水底沉积物层挖掘装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水底沉积物层挖掘装置及方法，包括伸出船外的平台，设于平台上的立柱，与立柱转动连接的下端开口的竖筒，设于竖筒外周面上的若干个超声波测距传感器，设于竖筒上的若干个沿竖筒的外周面的圆周方向排列的排水筒，设于竖筒下部内的弧形盒体，与弧形盒体固定连接的弧形刀；弧形盒体通过连接件与固定于竖筒内侧壁下部的盒体电机连接，弧形盒体中设有纱网机构，弧形刀与纱网机构连接，竖筒内设有纱网固定机构。本发明专利技术具有可以自动升降，可以将沉积物层完整从水底取出，便于水中生物远离挖掘现场，不会对水生物的生存造成影响的特点。

Underwater Sediment Excavation Device and Method

The invention discloses a device and method for excavating underwater sediment layer, which includes a platform extending out of the ship, a column on the platform, a vertical cylinder with an opening at the lower end connected with the rotation of the column, several ultrasonic ranging sensors arranged on the peripheral surface of the vertical cylinder, several drainage cylinders arranged along the circumferential direction of the outer surface of the vertical cylinder, and an arc arranged in the lower part of the vertical cylinder. The box body is fixed with an arc knife connected with the arc box body; the arc box body is connected with the box body motor fixed at the lower part of the inner wall of the vertical barrel through a connecting member; the arc box body is provided with a yarn mesh mechanism; the arc knife is connected with the yarn mesh mechanism; and the yarn mesh fixing mechanism is arranged in the vertical barrel. The invention has the characteristics of automatic rise and fall, complete removal of sediment layer from the bottom of the water, convenient for aquatic organisms to stay away from the excavation site, and no impact on the survival of aquatic organisms.

【技术实现步骤摘要】
水底沉积物层挖掘装置及方法
本专利技术涉及采样工具
，尤其是涉及一种操作简单、可靠性高、采样效率高的水底沉积物层挖掘装置及方法。
技术介绍
沉积于水底的各种沉积物来源有江、河、湖、海水体中夹带的泥沙等悬浮物；水生生物的残骸及其分解产物；水体污染物,尤其是汞、镉、铅、锌、镍等重金属和吸附性强的有机物。通过对水底沉积物的物理、化学、生物等的特性分析,以及沉积环境的研究，可以查明过去若干时间内污染物的种类,判定污染程度,确定污染源位置。目前沉积物采集装置主要为抓斗式采集装置，抓斗式采集装置利用支杆张开两瓣抓泥斗，当抓泥斗接触到沉积物时，松开支杆。采集装置在自身重力作用下，部分陷入沉积物内取样。在上提采集装置的过程中，两瓣抓泥斗慢慢闭合，将沉积物采集入抓泥斗中。采集装置需要两人配合操作才能完成取样工作，采集装置每采集一次沉积物样品，都要重新用支杆张开抓泥斗，采样操作复杂，采集效率低。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是为了克服现有技术中的采集装置操作复杂、采样效率低以及不能用于深水采样的不足，提供了一种操作简单、可靠性高、采样效率高的水底沉积物层挖掘装置及方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种水底沉积物层挖掘装置，包括伸出船外的平台，设于平台上的立柱，与立柱转动连接的下端开口的竖筒，设于竖筒外周面上的若干个超声波测距传感器，设于竖筒上的若干个沿竖筒的外周面的圆周方向排列的排水筒，设于竖筒下部内的弧形盒体，与弧形盒体固定连接的弧形刀；弧形盒体通过连接件与固定于竖筒内侧壁下部的盒体电机连接，弧形盒体中设有纱网机构，弧形刀与纱网机构连接，竖筒内设有纱网固定机构，各个排水筒均通过水管与水泵连接，立柱下部伸入竖筒内，立柱下端设有挡板，还包括控制器和显示器，竖筒上设有若干个逃生孔，竖筒外侧设有扰动机构，平台下表面设有轨道结构；立柱上端通过滑块与轨道结构连接，立柱上部设有操纵杆，控制器分别与扰动机构、显示器、盒体电机、纱网机构、纱网固定机构、水泵和各个超声波测距传感器电连接。各个超声波测距传感器用于检测其所处位置与水底的沉积物表面之间的距离值，从而确定竖筒进入沉积物层中的深度，确保采集到的沉积物层的厚度满足要求；弧形刀用于切割沉积物层，纱网机构中的纱网用于将沉积物层包裹支撑起来；显示器用于显示距离值的平均值；扰动机构用于将水中生物驱离竖筒，轨道结构的设置方便更换位置采集沉积物层，从而使采集到的沉积物层的样本更加丰富，为科学研究提供可靠样本。本专利技术的竖筒可以自动升降，确保竖筒可以深入沉积物层中，并且可以将沉积物层完整从水底取出，操作方便，便于水中生物远离挖掘现场，不会对水生物的生存造成影响。作为优选，所述排水筒呈纺锤形，排水筒包括两个喇叭形筒体，两个喇叭形筒体均通过水管与气泵连接，两条水管上分别设有第一电磁阀和第二电磁阀，第一电磁阀和第二电磁阀均与控制器电连接；扰动机构包括与竖筒外侧连接的T形板，设于T形板上的扰动电机，与扰动电机连接的竖向连接杆，与竖向连接杆连接的若干条弹簧，与各条弹簧连接的摆动杆，设于摆动杆上的两个摆动叶片，设于摆动杆下端的钢丝笼；扰动电机与控制器电连接。各条弹簧的设置，使两个摆动叶片和钢丝笼的扰动范围更加，扰动效果更好。作为优选，纱网机构包括设于弧形盒体中的软轴，缠绕在软轴上的纱网，用于带动软轴旋转的辅助电机；软轴一端通过轴承与弧形盒体连接，软轴另一端与辅助电机连接，辅助电机与控制器电连接；靠近竖筒的轴心线的纱网上设有弹性绳，纱网与弧形刀连接；还包括设于竖筒内侧壁下部的环形凹槽，设于环形凹槽内的上侧壁和下侧壁上的两条导向槽，环形凹槽中设有用于带动弧形刀的刀把移动的环形链条，环形链条通过连接销与刀把连接，刀把通过两个滑块分别与两个导向槽连接，环形链条与两个间隔设置的齿轮连接，两个齿轮分别与两个动力电机连接，两个动力电机均与控制器电连接。作为优选，所述纱网固定机构包括设于竖筒中的支架，设于竖筒顶部的气缸，与气缸的伸缩杆连接的水平板，设于水平板下表面上的若干条挂钩，各个挂钩呈圆周形排列，支架上设有转动电机，转动电机通过竖杆与水平板连接，气缸和转动电机均与控制器电连接；支架和水平板上均设有挡板的避让孔。避让孔的设置，使立柱可以伸入支架和水平板中，使竖筒沿立柱上升及下降的行程不会因为支架和水平板的存在而受到影响。作为优选，轨道结构包括设于平台下表面上的3条纵向轨道和4条横向轨道，4条横向轨道均与各条纵向轨道连接，4条横向轨道间隔排列，3条纵向轨道两端均设有挡块。当需要变换沉积物层的采集位置时，利用操纵杆改变立柱上端与轨道结构的连接位置，从而相应的改变了水下沉积物层采集位置。一种水底沉积物层挖掘装置的方法，包括如下步骤：（6-1）将船驶到沉积物采集区域，使每个排水筒的第一电磁阀关闭、第二电磁阀打开，控制器控制水泵工作，水呈沿竖筒上边缘的顺时针方向从各个排水筒中排出，从而使竖筒相对立柱旋转并向下移动；（6-2）各个超声波测距传感器分别检测其所处位置与水底的沉积物表面之间的距离值，控制器计算各个距离值的平均值，控制器中设有距离阈值W，随着竖筒的下移，竖筒下端插入水底的沉积物中，当平均值≤W时，控制器控制水泵停止工作；在竖筒下移的过程中，控制器控制扰动电机工作，两个摆动叶片和钢丝笼对竖筒周围的水进行扰动，水中生物远离竖筒周围；同时，被困在竖筒中的水中生物从各个逃生孔离开竖筒；（6-3）弧形盒体和弧形刀初始状态靠近竖筒内壁，控制器控制盒体电机带动弧形盒体和弧形刀的端部转动至与内筒壁呈垂直的状态；（6-4）控制器控制纱网机构带动弧形刀沿竖筒的横截面的圆周移动一周，弧形刀所处高度至沉积物表面之间的沉积物层被切割下来，并且使纱网机构的纱网伸入沉积物层下；（6-5）控制器控制纱网固定机构将靠近竖筒的轴心处的纱网固定；（6-6）使每个排水筒的第二电磁阀关闭、第一电磁阀打开，控制器控制水泵工作，水呈沿竖筒上边缘逆时针方向从各个排水筒中排出，从而使竖筒相对立柱旋转并向上移动，沉积物随着纱网一起向上移动，水从纱网的网孔漏出，沉积物采集成功。工作人员将沉积物从竖筒中取出之后，利用控制器控制两个动力电机分别带动2个齿轮转动，2个齿轮通过链条带动弧形刀沿竖筒的横截面的圆周移动一周，使辅助电机带动软轴转动，纱网重新被缠绕在软轴上，弧形刀与弧形盒体接触，盒体电机带动弧形盒体转动，使弧形盒体和弧形刀靠近竖筒内壁。作为优选，纱网机构包括设于弧形盒体中的软轴，缠绕在软轴上的纱网，用于带动软轴旋转的辅助电机；软轴一端通过轴承与弧形盒体连接，软轴另一端与辅助电机连接，辅助电机与控制器电连接；靠近竖筒的轴心线的纱网上设有弹性绳，纱网与弧形刀连接；还包括设于竖筒内侧壁下部的环形凹槽，设于环形凹槽内的上侧壁和下侧壁上的两条导向槽，环形凹槽中设有用于带动弧形刀的刀把移动的环形链条，环形链条通过连接销与刀把连接，刀把通过两个滑块分别与两个导向槽连接，环形链条与两个间隔设置的齿轮连接，两个齿轮分别与两个动力电机连接，两个动力电机均与控制器电连接；步骤（6-4）由如下步骤替换：控制器控制两个动力电机分别带动2个齿轮转动，2个齿轮通过链条带动弧形刀沿竖筒的横截面的圆周移动一周，弧形刀所处高度至沉积物表面之间的沉积物层被切割下来，从软轴上展开的纱网伸入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水底沉积物层挖掘装置，其特征是，包括伸出船外的平台（1），设于平台上的立柱（2），与立柱转动连接的下端开口的竖筒（3），设于竖筒外周面上的若干个超声波测距传感器（4），设于竖筒上的若干个沿竖筒的外周面的圆周方向排列的排水筒（5），设于竖筒下部内的弧形盒体（6），与弧形盒体固定连接的弧形刀（7）；弧形盒体通过连接件（61）与固定于竖筒内侧壁下部的盒体电机（8）连接，弧形盒体中设有纱网机构（11），弧形刀与纱网机构连接，竖筒内设有纱网固定机构（12），各个排水筒均通过水管与水泵（9）连接，立柱下部伸入竖筒内，立柱下端设有挡板（21），还包括控制器（10）和显示器（13），竖筒上设有若干个逃生孔（101），竖筒外侧设有扰动机构（102），平台下表面设有轨道结构（103）；立柱上端通过滑块与轨道结构连接，立柱上部设有操纵杆（104），控制器分别与扰动机构、显示器、盒体电机、纱网机构、纱网固定机构、水泵和各个超声波测距传感器电连接。

【技术特征摘要】
1.一种水底沉积物层挖掘装置，其特征是，包括伸出船外的平台（1），设于平台上的立柱（2），与立柱转动连接的下端开口的竖筒（3），设于竖筒外周面上的若干个超声波测距传感器（4），设于竖筒上的若干个沿竖筒的外周面的圆周方向排列的排水筒（5），设于竖筒下部内的弧形盒体（6），与弧形盒体固定连接的弧形刀（7）；弧形盒体通过连接件（61）与固定于竖筒内侧壁下部的盒体电机（8）连接，弧形盒体中设有纱网机构（11），弧形刀与纱网机构连接，竖筒内设有纱网固定机构（12），各个排水筒均通过水管与水泵（9）连接，立柱下部伸入竖筒内，立柱下端设有挡板（21），还包括控制器（10）和显示器（13），竖筒上设有若干个逃生孔（101），竖筒外侧设有扰动机构（102），平台下表面设有轨道结构（103）；立柱上端通过滑块与轨道结构连接，立柱上部设有操纵杆（104），控制器分别与扰动机构、显示器、盒体电机、纱网机构、纱网固定机构、水泵和各个超声波测距传感器电连接。2.根据权利要求1所述的水底沉积物层挖掘装置，其特征是，所述排水筒呈纺锤形，排水筒包括两个喇叭形筒体（51），两个喇叭形筒体均通过水管（54）与气泵连接，两条水管上分别设有第一电磁阀（52）和第二电磁阀（53），第一电磁阀和第二电磁阀均与控制器电连接；扰动机构包括与竖筒外侧连接的T形板（1021），设于T形板上的扰动电机（1022），与扰动电机连接的竖向连接杆（1023），与竖向连接杆连接的若干条弹簧（1024），与各条弹簧连接的摆动杆（1025），设于摆动杆上的两个摆动叶片（1026），设于摆动杆下端的钢丝笼（1027）；扰动电机与控制器电连接。3.根据权利要求2所述的水底沉积物层挖掘装置，其特征是，纱网机构包括设于弧形盒体中的软轴（111），缠绕在软轴上的纱网，用于带动软轴旋转的辅助电机（112）；软轴一端通过轴承与弧形盒体连接，软轴另一端与辅助电机连接，辅助电机与控制器电连接；靠近竖筒的轴心线的纱网上设有弹性绳，纱网与弧形刀连接；还包括设于竖筒内侧壁下部的环形凹槽（31），设于环形凹槽内的上侧壁和下侧壁上的两条导向槽，环形凹槽中设有用于带动弧形刀的刀把移动的环形链条（32），环形链条通过连接销与刀把连接，刀把通过两个滑块分别与两个导向槽连接，环形链条与两个间隔设置的齿轮（33）连接，两个齿轮分别与两个动力电机（34）连接，两个动力电机均与控制器电连接。4.根据权利要求3所述的水底沉积物层挖掘装置，其特征是，所述纱网固定机构包括设于竖筒中的支架（121），设于竖筒顶部的气缸（122），与气缸的伸缩杆连接的水平板（123），设于水平板下表面上的若干条挂钩（124），各个挂钩呈圆周形排列，支架上设有转动电机（125），转动电机通过竖杆（126）与水平板连接，气缸和转动电机均与控制器电连接；支架和水平板上均设有挡板的避让孔。5.根据权利要求1或2或3或4所述的水底沉积物层挖掘装置，其特征是，轨道结构包括设于平台下表面上的3条纵向轨道（1031）和4条横向轨道（1032），4条横向轨道均与各条纵向轨道连接，4条横向...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：杭州珑亚珀伟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33