一种潜水器用宏生物取样器的制作方法

本发明涉及深海生物取样探测技术领域，特别是一种潜水器用宏生物取样器。

背景技术：

深海宏生物是深海的重要资源，主要是指体积在5mm以上的鱼虾等生物，其独特的生活环境使其具有极高的科学研究价值。深海宏生物主要生存于热液区、冷泉区以及其他能量富集区，需要借助潜水器进行精确取样。

目前，国内的蛟龙号载人潜水器已可实现海底7000m的下潜深度，蛟龙号的定点、实地面对面精确操作取样对宏生物取样具有极大的优势。现有的宏生物取样基本都依靠机械手抓取或者是网兜抓取，不仅抓取成功率低而且难以保存；国内对吸取式的取样器进行了一些研究，但是大部分处于研究设计阶段，没有进入实用，已经开始应用的几种吸取式取样器也均没有分区存放宏生物的功能。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能搭载在如蛟龙号等潜水器上的，具有多点取样、分区存放功能的一种潜水器用宏生物取样器。

本发明的技术方案为，一种潜水器用宏生物取样器，包括支架，还包括：至少两个取样筒，设置于所述支架上，活动设置于取样工位和非取样工位；吸入管，其出液端与位于取样工位上的取样筒连接；以及水泵，设置于所述支架上，通过吸水管与位于取样工位上的取样筒连接，用于为位于取样工位上的取样筒提供负压。

再进一步的，还包括转换阀，所述转换阀上设有分别与所述吸入管对应的吸入口和与吸水管对应的吸出口；所述支架包括取样端盖、取样顶板、取样底板和连杆；所述取样顶板和取样底板通过连杆连接，所述取样端盖设置于取样顶板的下方，所述取样筒设置于所述取样端盖和取样底板之间。

再进一步的，所述转换阀和取样顶板之间设有密封件，所述密封件安装在转换阀的底部。

再进一步的，所述取样端盖上设有位置贴片，所述取样顶板设有工位位置传感器，所述工位位置传感器通过识别位置贴片来判断取样筒的位置。

再进一步的，所述支架上设有电机耐压舱，所述电机耐压舱内设有电机模块，所述电机模块上设有齿轮a，所述取样底板上设有齿轮b，所述齿轮a和齿轮b相对应。

再进一步的，所述取样筒上设有与吸入口相对应的入口，与吸出口相对应的出口。

再进一步的，所述取样端盖设有与吸入口相对应的单向膜片，与吸出口相对应的滤网。

进一步的，所述取样筒的底端设有旋塞。

进一步的，所述吸入管的吸液端设有把手和定位插管，所述定位插管固定设置于把手的下方。

本发明的有益效果是：能够采集具有逃逸能力的宏生物，结构简单，出现问题的可能性降低，并且该取样器没有保压需求。该取样器设有多个取样筒，具有多点取样和分区存放的功能。

附图说明

图1是本申请取样器的主视图；

图2是本申请电机以及传动模块结构图；

图3是本申请取样筒与转换阀结构剖视图；

图4是本申请取样结构俯视图；

图5是本申请连杆的连接结构示意图；

图6是本发明的工位位置传感器安装图；

图7是本申请取样筒与大齿轮结构剖视图；

图8是本申请单向膜片开关状态对比图。

以上各图中，

1、支架；11、取样端盖；12、取样顶板；13、取样底板；14、连杆；15、锁紧螺母；16、蝶形螺母；

2、取样筒；

3、吸入管；31、把手；32、定位插管；33、锥形吸入口；

4、水泵；41、吸水管；42、液压马达；

5、转换阀；51、密封件；

61、电机耐压舱；62、电机模块；63、齿轮a；64、齿轮b；

71、位置贴片；72、工位位置传感器；

81、单向膜片；82、滤网。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

一种潜水器用宏生物取样器，如图1至图8所示，包括支架1，至少两个取样筒2，吸入管3和水泵4。

支架1主要用于安装和支撑用。在支架1上设置取样筒2，该取样筒2活动设置在取样工位和非取样工位，当其中一个取样筒2放置于取样工位时，其它的放置于非取样工位，位于取样工位的取样筒2完成使用时，则用位于非取样工位上的取样筒2替换。吸入管3的出液端与位于取样工位上的取样筒2连接，吸入管3的吸液端用于正对宏生物的活动范围，用于吸收宏生物。这里，还可以在吸入管3的吸液端处安装锥形吸入口33，以增加对宏生物的吸取范围，提高取样效率。水泵4设置在支架1上，该水泵4通过吸水管41与位于取样工位上的取样筒2连接，用于为位于取样工位上的取样筒2提供负压，从而实现利用吸入管3来取样。水泵4采用离心泵，吸力更大。

为实现吸入管3与多个取样筒2实现连通或替换，如图1、图2、图3和图4所示，本申请设计了转换阀5，该转换阀5包括吸入口和吸出口，其中，吸入口与吸入管3对应，吸出口与吸水管41对应。支架1包括取样端盖11、取样顶板12、取样底板13和连杆14，取样顶板12和取样底板13通过连杆14连接，在取样筒2上设有与吸入口相对应的入口，取样筒2上设有与吸出口相对应的出口。如图5所示，可在连杆14的一端设置锁紧螺母15和蝶形螺母16，旋转蝶形螺母16来调整取样顶板12和取样底板13之间的距离，进一步实现了取样端盖11与取样顶板12之间的间距可调，以此来调节取样筒2入口和出口与转换阀5之间的密封件51的松紧，使密封件20获得不同程度的变形，满足不同取样水深对密封件20密封性能的要求。

参考图3和图6，取样端盖11设置在取样顶板12的下方，取样筒2设置在取样端盖11和取样底板13之间。转换阀5和取样顶板12之间是有相对运动的，故在转换阀5和取样顶板12之间设有密封件51，并且，该密封件51安装在转换阀5的底部，好处是减少了密封件51的使用数量，从而减小了取样工位和非取样工位转换时的摩擦阻力；此外，多个取样筒2共用一个取样端盖11，在工位转换时，密封件20与取样端盖11为连续接触，即密封件20与取样端盖11始终是连续的摩擦，降低密封件20在工位转换过程中产生的破损率。

关于取样筒2活动设置在取样工位和非取样工位，可以采用如下方案，参考图1、图2、图4、图5和图7，在支架1上设置电机耐压舱61，在电机耐压舱61内设置电机模块62，电机模块62上设有齿轮a63，取样底板13上设有齿轮b64，齿轮b64绕着齿轮轴65旋转，齿轮a63和齿轮b64相对应，通过控制电机模块62来控制取样底板13旋转，取样筒2以取样底板13的旋转轴线均布，从而实现取样筒2的替换。或者，采用液压缸的形式，依次控制取样筒2移动到取样工位。图4中，取样筒2共有四个，由电机模块62实现取样筒2在取样工位和非取样工位之间的转换，从而可以将不同地点获取的宏生物单独存放。

参考图1，关于水泵4的动力来源，可以在水泵4的一侧设计液压马达42，水泵4由液压马达42驱动，液压马达42的液压动力源由蛟龙号潜水器提供。参考图3，取样端盖11设有与吸入口相对应的单向膜片81，与吸出口相对应的滤网82，防止进入取样筒2的宏生物向外逃逸或者通过吸水管41进入水泵4中。具体的，参考图8，在吸取宏生物时，单向膜片81在水泵4吸力的作用下向取样筒2内部打开，宏生物可以由此进入到取样筒2内部，当停止吸取工作时，单向膜片81回复原状，由于单向膜片81上方的孔口较小，在没有反向吸力的作用下，单向膜片81很难向取样筒2外部打开，保证获取的宏生物不会从取样筒逃逸出去。取样筒2的吸出口安装有滤网82，优选生物滤网，既可以防止宏生物被吸取到水泵2中，亦可防止杂质进入水泵造成水泵2故障。

为方便使用，参考图6，取样端盖11上设有位置贴片71，取样顶板12设有工位位置传感器72，这里，位置贴片71可以是永磁体，工位位置传感器72可以是磁传感器，工位位置传感器72通过识别安装于取样端盖11上的位置贴片71来判断取样筒2的位置。电机模块62驱动取样筒2进行工位转换时，位置贴片71随取样端盖11转动到工位位置传感器下方，位置贴片71的磁力使工位位置传感器72产生电压信号，此电压信号被电机模块62接收，电机模块62停止转动，使当前的取样筒2停止在取样工位上。

在上述基础上，取样筒2的底端设有旋塞，可在不拆卸取样筒2的状态下，直接拆卸取样筒2的旋塞，即可将宏生物样品转移到实验室存储容器中。参考图1，吸入管3的吸液端设有把手31和定位插管32，定位插管32固定设置于把手31的下方，把手31可选用t型把手，该t型把手可供蛟龙号潜水器的机械手夹持，以使吸入管3的吸入口准确达到宏生物所在位置。

实施步骤：

(1)取样器进行甲板调试，检查电机模块62以及水泵4吸入压力是否正常，取样筒2工位转换是否流畅、准确；

(2)将取样器固定到潜水器采样篮上，固定的位置需使潜航员方便观察到取样筒2，并且机械手便于抓取住把手31；

(3)取样器进入到取样位置时，开启电机模块，使1号取样筒进入取样工位；

(4)开启液压马达42，机械手夹持把手进行取样；

(5)取样完毕后，关闭液压马达42，机械手将定位插管插回水泵支架的定位筒中；

(6)到达下一个取样位置后，重复(3)-(5)步骤；

(7)完成所有取样筒2的取样后，关闭电机模块62；

(8)取样器返回船上后，旋下取样筒旋塞，取出所获取的宏生物；

(9)对取样器进行清洗，根据实际情况进行相应的维护工作。

以上参考了优选实施例对本发明进行了描述，但本发明的保护范围并不限制于此，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，且不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。因此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本发明的保护范围内。