[发明专利]水下活动采样平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下活动采样平台。

背景技术

传统的水下采样方式通常都是借助船上的“拖网”装置将水下腐殖质铲入随船行走的拖斗内，然后吊起至船舱，由于这种方式存在取样随机性大，准确性差的缺点，加上装置难以控制，效果很不理想，并已被逐步淘汰。

随后出现了专门的水下采样设备，这类设备通常由中央控制系统、水下监测装置、采集装置及其动力驱动装置所构成，其中采集装置针对不同的采集标的物，在结构和功能上存在较大的区别，一般可分为水样采集装置和土样采集装置。由于这类设备通过中央控制系统及动力驱动装置的连接，并借助水下监测装置的实时监控，使得人们可以自主的控制采集装置在水下的动作，因此在一定程度上提高了采样准确性，取得了较好的效果。

然而上述水下采样设备在实际的使用过程中也暴露出如下缺点：首先由于缺少专门的水下活动载具，采集装置无法在水下灵活自由的移动，因此无法在更广阔的范围内准确搜索并获取水下样品；其次由于设备无法同时搭载针对不同采集标的物而设的多组采集装置，故在一次水下环境测量任务中也就无法同时对水样、土样或者腐殖质等实现完整的采集；往往只有通过更换采集装置才能实现目的，这无疑不利于采集效率的提高。

随着人类对于水下地质情况研究的深入，水下采样势必将变的更为频繁，无疑对于水下采样设备的功能和性能提出了更高的要求。

发明内容

本发明目的是：针对背景技术中提及的现有水下采样设备存在的不足，而提供一种水下活动采样平台，不仅能够在水下灵活自由的移动，而且能够在一次水下环境测量任务中同时完成包含水样采集和水底腐殖质采集在内的多项采集工作。

本发明的技术方案是：一种水下活动采样平台，它包括潜水动力装置、采集组件和控制系统；所述潜水动力装置包括主仓和设于主仓上的水平推进装置和沉浮装置；所述采集组件包括连接主仓的水样采集装置、土样采集装置和实时图像采集装置；所述控制系统包括设于主仓内的机载控制板及与机载控制板连接的终端PC机。

本发明中所述水平推进装置包括平行固定在主仓两侧的两个防水电动螺旋桨推进器，每个防水电动螺旋桨推进器内的电机同主仓内的机载控制板电连接。

本发明中所述沉浮装置包括储放气装置和供气装置，其中所述储放气装置包括固定在主仓顶部的前后两个气仓沉浮筒，及设于这两个气仓沉浮筒之间的一个由四个两位两通电磁阀连接组成的四通装置，该四通装置的四个接口中的两个分别连接两个气仓沉浮筒，其余两个分别为排气接口和进气接口；而所述供气装置包括固定在主仓内并与上述四通装置上的进气接口连接的电磁气阀，及连接该电磁气阀的高压气瓶；所述电磁气阀与四个两位两通电磁阀均与主仓内的机载控制板电连接。

本发明借助如上所述水平推进装置和沉浮装置能够方便、准确地移动自己的位置，并改变自身的姿态；其在水下共有6个自由度，分别为3个平移自由度x，y，z和3个旋转自由度，θ，ψ。其中x，z，θ，ψ为独立可控自由度。通过本发明整体配重方式保持为常数(水平)，y为不可控自由度。

水平x方向：当两个防水电动螺旋桨推进器等速同向旋转时，产生的推力将驱动本发明前进或者后退。

竖直z方向：通过控制前后气仓沉浮筒内的空气总体积可以控制本发明的浮力大小，当浮力F大于重力G时，本发明上浮，反之下潜。

俯仰角θ：通过调整前后气仓沉浮筒内的空气体积，可调整前后浮力比例，产生y方向的转距已达到调整俯仰角θ的目的。

方位角ψ：当两个防水电动螺旋桨推进器等速反向旋转时，将会产生绕z轴的自转转矩，利用该转距，可以将本发明调整至一固定的方位角ψ。

而x与ψ的同时控制可实现本发明的转向。

而z与θ的同时控制可实现本发明的紧急上浮或者下潜(倾斜上浮或者下潜)。

采集组件对于本发明来说也是关键的部分，以简单可靠的机械结构满足相应的功能是各采集装置的设计思路。

本发明中所述水样采集装置为设于主仓上的旋转推注式采集器。

所述旋转推注式采集器包括外壳、旋转机构和采样注射器；所述外壳固定在主仓底部，其前端设有封盖，封盖上沿轴向插设并固定有至少一个采样注射器；所述旋转机构包括封装在外壳内并与主仓内的机载控制板电连接的直流减速电机，及通过传动件连接在电机轴上的扇形转片；而所述采样注射器包括针筒和设于针筒内的活塞推杆，活塞推杆的前端与针筒尾端连接有拉簧，而活塞推杆的末端抵在扇形转片上。