驱动电机的带动下步进地绕轴转动，实现所述导水口、进水口和排水口与进水孔和排水孔之间的连通与切换；所述转向阀结构包括转向阀和驱动电机，前者由阀体和阀芯组成；阀体上设有进水口、第一导水口和第二导水口；阀芯内部设有与第一导水口相连的导水通道，阀芯套设在阀体中且能在驱动电机的带动下转动，实现导水通道与进水口和第二导水口之间的连通与切换；第一导水口通过管路与配流阀结构中的进水口相连，第二导水口与通过管路与配流阀结构中的导水口相连；所述活塞结构包括活塞抽拉结构和驱动电机，前者由抽拉筒体和驱动活塞组成；驱动活塞的一侧通过丝杠结构与驱动电机的输出端相连，另一侧与配流阀结构中的进水孔和排水孔连通。2.根据权利要求1所述的深海多路高空间分辨率采水器，其特征在于，在所述导水口、进水口、排水口、第一导水口和第二导水口中，设有PEEK接头用于连接外部管路或采样袋。3.根据权利要求1所述的深海多路高空间分辨率采水器，其特征在于，所述各驱动电机均安装在电机舱内，并以端盖实现水密；在电机舱或端盖上设有水密接插件，用于连接外部线缆。4.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈家旺，王荧，任雪玉，方玉平，邓义楠，陈道华，田烈余，耿雪樵，
申请(专利权)人：南方海洋科学与工程广东省实验室广州广州海洋地质调查局，
类型：发明
国别省市：
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