，所述支承台侧面设有支承横梁，所述支承横梁远离所述支承台的一端设有一个高压气囊驱动器固定扣环31，用于固定所述高压气囊驱动器9 ;所述高压气囊驱动器9上部依次通过高压气体输送控制阀门30、高压气体输送管线22和高压容器控制阀门20与所述高压气体容器18连接，下部通过取样机械手7和所述取样探针4连接；垂直控制台支柱顶端28设有高压气体输送管线挂钩29，所述高压气体输送管线挂钩29上设有若干挂环，所述高压气体输送管线22穿过所述挂环悬挂在所述高压气体输送管线挂钩29上；所述水平移动机械手8上设有水平位移传感器27，所述垂直移动机械手26上设有垂直位移传感器25，所述水平位移传感器27和所述垂直位移传感器25通过位移控制信号线11与所述控制器14连接，分别用于控制所述水平移动机械手8和所述垂直移动机械手26的移动距离。
[0020]在动床模型的两侧可以各设置2根支架6，也可以各设置I根支架6，相应地，水平横梁5设置2根或I根。若设置I根水平横梁5，则水平横梁5的宽度应当足够安置所述垂直控制台支柱10，并且中间水平横梁5的中间应当设有能够穿过所述高压气囊驱动器9的空间。
[0021]所述的水平导轨和垂直导轨24可以采用齿轮式导轨，相应地，水平移动机械手8和垂直移动机械手26也采用与水平导轨和垂直导轨的齿轮相啮合的齿轮,作为行走机构，也可以采用其他形式的导轨及配套的行走机构，只要能够满足水平和垂直的可控制移动，都是可以达到本实用新型的目的的。这些都是本领域技术人员利用现有技术即可以解决的，在此不再详细说明。
[0022]所述取样探针4为中空的双层结构，包括外层的真空腔42和内层的液氮腔43，所述液氮腔43的上端设有出气孔和液氮进口，所述出气孔通过出气孔阀门41与所述控制器14连接，所述液氮进口通过液氮输送管线23和液氮电控阀门15与所述液氮容器16连接；所述液氮电控阀门15、高压气体输送控制阀门30和高压容器控制阀门20分别与所述控制器14连接；
[0023]所述高压气囊驱动器9内部设有活塞92，所述活塞将所述高压气囊驱动器9的内部空间分为上部的高压气囊腔91和下部的低压腔94，所述活塞下部设有弹簧97，所述活塞92通过驱动器连杆93与所述取样机械手7固定连接；所述高压气囊驱动器9顶部设有与所述高压气囊腔91连通的出气孔和进气孔，所述进气孔通过所述高压气体输送控制阀门30与所述高压气体输送管线22连通，所述出气孔通过高压气囊出气孔阀门95与所述控制器14连接；所述低压腔94的底部设有低压腔防撞底座96。
[0024]取样方法及流程:
[0025]控制器14控制垂直移动机械手26向上移动到所述垂直导轨24的顶端，带动高压气囊驱动器9和取样探针4上升到最高点；
[0026]控制器14控制水平移动机械手8沿着水平导轨在水平横梁5上移动到预定取样位置；
[0027]根据预定取样位置的取样深度，控制器14控制垂直移动机械手26向下移动，将取样探针4设定在预定高度；
[0028]控制器14打开所述高压容器阀门20，向所述高压气囊驱动器9供气，高压气体产生瞬间的高压动力驱动取样探针4瞬间插入淤积泥沙I中，同时打开取样探针4的所述出气孔阀门41和液氮电控阀门15,在取样探针4内的空气排出的同时向取样探针4内输送液氮，液氮产生的低温通过取样探针4的内壁将所取样的泥沙瞬间冰冻，形成泥沙取样样本；
[0029]控制器14关闭所述液氮电控阀门15和所述高压容器阀门20，打开所述高压气囊出气孔阀门95，使高压气囊驱动器9内的高压气体排出，弹簧97顶起活塞92，使得驱动器连杆93提起所述取样机械手7，将取样探针4提起；
[0030]控制器14控制垂直移动机械手26向上移动到所述垂直导轨24的顶端，带动高压气囊驱动器9和取样探针4上升到最高点；
[0031]控制器14控制水平移动机械手8沿着水平导轨在水平横梁5上移动到起点位置，将取样探针4从取样机械手7上取下，送到实验室进行处理。
【主权项】
1.一种动床模型试验床沙实时保真取样装置，其特征在于，包括支架￠)、水平横梁(5)、取样探针(4)、高压气囊驱动器(9)、垂直控制台支柱(10)、液氮容器(16)、高压气体容器(18)和控制器(14);其中，所述水平横梁(5)固定安装在所述支架(6)上，所述水平横梁(5)上设有水平导轨；所述垂直控制台支柱(10)的底部固定在水平移动机械手(8)上，所述水平移动机械手(8)设置在所述水平导轨上；所述垂直控制台支柱(10)上设有垂直导轨(24)和垂直移动机械手(26)，所述垂直移动机械手(26)上固定有支承台，所述支承台侧面设有支承横梁，所述支承横梁远离所述支承台的一端设有一个高压气囊驱动器固定扣环(31)，所述高压气囊驱动器(9)固定在所述高压气囊驱动器固定扣环(31)内；所述高压气囊驱动器(9)上部依次通过高压气体输送控制阀门(30)、高压气体输送管线(22)和高压容器控制阀门(20)与所述高压气体容器(18)连接，下部通过取样机械手(7)和所述取样探针(4)连接；垂直控制台支柱顶端(28)设有高压气体输送管线挂钩(29)，所述高压气体输送管线挂钩(29)上设有若干挂环；所述水平移动机械手(8)上设有水平位移传感器(27)，所述垂直移动机械手(26)上设有垂直位移传感器(25)，所述水平位移传感器(27)和所述垂直位移传感器(25)通过位移控制信号线(11)与所述控制器(14)连接； 所述取样探针(4)包括外层的真空腔(42)和内层的液氮腔(43)，所述液氮腔(43)的上端设有出气孔和液氮进口，所述出气孔通过出气孔阀门(41)与所述控制器(14)连接，所述液氮进口通过液氮输送管线(23)和液氮电控阀门(15)与所述液氮容器(16)连接；所述高压气囊驱动器(9)内部设有活塞(92)，所述活塞下部设有弹簧(97)，所述活塞(92)通过驱动器连杆(93)与所述取样机械手(7)固定连接；所述高压气囊驱动器(9)顶部设有与所述高压气囊腔(91)连通的出气孔和进气孔，所述进气孔通过所述高压气体输送控制阀门(30)与所述高压气体输送管线(22)连通，所述出气孔通过高压气囊出气孔阀门(95)与所述控制器(14)连接。
【专利摘要】本实用新型涉及一种动床模型试验床沙实时保真取样装置，特别涉及一种能够实时保真取样的装置，属于水利领域。本实用新型的取样装置，利用高压气囊驱动器的高压冲力使取样探针瞬间插入淤积泥沙中，同时液氮容器的液氮快速进入取样探针内，完成床沙保真取样过程；采用水平移动机械手和垂直移动机械手分别沿着水平和垂直导轨运动，能够精确地控制取样位置；由于高压气囊驱动器的尺寸一定，取样探针的下落距离可由垂直移动机械手在垂直导轨的初始位置确定。本实用新型实现了动床模型床沙断面的实时保真采样，同时采样的效率大大提高，对试验数据的精确与完善具有极大的促进作用。
【IPC分类】G01N1-10
【公开号】CN204479331
【申请号】CN201420559923
【发明人】李军华, 江恩慧, 刘明堂, 曹永涛, 赵连军, 刘雪梅, 张杨, 张向萍, 张清, 刘燕, 万强, 董其华, 夏修杰, 刘杰, 颜小飞, 何鲜峰, 顾霜妹, 潘丽
【申请人】黄河水利委员会黄河水利科学研究院, 华北水利水电大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2014年9月26日