[发明专利]机械手持式海底沉积物气密取样装置及其取样和保压方法

说明书

本发明公开了一种机械手持式海底沉积物气密取样装置及其取样和保压方法，机械手持式海底沉积物气密取样装置，包括取样管总成及保压总成，所述的取样管总成包括取样管、手柄和端盖，取样管固定在端盖下端面上，手柄固定在端盖上端面上，取样管的顶部侧壁上设有多个排水孔；所述取样管总成的取样管插入保压总成内，取样管总成的端盖与保压总成密封连接。本发明的机械手持式海底沉积物气密取样装置结构简单、紧凑，外形尺寸小，重量轻，便于操控，易于加工制造，可靠性高，特别适合于如载人潜水器、无人潜水器、ROV等水下作业装备的机械手操控。

技术领域

本发明涉及一种海底取样装置，尤其是涉及一种机械手持式海底沉积物气密取样装置及其取样和保压方法。

技术背景

海洋是人类巨大的共同资源宝库，蕴藏着丰富的矿产、生物、油气以及其他多种资源。海底沉积物中蕴藏着大量的微生物等生命群落，这些微生物群落是人类认识和研究深渊生命演化及海底环境变化的重要途径。由于海底特殊的高压环境条件，在海底沉积物采集过程中必须尽可能减小微生物的外部环境压力的波动，避免外部压力的变化对嗜压微生物生命特征的影响。然而，目前如“蛟龙号”载人潜水器、“海马号”ROV等使用的机械手持式海底沉积物取样器均为非气密保压取样器，这将对嗜压微生物生命特征的研究产生较大影响，因此，必须研制机械手持式海底沉积物气密取样装置，从而为海底微生物群落生命演化等科学研究提供高质量海底保压样品。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、紧凑，操作方便、可靠的机械手持式海底沉积物气密取样装置及其取样和保压方法。

本发明采用的技术方案是：一种机械手持式海底沉积物气密取样装置，包括取样管总成及保压总成，所述的取样管总成包括取样管、手柄和端盖，取样管固定在端盖下端面上，手柄固定在端盖上端面上，取样管的顶部侧壁上设有多个排水孔；所述取样管总成的取样管插入保压总成内，取样管总成的端盖与保压总成密封连接。

上述的机械手持式海底沉积物气密取样装置中，所述保压总成包括保压筒、方形挡栓、浮动密封环及卸样阀，保压筒顶部侧壁上设有多个方形挡栓孔，方形挡栓孔沿径向设置，每个方形挡栓孔内分别设有方形挡栓，保压筒外壁上对应于方形挡栓固定安装有挡栓盒，方形挡栓与挡栓盒相对的端面之间通过压缩弹簧连接；

所述保压筒的内孔为台阶孔，台阶面上设有多个弹簧孔，弹簧孔为盲孔，轴线与保压筒轴线平行；弹簧孔内设有浮动支撑弹簧，所述浮动密封环支撑在浮动支撑弹簧上，浮动密封环与保压筒内壁之间设有径向密封圈；所述保压筒内腔底部通过耐压管与卸样阀连接。

上述的机械手持式海底沉积物气密取样装置中，方形挡栓侧面上靠近后端处固定有限位销；浮动密封环上端面上安装有轴向密封圈。

上述的机械手持式海底沉积物气密取样装置中，还包括压力补偿器，所述压力补偿器包括耐压缸体、活塞、补偿器端盖及充气阀；耐压缸体一端开口，另一端设有与保压筒连通的连接孔；补偿器端盖固定在耐压缸体开口处，补偿器端盖上设有与充气阀连通的连接孔；活塞置于耐压缸体内。

一种利用上述的机械手持式海底沉积物气密取样装置的海底沉积物取样和保压方法，具体操作步骤如下：

（1）利用机械手抓取取样管总成的手柄，将取样管总成移动到垂直于海底沉积物表面的位置；

（2）利用机械手将取样管总成压入海底沉积物中，直到取样管全部插入海底沉积物为止，在取样管插入海底沉积物过程中，取样管内的海水将通过取样管顶部径向上开设的多个通孔向外排出；

（3）利用机械手将取样管总成的取样管从海底沉积物中拔出插入保压总成中。

上述的海底沉积物取样和保压方法中，步骤3）中将取样管总成插入保压总成的具体操作如下：