一种海洋地质环境勘探取样器及取样方法

技术领域

本发明涉及海洋地质勘探技术领域，尤其涉及一种海洋地质环境勘探取样器及取样方法。

背景技术

海洋是地球上最广阔的水体的总称，指地球表面被各大陆地分隔为彼此相通的广大水域；海洋的中心部分称作洋，边缘部分称作海，彼此沟通组成统一的水体；

地质体泛指人们观察和研究的任何体积的天然岩石体单位；海洋沉积物是海洋地质的一种，海洋沉积物是指各种海洋沉积作用所形成的海底沉积物的总称，以海水为介质沉积在海底的物质，沉积作用一般可分为物理的、化学的和生物的3种不同过程，由于这些过程往往不是孤立地进行，所以沉积物可视为综合作用产生的地质体；

按深度将沉积物划分为：近岸沉积（0～20米），浅海沉积（20～200米），半深海沉积（200～2000米），深海沉积（大于2000米）；

在对海洋近岸沉积进行取样时，多是通过配重装置将取样器放置在海水中下移，使得取样器易于海底之间发生冲击，一方面使得海洋沉积物受冲击飞溅，不便于取样，另一方面取样器会受到冲击，易使得取样器损坏，影响对海洋沉积物的取样效果，取样效果不佳。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有在对海洋近岸沉积进行取样时，多是通过配重装置将取样器放置在海水中下移，使得取样器易于海底之间发生冲击，一方面使得海洋沉积物受冲击飞溅，不便于取样，另一方面取样器会受到冲击，易使得取样器损坏，影响对海洋沉积物的取样效果，取样效果不佳的问题，而提出的一种海洋地质环境勘探取样器及取样方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种海洋地质环境勘探取样器，包括：取样桶；滑动连接在所述取样桶内的连接活塞板；其中，所述取样桶与连接活塞板之间设有取样腔，所述取样腔位于连接活塞板的下端；固定连接在所述取样桶上的配重块；可拆卸连接在所述取样桶上的充气气囊；其中，所述充气气囊的下端通过连接拉绳与连接活塞板可拆卸相连，在所述充气气囊与取样桶分离时所述充气气囊用于拉动连接活塞板上移，使所述取样腔呈负压状态以抽取取样物。

为了便于对取样桶与充气气囊分离，优选地，所述取样桶上滑动连接有上滑动插杆，所述上滑动插杆的一端固定连接有上插杆弹簧，所述上插杆弹簧远离上滑动插杆的一端固定连接在取样桶上，所述充气气囊的下端固定连接有气囊插杆，所述上滑动插杆插接在气囊插杆上，所述取样桶的底部固定连接有用于驱动所述上滑动插杆滑动的驱动组件。

为了便于对上滑动插杆进入推动，优选地，所述驱动组件包括：设置在所述取样桶上的上插杆腔、支腿腔；其中，所述上滑动插杆滑动连接在上插杆腔内，所述上插杆腔与支腿腔通过插杆通管相通；支撑腿，滑动连接在所述支腿腔内；支腿弹簧，两端分别固定连接在取样桶、支撑腿上。

优选地，所述连接拉绳穿过取样桶、连接活塞板连接在所述连接活塞板的内部。

为了便于对连接拉绳与连接活塞板分离，进一步地，所述连接活塞板上滑动连接有下滑动插杆，所述下滑动插杆贯穿连接拉绳，所述下滑动插杆的下端固定连接有下插杆弹簧，所述下插杆弹簧远离下滑动插杆的一端固定连接在连接活塞板上，所述下滑动插杆的上端与取样桶的内上壁相匹配。

为了便于对取样物进行搅拌，优选地，所述连接活塞板内转动连接有转动轴，所述转动轴的下端固定连接有搅拌轴，所述搅拌轴上连接有搅拌杆，所述连接拉绳呈螺纹状缠绕在所述转动轴上。

为了便于对搅拌杆进行收纳，优选地，所述搅拌杆转动连接在搅拌轴上，所述搅拌轴上设有用于收纳搅拌杆的搅拌槽，所述搅拌槽与搅拌杆之间通过U型弹片相连，所述搅拌槽上固定连接有下磁块，所述搅拌杆上固定连接有上磁块，所述上磁块与下磁块磁性相吸。

为了便于对取样孔进行闭合，优选地，所述取样桶与连接活塞板之间设有上气腔，所述上气腔位于连接活塞板的上端，所述取样桶的下端固定连接有与取样腔相通的取样孔，所述取样桶上设有滑动腔，所述滑动腔内滑动连接有插接在所述取样孔上的闭合板，所述上气腔与滑动腔通过连接管相通，所述连接活塞板上固定连接有通杆，所述通杆贯穿所述闭合板及取样桶的下端。

为了便于对取样桶进行放置，优选地，还包括：取样台；固定连接在所述取样台上的驱动电机、立板；转动连接在所述立板上的绕绳辊，所述绕绳辊固定连接在所述驱动电机的输出端；缠绕在所述绕绳辊上驱动拉绳；其中，所述取样桶固定连接在驱动拉绳上，所述充气气囊滑动连接在驱动拉绳上。

一种海洋地质环境勘探取样方法，主要包括以下步骤：

S1、启动驱动电机，带动绕绳辊转动将驱动拉绳放出，在配重块及充气气囊的重力作用下，带动取样桶沉入海底；

S2、在取样桶下沉至海底时，支撑腿上移挤压支腿腔内的气体经过插杆通管进入到上插杆腔内，以驱动上滑动插杆滑动，使得气囊插杆与上滑动插杆分离，即充气气囊与取样桶分离；

S3、在充气气囊与取样桶分离时，受配重块的重力作用，取样桶进一步下移插入海底地质中；

S4、在充气气囊与取样桶分离时，充气气囊上移，拉动连接拉绳上移，以拉动连接活塞板上移，使得取样腔呈负压状态，通过取样孔，对待取样物进行抽取；

S5、在连接活塞板上移时，取样腔内的气体经过连接管进入到滑动腔内，使得气体具有推动闭合板滑动的趋势，当通杆上移不卡住闭合板时，气体推动闭合板对取样孔进行闭合，气体从通杆的滑动空腔中排出；

S6、收起绕绳辊，拉出取样桶完成取样。

与现有技术相比，本发明提供了一种海洋地质环境勘探取样器及取样方法，具备以下有益效果：

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明通过设置的充气气囊，能够提高在对取样桶下移时的稳定性，且在充气气囊与取样桶可拆卸后，便于搅拌轴进行转动，提高对海洋沉积物的混合效果，进而提高取样的准确性，且在充气气囊上移时，会拉动连接活塞板上移，便于取样腔进行取样。

附图说明

图1为本发明提出的一种海洋地质环境勘探取样器及取样方法的结构示意图；

图2为本发明提出的一种海洋地质环境勘探取样器及取样方法的剖面结构示意图；

图3为本发明提出的一种海洋地质环境勘探取样器及取样方法的图2中A部分的结构示意图；

图4为本发明提出的一种海洋地质环境勘探取样器及取样方法的连接活塞板的结构示意图；

图5为本发明提出的一种海洋地质环境勘探取样器及取样方法的图4中B部分的结构示意图；

图6为本发明提出的一种海洋地质环境勘探取样器及取样方法的上滑动插杆的结构示意图；

图7为本发明提出的一种海洋地质环境勘探取样器及取样方法的充气气囊的结构示意图；

图8为本发明提出的一种海洋地质环境勘探取样器及取样方法的转动轴的结构示意图；

图9为本发明提出的一种海洋地质环境勘探取样器及取样方法的绕绳辊的结构示意图。

图中：1、取样桶；101、上气腔；1011、连接管；102、取样腔；103、取样孔；104、滑动腔；105、闭合板；2、配重块；3、充气气囊；301、驱动拉绳；302、气囊插杆；303、上滑动插杆；3031、上插杆腔；304、上插杆弹簧；305、支撑腿；3051、支腿弹簧；3052、支腿腔；306、插杆通管；307、连接拉绳；308、下滑动插杆；309、下插杆弹簧；4、连接活塞板；401、搅拌轴；402、转动轴；403、搅拌杆；404、U型弹片；405、下磁块；4051、上磁块；406、搅拌槽；407、通杆；5、取样台；501、驱动电机；502、绕绳辊；503、立板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

参照图1-9，一种海洋地质环境勘探取样器，包括：取样桶1；滑动连接在取样桶1内的连接活塞板4；其中，取样桶1与连接活塞板4之间设有取样腔102，取样腔102位于连接活塞板4的下端；固定连接在取样桶1上的配重块2；可拆卸连接在取样桶1上的充气气囊3；其中，充气气囊3的下端通过连接拉绳307与连接活塞板4可拆卸相连，在充气气囊3与取样桶1分离时充气气囊3用于拉动连接活塞板4上移，使取样腔102呈负压状态以抽取取样物。

在使用本装置时，先将取样桶1在配重块2的作用下降取样桶1置于海底，通过设置的可拆卸的充气气囊3，能够缓冲取样桶1下降的速度，防止取样桶1冲击海洋底部，使得海洋沉积物四散飞溅；

在取样桶1置于海底后，将充气气囊3从取样桶1上拆卸，使得在配重块2的作用下取样桶1进一步扎入海洋沉积物内，提高取样桶1的取样效果；

充气气囊3此时上移，通过设置的连接拉绳307能够拉动连接活塞板4上移，使得取样腔102内呈负压状态，进而能够抽取海底的海洋沉积物进入到取样腔102内进行取样；

需要注意的是，在初始状态下，由于取样桶1的开口处设置在下端，连接活塞板4上、下端的气体无法排出，使得海水不会进入到取样腔102内；

取样桶1上滑动连接有上滑动插杆303，上滑动插杆303的一端固定连接有上插杆弹簧304，上插杆弹簧304远离上滑动插杆303的一端固定连接在取样桶1上，充气气囊3的下端固定连接有气囊插杆302，上滑动插杆303插接在气囊插杆302上，取样桶1的底部固定连接有用于驱动上滑动插杆303滑动的驱动组件。

驱动组件包括：设置在取样桶1上的上插杆腔3031、支腿腔3052；其中，上滑动插杆303滑动连接在上插杆腔3031内，上插杆腔3031与支腿腔3052通过插杆通管306相通；支撑腿305，滑动连接在支腿腔3052内；支腿弹簧3051，两端分别固定连接在取样桶1、支撑腿305上。

需要注意的是，支撑腿305可采用气囊设置，能够提高支撑腿305的浮力，便于支撑腿305上移；

具体的，当需要对充气气囊3与取样桶1进行拆卸时，支撑腿305先与海底接触，支撑腿305受浮力支撑，支撑腿305会上移挤压支腿弹簧3051，且使得支腿腔3052内的气体经过插杆通管306进入到上插杆腔3031内，以推动上滑动插杆303滑动，此时气囊插杆302与上滑动插杆303分离，进而充气气囊3在浮力的作用下上移；

连接拉绳307穿过取样桶1、连接活塞板4连接在连接活塞板4的内部。

连接活塞板4上滑动连接有下滑动插杆308，下滑动插杆308贯穿连接拉绳307，下滑动插杆308的下端固定连接有下插杆弹簧309，下插杆弹簧309远离下滑动插杆308的一端固定连接在连接活塞板4上，下滑动插杆308的上端与取样桶1的内上壁相匹配。

具体的，当需要对连接拉绳307与连接活塞板4分离时，在连接活塞板4上移与取样桶1的上壁相贴时，下滑动插杆308下移，下插杆弹簧309压缩，下滑动插杆308会与连接拉绳307分离，进而便于对连接活塞板4与连接拉绳307分离；

分离后的连接拉绳307上的充气气囊3会上移，以提醒操作人员连接活塞板4上移完成，即取样完成；

连接活塞板4内转动连接有转动轴402，转动轴402的下端固定连接有搅拌轴401，搅拌轴401上连接有搅拌杆403，连接拉绳307呈螺纹状缠绕在转动轴402上。

需要注意的是，在充气气囊3与取样桶1分离后、连接拉绳307与连接活塞板4分离之前，充气气囊3上移会拉动连接拉绳307滑动，且由于连接拉绳307与转动轴402呈螺纹状缠绕，进而在充气气囊3不断拉动连接拉绳307移动时，使得转动轴402转动，进而转动轴402会带动搅拌轴401转动，进而通过搅拌轴401会带动搅拌杆403，使得搅拌杆403对海洋沉积物进行搅拌，进而在对海洋沉积物进行取样时，提高取样效果；

搅拌杆403转动连接在搅拌轴401上，搅拌轴401上设有用于收纳搅拌杆403的搅拌槽406，搅拌槽406与搅拌杆403之间通过U型弹片404相连，U型弹片404用于对搅拌杆403展开、支撑，搅拌槽406上固定连接有下磁块405，搅拌杆403上固定连接有上磁块4051，上磁块4051与下磁块405磁性相吸。

在连接活塞板4上移时，会使得搅拌杆403转动闭合在搅拌槽406内，受上磁块4051与下磁块405的磁力影响，对搅拌杆403进行固定，防止搅拌杆403在进入取样桶1内后展开；

更进一步的，为了提高取样腔102的密封效果，在连接活塞板4的下端套接有橡胶套，橡胶套的两端分别固定连接在取样桶1、连接活塞板4上；

取样桶1与连接活塞板4之间设有上气腔101，上气腔101位于连接活塞板4的上端，取样桶1的下端固定连接有与取样腔102相通的取样孔103，取样桶1上设有滑动腔104，滑动腔104内滑动连接有插接在取样孔103上的闭合板105，上气腔101与滑动腔104通过连接管1011相通，连接活塞板4上固定连接有通杆407，通杆407贯穿闭合板105及取样桶1的下端。

在连接活塞板4上移时，会挤压上气腔101内的气体，气体进入到连接管1011、滑动腔104内，且连接管1011、滑动腔104内的压强增大；

在连接活塞板4上移带动通杆407上移，当通杆407不卡住闭合板105时，在气体压强的作用下，使得闭合板105滑动堵住取样孔103，以防止海洋沉积物掉落；

此时，连接管1011内的气体会经过通杆407滑动的孔排出，对取样桶1进行反向冲击，便于对取样桶1进行收起；

还包括：取样台5；固定连接在取样台5上的驱动电机501、立板503；转动连接在立板503上的绕绳辊502，绕绳辊502固定连接在驱动电机501的输出端；缠绕在绕绳辊502上驱动拉绳301；其中，取样桶1固定连接在驱动拉绳301上，充气气囊3滑动连接在驱动拉绳301上。

对取样桶1进行取放时，通过驱动电机501转动，驱动电机501能够带动绕绳辊502转动在立板503上，对驱动拉绳301进行驱动；

且充气气囊3上下移动时，驱动拉绳301可为导轨，便于充气气囊3的滑动。

实施例2：

参照图1-9，一种海洋地质环境勘探取样方法，主要包括以下步骤：

S1、启动驱动电机501，驱动电机501能够带动绕绳辊502转动在立板503上，对驱动拉绳301进行驱动，在配重块2及充气气囊3的重力作用下，带动取样桶1沉入海底；

S2、在取样桶1下沉至海底时支撑腿305先与海底接触，支撑腿305受浮力支撑，支撑腿305会上移挤压支腿弹簧3051，且使得支腿腔3052内的气体经过插杆通管306进入到上插杆腔3031内，以推动上滑动插杆303滑动，此时气囊插杆302与上滑动插杆303分离，进而充气气囊3在浮力的作用下上移；

S3、在充气气囊3与取样桶1分离时，受配重块2的重力作用，取样桶1进一步下移插入海底地质中，，提高取样桶1的取样效果；

S4、在充气气囊3与取样桶1分离时，充气气囊3上移，拉动连接拉绳307上移，以拉动连接活塞板4上移，使得取样腔102呈负压状态，通过取样孔103，进而能够抽取海底的海洋沉积物进入到取样腔102内进行取样；

S5、在连接活塞板4上移时，会挤压上气腔101内的气体，气体进入到连接管1011、滑动腔104内，且连接管1011、滑动腔104内的压强增大；

在连接活塞板4上移带动通杆407上移，当通杆407不卡住闭合板105时，在气体压强的作用下，使得闭合板105滑动堵住取样孔103，以防止海洋沉积物掉落；

此时，连接管1011内的气体会经过通杆407滑动的孔排出，对取样桶1进行反向冲击，便于对取样桶1进行收起；

S6、收起绕绳辊502，拉出取样桶1完成取样。

实施例3：

参照图1-9，一种海洋地质环境勘探取样方法，与实施例2基本相同，更进一步的是，在充气气囊3与取样桶1分离后、连接拉绳307与连接活塞板4分离之前，充气气囊3上移会拉动连接拉绳307滑动，且由于连接拉绳307与转动轴402呈螺纹状缠绕，进而在充气气囊3不断拉动连接拉绳307移动时，使得转动轴402转动，进而转动轴402会带动搅拌轴401转动，进而通过搅拌轴401会带动搅拌杆403，使得搅拌杆403对海洋沉积物进行搅拌，进而在对海洋沉积物进行取样时，提高取样效果；

在连接活塞板4上移时，会使得搅拌杆403转动闭合在搅拌槽406内，受上磁块4051与下磁块405的磁力影响，对搅拌杆403进行固定，防止搅拌杆403在进入取样桶1内后展开；

本发明通过设置的充气气囊3，能够提高在对取样桶1下移时的稳定性，且在充气气囊3与取样桶1可拆卸后，便于搅拌轴401进行转动，提高对海洋沉积物的混合效果，进而提高取样的准确性，且在充气气囊3上移时，会拉动连接活塞板4上移，便于取样腔102进行取样。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。