标准化河渠冰盖样本提取装置及提取方法
【专利摘要】本发明公开了一种标准化河渠冰盖样本提取装置。它包括取冰钻杆、取冰套筒和活动把手。取冰钻杆上连接有钻头连杆，钻头连杆下端与尖顶朝下的圆锥形取冰钻头相连接。取冰套筒包括没有上下底面的圆柱形空筒，圆柱形空筒下端边缘连接有环形锯齿。本发明还公开了应用这种标准化河渠冰盖样本提取装置的提取方法：通过活动把手将取冰钻杆及取冰套筒连接在一起提取冰样本。本发明取得的冰盖样本为中央带标准圆孔的标准圆柱体，圆孔及圆柱体半径可以根据取样需要进行定制取冰孔与冰体大小基本一致，在满足样本研究需要的基础上，最大限度地减少了对冰盖的破坏。本发明采用环形锯齿在冰盖上钻孔取样，具有简单省力的特点。
【专利说明】标准化河渠冰盖样本提取装置及提取方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冰样本的提取，具体地指一种标准化河渠冰盖样本提取装置，本发明还涉及采用这种提取装置提取冰盖样本的方法。
【背景技术】
[0002]在目前国内外极地科考过程中，采用冰芯钻机获得冰芯样本，该钻探设备钻头多采用钻头内部空腔提取冰芯。该类设备设计制造精密，成本高昂。
[0003]我国北方河渠在冬季多会形成冰盖，冰盖形成后对其厚度的取样统计，是理解和研究冰盖发育过程的关键；对冰盖下表面流冰的堆积程度取样，是对冰塞发展研究的关键。现阶段我国还未有类似的冰盖样本标准化提取装置，多采用破冰取碎冰块的方法，该方法不仅耗时耗力，且冰盖样本不规整，较难对比分析；另外，破冰取碎块的方法还会对冰盖完整性造成较严重破坏，加大冰塞冰坝形成的可能性。
【发明内容】
[0004]本发明的第一目的是提供一种简单易用，对冰盖破坏小的标准化河渠冰盖样本提取装置。
[0005]本发明的第二目的是提供一种利用这种标准化河渠冰盖样本提取装置的提取方法。
[0006]本发明的第一目的是通过如下措施来达到的:一种标准化河渠冰盖样本提取装置，它包括取冰钻杆、取冰套筒和活动把手。
[0007]所述取冰钻杆包括把手承托环，所述把手承托环下端与钻头连杆相连接；所述钻头连杆下端与尖顶朝下的圆锥形取冰钻头相连接；所述取冰钻头上表面上有活动托冰装置。
[0008]所述取冰套筒包括圆柱形空筒，所述圆柱形空筒上设有两个对称分布的把手承托孔；所述圆柱形空筒上贯穿有固定把手；所述圆柱形空筒中部外侧设有承重环片；所述圆柱形空筒下端连接有环形锯齿。
[0009]所述活动把手穿过把手承托环和把手承托孔。
[0010]进一步地，所述取冰钻头外侧设有螺旋助条。所述活动托冰装置包括位于取冰钻头上表面上的叶片转动轴承；所述叶片转动轴承上固定叶片转动轴，所述叶片转动轴上连接有活动托冰叶片。
[0011]再进一步地，所述承重环片间隔布置有四个，所述的每个承重环片为扇形结构。
[0012]更进一步地，所述的活动托冰装置有间隔布置的四组。
[0013]本发明的第二目的是通过如下措施来达到的:标准化河渠冰盖样本提取装置的提取方法，它按如下步骤进行:
[0014]步骤一:选取冰样本取样点，将取冰钻头在取样点的冰面上开凿钻孔，将取冰钻杆钻入冰面并固定住；[0015]步骤二:以取冰钻杆为圆心，将取冰套筒套在取冰钻杆外侧，将活动把手依次贯穿取冰套筒的一侧的把手承托孔、把手承托环、另一侧的把手承托孔，将整个装置连接在一起;
[0016]步骤三:利用固定把手、活动把手转动整个装置向下，直至贯穿整个冰面；整个装置下滑直至承重环片接触冰面；装置停止下滑，承重环片支撑起整个装置；
[0017]步骤四:在旋转产生的离心力及重力的作用下，活动托冰叶片在冰盖下的水中展开成近似平面，托起所取的冰样本；
[0018]步骤五:提起整个装置，冰样本在活动托冰叶片的承托下随之提出，完成冰样本的提取。
[0019]采用本发明取得的冰盖样本为中央带标准圆孔的标准圆柱体；圆孔及圆柱体半径可以根据取样需要进行定制，保证了不同人员、不同时间和地点提取的冰盖样本具有可比性。本发明的取冰孔与冰体大小基本一致，在满足样本研究需要的基础上，最大限度地减少了对冰盖的破坏。本发明采用环形锯齿在冰盖上钻孔取样，具有简单省力的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1取冰钻杆A及取冰套筒C正视图。
[0021 ] 图2取冰套筒C俯视图。
[0022]图3取冰钻头A上底面俯视图。
[0023]图4取冰转杆A水中展开过程示意图。
[0024]图中:A1-取冰钻头，A2-活动托冰装置，A3-取冰连杆，A4-把手承托环，A21-活动托冰叶片，A22-叶片转动轴承，A23-叶片转动轴，B-活动把手，Cl-环形锯齿，C2-承重环片，C3-固定把手，C4-圆柱形空筒，C5-把手承托孔。
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细描述，但该实施例不应该理解为对本发明的限制。
[0026]如附图所示本发明一种标准化河渠冰盖样本提取装置，它包括取冰钻杆A、取冰套筒C和活动把手B。
[0027]取冰钻杆A包括把手承托环A4，把手承托环A4下端与钻头连杆A3相连接；钻头连杆A3下端与尖顶朝下的圆锥形取冰钻头Al相连接；取冰钻头Al上表面上有活动托冰装置A2。
[0028]取冰套筒C包括圆柱形空筒C4，圆柱形空筒C4上设有两个对称分布的把手承托孔C5 ;圆柱形空筒C4上贯穿有固定把手C3 ;圆柱形空筒C4中部外侧设有承重环片C2 ;圆柱形空筒C4下端连接有环形锯齿Cl。
[0029]活动把手B穿过把手承托环A4和把手承托孔C5。
[0030]优选地，取冰钻头Al外侧设有螺旋助条。活动托冰装置A2包括位于取冰钻头Al上表面上的叶片转动轴承A22 ;叶片转动轴承A22上固定叶片转动轴A23，叶片转动轴A23上连接有活动托冰叶片A21。
[0031]优选地，承重环片C2间隔布置有四个，承重环片C2为扇形结构。活动托冰装置A2有间隔布置的四组。
[0032]其中，取冰钻头Al用以在圆柱形冰体样本中心钻取托冰孔，取冰钻头Al外侧的螺旋助条帮助将冰屑输送到套筒内，防止其在钻头前段挤压聚集；钻头连杆A3，用以连接钻头与把手承托环，环下缘至钻头尖端距离大于外把手承托孔C5下缘至圆柱形空筒C4下缘的距离，在开始钻孔时减小装置与冰面接触面积，增大自重在钻头尖端产生的压强。
[0033]本发明在装置自重提供的压力下，以固定把手C3，及活动把手B作为装置旋转的动力臂，通过旋转切割在冰盖上取样。应用这种标准化河渠冰盖样本提取装置的提取方法，它按如下步骤进行:
[0034]步骤一:选取冰样本取样点，将取冰钻头Al在取样点的冰面上开凿钻孔，将取冰钻杆A钻入冰面并固定住；
[0035]步骤二:以取冰钻杆A为圆心，将取冰套筒C套在取冰钻杆A外侧，将活动把手B依次贯穿取冰套筒C的一侧的把手承托孔C5、把手承托环A4、另一侧的把手承托孔C5,将整个装置连接在一起；
[0036]步骤三:利用固定把手C3、活动把手B转动整个装置向下，直至贯穿整个冰面；整个装置下滑直至承重环片C2接触冰面；装置停止下滑，承重环片C2支撑起整个装置；
[0037]步骤四:在旋转产生的离心力及重力的作用下，活动托冰叶片A21在冰盖下的水中展开成近似平面，托起所取的冰样本；
[0038]步骤五:提起整个装置，冰样本在活动托冰叶片A21的承托下随之提出，完成冰样本的提取。
[0039]综述所述采用本发明取得的冰盖样本为中央带标准圆孔的标准圆柱体；圆孔及圆柱体半径可以根据取样需要进行定制，保证了不同人员、不同时间和地点提取的冰盖样本具有可比性。取冰孔与冰体大小基本一致，在满足样本研究需要的基础上，最大限度地减少了对冰盖的破坏。本发明采用环形锯齿在冰盖上钻孔取样，具有简单省力的特点。
[0040]其它未说明的部分均为现有技术。
【权利要求】
1.一种标准化河渠冰盖样本提取装置，其特征在于:它包括取冰钻杆(A)、取冰套筒(C)和活动把手(B)； 所述取冰钻杆(A)包括把手承托环(A4)，所述把手承托环(A4)下端与钻头连杆(A3)相连接；所述钻头连杆(A3)下端与尖顶朝下的圆锥形取冰钻头(Al)相连接；所述取冰钻头(Al)上表面上有活动托冰装置(A2)； 所述取冰套筒(C)包括圆柱形空筒(C4)，所述圆柱形空筒(C4)上设有两个对称分布的把手承托孔(C5);所述圆柱形空筒(C4)上贯穿有固定把手(C3);所述圆柱形空筒(C4)中部外侧设有承重环片(C2);所述圆柱形空筒(C4)下端连接有环形锯齿(Cl)； 所述活动把手(B)穿过把手承托环(A4)和把手承托孔(C5)。
2.根据权利要求1所述的标准化河渠冰盖样本提取装置，其特征在于:所述取冰钻头(Al)外侧设有螺旋助条。
3.根据权利要求1或2所述的标准化河渠冰盖样本提取装置，其特征在于:所述活动托冰装置(A2)包括位于取冰钻头(Al)上表面上的叶片转动轴承(A22);所述叶片转动轴承(A22)上固定叶片转动轴(A23)，所述叶片转动轴(A23)上连接有活动托冰叶片(A21 )。
4.根据权利要求3所述的标准化河渠冰盖样本提取装置，其特征在于:所述承重环片(C2)间隔布置有四个，所述的每个承重环片(C2)为扇形结构。
5.根据权利要求3所述的标准化河渠冰盖样本提取装置，其特征在于:所述的活动托冰装置(A2)有间隔布置的四组。
6.应用上述权利要求1-4中任一权利要求所述的标准化河渠冰盖样本提取装置提取冰盖样本的方法，其特征在于按如下步骤进行: 步骤一:选取冰样本取样点，将取冰钻头(Al)在取样点的冰面上开凿钻孔，将取冰钻杆(A)钻入冰面并固定住； 步骤二:以取冰钻杆(A)为圆心，将取冰套筒(C)套在取冰钻杆(A)外侧，将活动把手(B )依次贯穿取冰套筒(C)的一侧的把手承托孔(C5 )、把手承托环(A4 )、另一侧的把手承托孔(C5)，将整个装置连接在一起； 步骤三:利用固定把手(C3)、活动把手(B)转动整个装置向下，直至贯穿整个冰面；整个装置下滑直至承重环片(C2)接触冰面；装置停止下滑，承重环片(C2)支撑起整个装置； 步骤四:在旋转产生的离心力及重力的作用下，活动托冰叶片(A21)在冰盖下的水中展开成近似平面，托起所取的冰样本； 步骤五:提起整个装置，冰样本在活动托冰叶片(A21)的承托下随之提出，完成冰样本的提取。
【文档编号】G01N1/08GK103674608SQ201310681305
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】闫弈博, 黄会勇, 毛文耀, 黄炜, 冷星火 申请人:长江勘测规划设计研究有限责任公司