[发明专利]一种基于声波振动的高坝深库沉积物柱芯采集装置

说明书

本发明公开一种基于声波振动的高坝深库沉积物柱芯采集装置，包括声波振动沉积物采集装置主体、采泥模块、触发采样模块；所述声波振动沉积物采集装置主体位于采泥模块内部，采集装置主体由上至下分别为振动电机、采泥模块中间平板、卧式轴承座、止回阀、采样筒；所述采泥模块包括位于振动电机顶部的采泥模块上连接板以及采样筒穿过的采泥模块下连接板；所述触发采样模块整体与振动电机处于同一水平位置，触发采样模块由防水舵机以及与防水舵机输出轴连接的拨杆组成。本发明基于声波振动的高坝深库沉积物柱芯采集装置面向高坝深库复杂条件水体，具有样品保真效果好、采样成功率高、适用性强以及便携简单、费用投入低等优点。

技术领域

本发明属于高坝深库复杂条件下沉积物的采集技术领域，是一种复杂条件下沉积物完整柱芯采样装置，尤其涉及深大水库沉积物声波振动智能采样装置。

背景技术

近年来，随着地球关键带和湿地生态系统相关研究不断深入，对水底沉积物完整柱芯的无扰动、高效原位取样调查的需求日益增长。因此，发明一种高效安全、便携耐用、取样品质高、取样成本低的沉积物采样装置已成为制约水体生态系统沉积物研究的关键技术难题，特别是对于高坝深库水体沉积物的原位采集与监测。传统的沉积物采样方法有蚌式抓斗采泥器、箱式沉积物取样器、重力柱状采样器、压入式和射入式取样器、振动取样器等。声波振动钻进技术的研究始于20世纪40年代，主要应用于石油钻井服务、高速打桩和矿产勘探的连续取样等方面；80年代后，该技术被逐步应用到环境样品的采集，并经过不断改进和多方面的应用试验，声波钻进技术日趋成熟，知名的声波钻进设备制造公司相继出现，如美国的Versa-Drill国际公司、Acker Drill公司、Gus Pech制造公司、加拿大的SonicDrill公司、日本的利根公司等。同时，声波振动技术也在世界范围内得到广泛应用，使用范围也从地质勘探、水文水井钻进、滑坡勘察与治理、地震爆破孔施工等钻探领域逐步扩展到江、河、湖、海沉积物调查、污染取样分析以及古环境古气候地理研究取样等领域，极大地促进了沉积物方面的物质地球化学循环、污染控制与治理及古沉积学科的发展。

目前，对于深大水库沉积物完整柱芯的原位采集难度较大，传统底泥采样方法存在如下不足：1)传统方法易受风浪水流、水位高程、底质类型等影响，加之样品回收过程容易出现脱落现象，造成采样效率低；2)传统方法难以实时观测水下地形及底质情况，依靠重力采样将势必造成沉积物表层受到扰动，进而破坏沉积物原有的层理结构；3)现有的声波振动沉积物采集装置最大只能采集水深为60m的底泥柱芯样品，并且需要搭建钻探平台，这将严重限制了进一步推进对深大水库(高达300m)与海岸河口沉积物的相关研究；4)传统方法智能化水平不足，采样过程需要多人同时配合、操作程序复杂、采样风险高，致使样品采集成本和科研投入增加。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于声波振动的高坝深库沉积物柱芯采集装置，该声波振动沉积物采集装置面向高坝深库复杂条件水体(水深不一、底质多样、水动力多变等)，针对传统采样方法的不足，本发明是一种具有样品保真效果好、采样成功率高、适用性强以及便携简单、费用投入低等于一体的基于声波振动的高坝深库完整沉积物柱芯智能采集装置。

技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述的一种基于声波振动的高坝深库沉积物柱芯采集装置，包括声波振动沉积物采集装置主体、采泥模块、触发采样模块；所述声波振动沉积物采集装置主体位于采泥模块内部，采集装置主体由上至下分别为振动电机、采泥模块中间平板、卧式轴承座、止回阀、采样筒；所述采泥模块包括位于振动电机顶部的采泥模块上连接板以及采样筒穿过的采泥模块下连接板；所述触发采样模块整体与振动电机处于同一水平位置，触发采样模块由防水舵机以及与防水舵机输出轴连接的拨杆组成。

其中，所述振动电机外设置有振动电机密封舱。振动电机的能量来源为48伏特的锂电池，考虑到防水耐压问题，振动电机密封舱、进出线接口均做专门的水密封处理，密封舱及水密接头的耐压性能可以实现装置在350m水深范围内进行作业。