基于水下电磁铁的电动采水器的制作方法

本发明涉及水体采集技术领域，特别涉及采水器，具体而言，涉及基于水下电磁铁的电动控制采水器装置。

背景技术：

随着陆地不可再生资源的日趋枯竭以及石油、天然气和大洋多金属结核壳等海洋矿产资源不断的发现，寻找海底成矿区域成为趋势，对海洋环境的保护也更为重要。为了实现天然气水合物等海洋资源的调查评价，为了对海洋物理、化学和生物变化过程示踪以及为了探测海洋生物地球化学循环过程和机理、全球气候环境演变机理，需要对海水进行采样并对其中的成分组成进行分析检测，由于技术方面的原因，营养盐、痕量金属等参数常常需要采集数十升的海水带回实验室进行测定。

到目前为止，采水器的控制方式一般有两种：使锤控制——将采水器放入水中，在指定深度采水时，使锤沿缆绳滑下，触发机械装置使释放机构释放，上下盖在橡皮筋弹性恢复力的作用下迅速闭合，将瓶体内的水样密封在瓶内，这样的采水器一般使用绞车，这样无法控制钢丝绳在海水中的倾斜，也就无法精确的控制和记录海水的深度，只能是操作员现场目测估计。这种结构简单，使用方便，但可控性差，精度不高，并不适用于环境复杂的海洋作业。电机控制——依靠传感器，当达到特定深度时，由中央控制器发出采样信号，电机工作，主轴转动使释放钩脱钩，橡皮带拉力作用下，实现迅速闭合。这种控制方式成本高，装置整体尺寸较大，重量较重。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述技术中的缺点，提供一种基于水下电磁铁的电动采水器，该采水器设计巧妙，结构简单，操作简便，在采集的过程中能够实现水体的完全交换，采样深度准确，进一步减少因人为因素带来的采样误差。

为了解决上述存在的技术问题，本发明提出以下方案：

一种基于水下电磁铁的电控采水器，其特征在于，基于水下电磁铁的电控采水器，包括甲板单元(1)，水密接插件(2)，水下电磁铁(3)，杠杆机构(4)，推杆(5)，上密封瓶盖(6)，橡皮绳(7)，采水瓶体(8)，门闩机构(9)，下密封瓶盖(10)，释放绳(11)，弹簧(12)，固定抱箍(13)，压力传感器(14)，主支架(15)。

所述水下电磁铁3安装在所述主支架15的底板上，接通电源后其主轴可以上下移动，通过所述水密接插件2实时接受所述甲板单元1的指令，完成上下运动，所述压力传感器14安装在主支架15底板上，当采水器下放时可以实时传回压力数据，从而准确得到下放的海水深度，当到达所述甲板单元1设定的采水深度时，所述甲板单元1发送指令，所述水下电磁铁3主轴向上移动，给整套结构提供动力源，所述杠杆机构4固定在所述主支架15的底板上；

所述杠杆机构4结构：一端支点与所述水下电磁铁3主轴连接，另一端支点与所述推杆5连接，当所述水下电磁铁3主轴上下运动时，所述杠杆机构4也能相应的做上下运动，在所述推杆5端将推力放大，所述固定抱箍13包括上固定抱箍和下固定抱箍，它们的结构完全一样。

所述采水瓶体8通过所述上、下固定抱箍的抱箍本体133以螺栓134联结的形式抱住，所述上、下固定抱箍再通过开孔132以螺栓联结的形式固定在所述主架的侧板上，

所述上、下密封瓶盖(6、10)分别安装在所述采水瓶体8的上下进水口，所述推杆5从上往下依次插入所述上固定抱箍的开孔131、门闩抱箍的开孔911与下固定抱箍的开孔131中，并保证其与开孔131/911同轴，在所述杠杆4的推动下可以上下滑动。

所述释放绳11有两根，一端分别固定在所述上、下密封瓶盖(6、10)上，另一端设计有套圈111，以适应两种状态：

当采水瓶8处于打开状态时，所述释放绳11的另一带套圈端均插入所述门闩机构9中(实现方式：套圈111设于开槽913内，并由门闩销921插入开孔912内，从而实现锁闭)，

当采水瓶8完成采水处于关闭状态时，所述释放绳11的另一端则是自由状态(实现方式：水下电磁铁3接受甲板单元1的命令后，主轴向上运动，推动杠杆机构4的右侧端点向下运动，进而推动推杆5向下压缩弹簧12，带动门闩92向下运动，门闩销921从开孔912内拔出，从而释放出套圈)。

所述门闩机构9，其结构设计为：包括门闩抱箍91、门闩92；

通过门闩抱箍91将所述门闩机构9与所述采水瓶体8连接，门闩抱箍91的左右两部分通过螺栓915连接；

另外在门闩抱箍91上设有开孔911/912和槽913，所述推杆5插入开孔911内，采水器8工作前门闩92的销921完全插入门闩抱箍91的开孔912中，这样就可以将所述释放绳11锁住；所述橡皮绳一端与所述上密封瓶盖6连接，另一端与所述下密封瓶盖10连接，保证上下密封瓶盖(6、10)中心在一条直线上，所述弹簧12压缩于所述下固定抱箍13与所述门闩结构9之间，所述水下电磁铁3通过水密接插件2与陆上的所述甲板单元1相连。

本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出特点和显著优点：

本发明通过压力传感器14实时测定海水压力来测定所处海水深度，可以准确的在指定的深度完成采水工作，大大提高水样采集的准确性，避免因深度不准确的问题重复采水，造成人力物力的浪费。

本发明选用水下电磁铁为控制源，推动杠杆机构与推杆机构，打开门闩机构，释放释放绳，与传统的使锤敲击法相比将大大减少人力资源消耗，减轻机构重量，提高采水效率与成功率。

本发明利用杠杆原理“一两拨千斤”的优势，大大降低了对水下电磁铁推力的要求，即选用较小推力的电磁铁通过杠杆机构就可以实现大推力，从而使电磁铁的尺寸减少，进而缩小了采水器的整体尺寸。

附图说明

图1是本发明瓶盖开启状态的整体结构示意图

图2是本发明瓶盖关闭状态的结构示意图

图3是杠杆机构结构示意图

图4是门闩机构示意图

图5门闩抱箍结构三视图

图6固定抱箍结构三视图

数字标记：甲板单元(1)，水密接插件(2)，水下电磁铁(3)，杠杆机构(4)，推杆(5)，上密封瓶盖(6)，橡皮绳(7)，采水瓶体(8)，门闩机构(9)，下密封瓶盖(10)，释放绳(11)，弹簧(12)，固定抱箍(13)，压力传感器(14)，主支架(15)

具体实施方式

以下结合附图对本发明技术方案进一步说明。

见附图1：

基于水下电磁铁的电控采水器，包括甲板单元(1)，水密接插件(2)，水下电磁铁(3)，杠杆机构(4)，推杆(5)，上密封瓶盖(6)，橡皮绳(7)，采水瓶体(8)，门闩机构(9)，下密封瓶盖(10)，释放绳(11)，弹簧(12)，固定抱箍(13)，压力传感器(14)，主支架(15)。

所述水下电磁铁3安装在所述主支架15的底板上，接通电源后其主轴可以上下移动，行程为20mm，推力为12kg，通过所述水密接插件2实时接受所述甲板单元1的指令，完成上下运动，所述压力传感器14安装在主支架15底板上，当采水器下放时可以实时传回压力数据，从而准确得到下放的海水深度，当到达所述甲板单元1设定的采水深度时，所述甲板单元1发送指令，所述水下电磁铁3主轴向上移动，给整套结构提供动力源，所述杠杆机构4固定在所述主支架15的底板上，

所述杠杆机构4结构示意图见图3，一端支点与所述水下电磁铁3主轴连接，另一端支点与所述推杆5连接，当所述水下电磁铁3主轴上下运动时，所述杠杆机构4也能相应的做上下运动，在所述推杆5端将推力放大，所述固定抱箍13包括上固定抱箍和下固定抱箍，它们的结构完全一样，见附图6：

所述采水瓶体8通过所述上、下固定抱箍的抱箍本体133以螺栓134联结的形式抱住，所述上、下固定抱箍再通过开孔132以螺栓联结的形式固定在所述主架的侧板上，

所述上、下密封瓶盖(6、10)分别安装在所述采水瓶体8的上下进水口，所述推杆5从上往下依次插入所述上固定抱箍的开孔131、门闩抱箍的开孔911与下固定抱箍的开孔131中，并保证其与开孔131/911同轴，在所述杠杆4的推动下可以上下滑动，行程为10mm。

所述释放绳11有两根，一端分别固定在所述上、下密封瓶盖(6、10)上，另一端设计有套圈111，以适应两种状态：

当采水瓶8处于打开状态时(如图1所示)，所述释放绳11的另一带套圈端均插入所述门闩机构9中(实现方式：套圈111设于开槽913内，并由门闩销921插入开孔912内，从而实现锁闭)，

当采水瓶8完成采水处于关闭状态时(如图2所示)，所述释放绳11的另一端则是自由状态(实现方式：水下电磁铁3接受甲板单元1的命令后，主轴向上运动，推动杠杆机构4的右侧端点向下运动，进而推动推杆5向下压缩弹簧12，带动门闩92向下运动，门闩销921从开孔912内拔出，从而释放出套圈)。

所述门闩机构9，其结构设计为：

包括门闩抱箍91(图5)与门闩92(图4)；

通过门闩抱箍91将所述门闩机构9与所述采水瓶体8连接，门闩抱箍91的左右两部分通过螺栓915连接；

另外在门闩抱箍91上设有开孔911/912和槽913，所述推杆5插入开孔911内，采水器8工作前门闩92的销921完全插入门闩抱箍91的开孔912中，见附图1、图2、图5，这样就可以将所述释放绳11锁住；所述橡皮绳一端与所述上密封瓶盖6连接，另一端与所述下密封瓶盖10连接，保证上下密封瓶盖(6、10)中心在一条直线上，所述弹簧12压缩于所述下固定抱箍13与所述门闩结构9之间，所述水下电磁铁3通过水密接插件2与陆上的所述甲板单元1相连。

为了能够更清楚的理解本发明的技术内容，对工作原理进行以下详细说明：(请参见附图1—附图6)

采水器选用的端盖控制方式为开——闭，即采水前所述上、下密封瓶盖均是打开状态，见附图1，这样可以实现水体的完全交换，保证采集的海水为所需深度的水体，提高后期对水体分析的准确性。所述压力传感器实时监测海水压力来定位采水器所处的深度，到达所述甲板单元设定的采水深度时，所述甲板单元发送指令控制所述水下电磁铁主轴向上运动，推动所述杠杆机构左端支点向上运动，所述杠杆机构的右端支点则向下运动，从而推动所述推杆向下运动，进而压缩所述弹簧，牵动所述门闩机构与所述弹簧一起向下运动，打开门闩，释放所述上、下释放绳，所述上、下密封瓶盖关闭，见附图2，完成采水过程。