[0019] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述:
[0020] 本发明的可控封口深海沉积物定点培植采样机构,如图1所示,主体部分由:外框架1、推动机构2、采样培养机构3、弹簧挡板4组成;推动机构2、采样培养机构3、弹簧挡板4通过螺丝固定在外框架1上。
[0021] 作为优选,所述的外框架1为耐压的钛合金材料构成。
[0022] 如图2所示,所述的推动机构2由:第一电机筒2.1、定位连接板2.2、导向管2.3、丝杆2.4、底座2.5、梯形螺母2.6组成。第一电机筒2.1内有步进电机,通过O型圈进行密封;电机转轴伸出,通过联轴器与丝杆2.4相连;丝杆2.4下部连接底座2.5;电机筒下部固接定位连接板2.2;定位连接板2.2中间开有孔,与梯型螺母2.6配合,梯形螺母2.6与丝杆2.4螺纹配合;定位连接板2.2两端开有导向孔,导向管2.3通过插入定位连接板2.2边缘导向孔起到导向及防止螺母同丝杆一起运动的作用,保证梯型螺母2.6和定位连接板2.2与丝杆可发生相对运动。
[0023] 如图3所示,采样培养机构3由第二电机筒3.1、轴壳3.2、螺杆3.3、导杆3.4、丝母3.5、导管3.6、连接密封头3.7、采样筒3.8、滴管3.9、营养液输入管3.10组成。第二电机筒
3.1内密封有步进电机,电机轴通过联轴器与螺杆3.3相连;丝母3.5上部与螺杆3.3螺纹配合;导管3.6套在螺杆3.3上,且与丝母3.5下部螺纹配合;丝母3.5两侧开有圆孔,导杆3.4穿过该孔,固定丝母3.5以使其只能进行垂直方向上的运动;螺杆3.3、导杆3.4、丝母3.5、导管
3.6均位于轴壳3.2内以进行密封;轴壳3.2下部与采样筒3.8进行固接;导管3.6下部设有连接密封头3.7,该连接密封头3.7下部与滴管3.9上部固接,滴管3.9下部接营养液输入管
3.10;所述的第二电机筒3.1与采样筒3.8通过连接板5固定连接;连接板5设于推动机构2上的定位连接板2.2上部,且两者固定连接;
[0024] 所述的连接密封头3.7上装有O型密封圈,可随导管3.6运动实现对采样筒3.8上盖的封堵和开放;当采样培养机构3进行采样时电机带动螺杆3.3转动,因丝母3.5被导杆3.4固定,使得丝母3.5无法随螺杆3.3同时转动,因而随着螺杆3.3的转动,丝母3.5向下运动,进而推动与丝母3.5相连接的导管3.6向下运动,进而使得与导管3.6固接的连接密封头3.7向下运动,使得采样筒3.8顶盖处不再处于密封状态;
[0025] 如图7所示,所述的弹簧挡板4由弹簧4.1、立板4.2、底板4.3、基座4.4组成,立板4.2与底板4.3焊接构成“L”形。其中每个立板4.2顶部两端各有一弧形钩,每个钩子勾住一个弹簧4.1;基座4.4分为上下两块,焊接在外框架1上,中间留有可使底板插入的空隙,用于在弹簧4.1松紧不同状态时限定底板的移动。在弹簧4.1处于拉紧状态时,底板4.3抵在采样筒3.8筒壁上;在弹簧4.1处于松弛状态时,底板4.3置于采样筒3.8下端,用于封闭采样筒
3.8下端口。
[0026] 在此之前需说明以下几点:
[0027] 首先由于该设备整体结构复杂,其涉及水声通讯技术、传感器技术等复杂技术层面。而该发明则着重介绍其采样机构部分的机械结构和技术实现方式,因此该设备上营养液输送机构部分、通讯部分、控制部分及传感部分未多做说明或图纸示意。
[0028] 其次,为采样深海6000米处沉积物,必须考虑设备回收问题,利用绳索回拉不现实,首先需保证绳索在深海处的高压环境下强度合格,其次四千米长绳索的高昂费用和质量巨大的问题也很难得到解决,其方案可靠性非常低。因此回收设备必须采用增加浮力自行上浮的方法。因此在框架上需固定安装抗压浮体材料,且在设备沉水时必须安装配重块,否则设备无法沉入水底。
[0029] 整个采样过程分为五步:采样设备沉至海底、采样筒插入沉积物并注射营养液、采样筒抽离并封堵采样筒底部、采样设备回升海面。
[0030] A采样设备沉至海底:
[0031] 设备入水前在外框架1下配重一质量合适的水泥块,水泥块需预先留出供采样筒3.8插入沉积物的洞,且其与整个设备通过设备上的声学脱钩器进行连接。设备在负重水泥块的拖坠下沉入海底。
[0032] B采样筒插入沉积物并注射营养液:
[0033] 采样动作开始前,需要说明,设备入水前,需要使推动机构上的电机转动一定圈数,使得采样筒3.8向下伸出一定距离,弹簧挡板4上的底板4.3可以预先抵在采样筒3.8筒壁上,使弹簧4.1处于拉紧状态(如图4)。设备沉入水底后,水面控制平台发出声信号,设备上控制单元接收到特定频率声学信号后,自主执行命令:
[0034] 首先,采样培养机构3上的电机接收指令,转动一定圈数;进而带动螺杆3.3转动,因丝母3.5被导杆3.4固定,使得丝母3.5无法随螺杆3.3同时转动,因而随着螺杆3.3的转动,丝母3.5向下运动,进而推动与丝母3.5相连接的导管3.6向下运动,进而使得与导管3.6固接的连接密封头3.7向下运动,使得采样筒3.8顶盖处不再处于密封状态(如图7)。(此状态下,采样筒3.8插入沉积物时水流可从上部排出,沉积物可顺利进入入采样筒3.8中完成采样。)
[0035] 采样培养机构3执行完成命令后,推动机构2上的第一电机筒2.1内部的步进电机转动一定圈数,带动丝杆2.4随之旋转,与定位连接板2.2固接的梯型螺母2.6随着丝杆2.4的旋转产生相对运动,随着梯型螺母2.6的向下运动,带动定位连接板2.2向下运动,进而带动与之固接的采样培养机构3向下插入沉积物(如图5)。
[0036] 当采样机构3上的采样筒3.8插入沉积物后,水面控制平台再发出一特定声信号,设备上的控制单元接收此信号后,自主执行命令,使得培养机构3上的电机运转,使得滴管3.9向下插入沉积物中(如图5)。
[0037] 滴管3.9插入沉积物后,水面控制平台再发出一特定声信号,控制设备上的营养液输送机构运行,营养液通过营养液输送管3.10流入滴管3.9,进而注入沉积物中。完成注射动作。
[0038] C采样筒抽离并封堵采样筒底部:
[0039] 定植培养一段时间后,水面控制平台发送回收指令。首先,设备上的控制中心控制采样培养机构3上的电机反转,使连接密封头3.7复位,重新封堵采样筒3.8的上盖,使得采样筒3.8复位过程中沉积物不会掉出。
[0040] 当连接密封头3.7复位后,控制中心控制推动机构2上的电机反转,使采样筒3.8复位。此时,由于采样筒3.8壁不再抵住弹簧挡板4上的底板4.3,因此在弹簧4.1迅速复位,拉动底板4.3封堵采样筒3.8底部。完成回收动作。(如图6)
[0041] D采样设备回升海面:
[0042] 当采样设备完成对沉积物的回收动作后,水面控制平台发出一特定声信号,设备上声学脱钩器接收此信号后,执行脱钩命令,进行脱钩动作,此时负重水泥板与设备不再连接。失去负重块的牵制,设备在附体材料的浮力作用下回升至水面,进而完成整个定植培养和采样过程。
[0043] 以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明不限于上述实施方式,在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外,本发明中涉及的未说明部分与现有技术相同,或采用现有技术加以实现。
[0044] 上述实施例并非是对于本发明的限制,本发明并非仅限于上述实施例,只要符合本发明要求,均属于本发明的保护范围。