水样采集装置、系统和方法制造方法及图纸

本公开涉及一种水样采集装置、系统和方法。该水样采集装置包括：采水筒，用于收集指定深度的水样；电磁释放装置，用于快速释放连接在采水筒的筒盖上的挂钩件；张力连接件，用于在电磁释放装置释放挂钩件之际快速闭合筒盖；以及沉降平准机构，用于使所述水样采集装置获得稳定性并且获得水动力下沉力。该沉降平准机构包括：水动力稳定环，用于促成水样采集装置进入稳定状态；下沉水翼，用于产生水动力下沉力；以及稳定翼，用于使水样采集装置偏转至该稳定状态，其中该稳定状态指的是水样采集装置的取向是顺着水流方向的。

【技术实现步骤摘要】
水样采集装置、系统和方法
本申请涉及水样采集领域，更具体而言，涉及一种水样采集装置、系统和方法。
技术介绍
提供本章节以便描述本申请所属
的现有技术。需要注意的是，本申请所描述的各具体实施方式并不局限于解决在本章节中指出的现有技术中的缺陷和不足的实现，并且本申请所要求保护的技术方案以所附权利要求书为准。水资源开发需要获取大量准确的水样数据，涉及到勘探、采集等环节。水样采集对于研究水资源环境尤其重要。目前广泛使用的采水器由采水筒、筒盖等部分组成，采用垂直或水平取向的布置。在水样采集期间，采水器通常利用绳缆来吊放入水。初始地，采水器的筒盖敞开，在到达预定水深之后，筒盖闭合，随后贮存有水样的采水器被拉回上岸。在该采样过程中，利用绳缆来吊放和收回采水器的做法存在两个缺点：一方面，当水下存在暗流时，尤其在筒盖闭合之后，采水筒容易发生倾斜（例如，垂直取向的布置）和/或摇晃（例如，水平取向的布置），影响其稳定性；另一方面，水流会对采水筒施以与竖直方向成角度的作用力（通常是水平力），从而导致所需绳缆的长度变长。针对后一个缺点，假设采水器匀速缓慢下放，则绳缆与竖直方向构成角度θ，其与采水筒水平方向的受力有关。具体而言，θ＝arctan(F水平/G)，其中F水平表示水流所施加的水平力，而G则表示采水器在水中的自重（即，计及了浮力）。由此可知，水流所施加的水平力越大，角度θ就越大。尤其，在急流环境中，所需绳缆很长。现有技术中的部分采水器通过在采水筒上加以重物来增大采水器的水中自重G，以此来减小所需绳缆的长度并增强采水器的稳定性，然而这在一定程度上影响了采水器吊放的灵活性。例如，授权公告号为CN207379770U的中国技术专利，其公开了一种应用于水文泥沙现场测验中对垂线多层水文泥沙的悬沙水样进行采集的装置。为了稳定地采集水样，若同一水平面只挂载一个采样筒，则不挂载的一侧需要加挂配重保持整个采集装置的姿态平衡。另外，采样器底板在其两侧还设置有铅质配重。由此可见，该技术借助于在采样筒空缺的位置处增加冗余配重并在底板处另配有铅质配重，来增加采集装置的水下稳定性并减少所需绳缆的长度。然而，显见的是，由于整个采集装置的水下自重很大，此类采集装置需要比普通绳缆强度更大且造价更高的绳缆来吊放，增加了采集成本。此外，其吊放灵活性也降低，例如，当需要将采集装置顺流放置（例如，以便将滞留在采样筒中的其他水层的水样排空，并使目标水深处的水样快速贯通采水筒）时，将会因为整个装置自重过大而只能无奈地等候采集装置缓慢地调整其水下取向，这进而增加了作业时间。再例如，授权公告号为CN201917474U的中国技术专利，其公开了一种卧式湍流定点采水器。该采水器包括固定杆和延长杆，固定杆一端固定在卧式采水器主体的顶部，另一端则与延长杆的一端螺纹连接，在延长杆的另一端设有螺纹，并螺接有另一根延长杆。固定杆可根据水深要求来增加延长杆的数目，以满足深水样品的采集。然而，为了达成在湍流流态下在指定点位准确取水的目的，需要采样者根据水流的流速来调整用力，以确保固定杆（以及延长杆）始终垂直于水流方向。又例如，授权公告号为CN206410886U的中国技术专利，其公开了一种水样采集器。该水样采集器的瓶体部上套设有连接环，连接环上通过调节组件连接有伸缩杆，伸缩杆能相对瓶体部垂直或水平，伸缩杆能实现伸长或缩短。另外，瓶体部的下端可拆卸设置有配重环，以使采集瓶快速沉入到水中。然而，其同样存在与CN207379770U和CN201917474U相类似的缺陷和不足，即，难以达成采水器作业时的稳定性与采水器吊放的灵活性之间的合宜的折衷。为了改善采水器工作的稳定性和灵活性，本申请公开了一种深度可调高抗流型水样采集装置、系统及采水方法。
技术实现思路
提供本章节以便以非限制性的形式介绍以下将在具体实施方式章节中进一步描述的概念的选集。本章节并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，亦非旨在用于限制所要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本说明书的任一部分中提及的任何或所有缺点的实现。本专利技术的第一方面提供了一种水样采集装置，包括：采水筒，用于收集指定深度的水样；电磁释放装置，用于快速释放连接在采水筒的筒盖上的挂钩件；张力连接件，用于在电磁释放装置释放挂钩件之际快速闭合筒盖；以及沉降平准机构，用于使水样采集装置获得稳定性并且获得水动力下沉力。根据该第一方面的一变型，沉降平准机构包括：水动力稳定环，用于促成水样采集装置进入稳定状态；下沉水翼，用于产生水动力下沉力；以及稳定翼，用于使水样采集装置偏转至该稳定状态，其中该稳定状态指的是水样采集装置的取向是顺着水流方向的。根据该第一方面的一变型，水动力稳定环被安装至采水筒，使得水动力稳定环外切于采水筒的外壁。根据该第一方面的一变型，下沉水翼被安装在水动力稳定环内，并且水样采集装置还包括垂直连接件，其中垂直连接件与采水筒的外壁和水动力稳定环的内环壁邻接，并且下沉水翼还被安装至垂直连接件，使得垂直连接件垂直平分下沉水翼。根据该第一方面的一变型，稳定翼被安装在采水筒的一端的外壁上。根据该第一方面的一变型，下沉水翼被倾斜，使得下沉水翼具有相对于水流来流的有效面积。本专利技术的第二方面提供了一种水样采集系统，包括上述第一方面或其任一变型所述的水样采集装置；绞车设备，其被配置成通过绳缆来将水样采集装置吊放入水；缆长测量和张力测定传感器，用于测量绳缆的已释放缆长和绳缆的张力；环境水压传感器，用于测量水样采集装置所处的环境水压，并由此测量水样采集装置所处的水深。根据该第二方面的一变型，缆长测量和张力测定传感器被设置在绞车设备上，并且绞车设备还包括：传感器数据显示屏，用于显示传感器的测量值。根据该第二方面的一变型，环境水压传感器搭载在水样采集装置上。根据该第二方面的一变型，绳缆是承载电连接和机械连接功能性的水密铠装缆。本专利技术的第三方面提供了一种水样采集方法，包括：利用绞车设备将本专利技术的水样采集装置吊放入水；当绞车设备的绳缆的已释放缆长落在目标水深处所需缆长的设定邻域内，并且水样采集装置已处于目标水深的设定邻域内时，判定水样采集装置到达目标水深；经由水样采集装置的电磁释放装置来触发水样采集装置的筒盖的闭合；当绞车设备的绳缆的张力值落在水样采集装置已处于稳定状态下应达到的张力值的设定邻域内时，判定水样采集装置已进入稳定状态，稳定状态指的是水样采集装置的取向是顺着水流方向的；以及回收水样采集装置。根据该第三方面的一变型，绳缆的已释放缆长和绳缆的张力借助于缆长测量和张力测定传感器来感测，其中缆长测量和张力测定传感器位于绞车设备处。根据该第三方面的一变型，水样采集装置所处的水深借助于环境水压传感器来感测，其中环境水压传感器搭载在水样采集装置上，所测得的数据经由绳缆的电通信线路来传达至绞车设备。本专利技术的水样采集系统藉由沉降平准机构而具有良好的稳定性，并且在不增加水样采集装置的自重的情本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水样采集装置，其特征在于，包括：/n采水筒，用于收集指定深度的水样；/n电磁释放装置，用于快速释放连接在所述采水筒的筒盖上的挂钩件；/n张力连接件，用于在所述电磁释放装置释放所述挂钩件之际快速闭合所述筒盖；以及/n沉降平准机构，用于使所述水样采集装置获得稳定性并且获得水动力下沉力。/n

【技术特征摘要】
1.一种水样采集装置，其特征在于，包括：
采水筒，用于收集指定深度的水样；
电磁释放装置，用于快速释放连接在所述采水筒的筒盖上的挂钩件；
张力连接件，用于在所述电磁释放装置释放所述挂钩件之际快速闭合所述筒盖；以及
沉降平准机构，用于使所述水样采集装置获得稳定性并且获得水动力下沉力。


2.根据权利要求1所述的水样采集装置，其特征在于，所述沉降平准机构包括：
水动力稳定环，用于促成所述水样采集装置进入稳定状态；
下沉水翼，用于产生所述水动力下沉力；以及
稳定翼，用于使所述水样采集装置偏转至所述稳定状态，其中所述稳定状态指的是所述水样采集装置的取向是顺着水流方向的。


3.根据权利要求2所述的水样采集装置，其特征在于，所述水动力稳定环被安装至所述采水筒，使得所述水动力稳定环外切于所述采水筒的外壁。


4.根据权利要求2所述的水样采集装置，其特征在于，所述下沉水翼被安装在所述水动力稳定环内，并且所述水样采集装置还包括：
垂直连接件，
其中所述垂直连接件与所述采水筒的外壁和所述水动力稳定环的内环壁邻接，并且所述下沉水翼还被安装至所述垂直连接件，使得所述垂直连接件垂直平分所述下沉水翼。


5.根据权利要求4所述的水样采集装置，其特征在于，所述稳定翼被安装在所述采水筒的一端的外壁上。


6.根据权利要求2-5中任一项所述的水样采集装置，其特征在于，所述下沉水翼被倾斜，使得所述下沉水翼具有相对于水流来流的有效面积。


7.一种水样采集系统，其特征在于，包括：
权利要求1-6中任一项所述的水样采集装置；
绞车设备，所述绞车设备被配置成通过绳缆来将所述水样采集装置吊放入水；
缆长测量和张力测定传感器，用于测量所述绳缆的已释放缆长和所述绳缆的张力；
环境水压传感器，用于测量所述水样采集装置所处的环境水压，并由此测量所述水样采集装置所处的水深。


8.根据权利要求7所述的水样采集系统，其特征在于，所述缆长测量和张力测定传感器被设置在所述绞车设备上，并且所述绞车设备还包括：
传感器数据显示屏，用于显示所述传感器的测量值。


9.根据权利要求8所述的水样采集系统，其特征在于，所述环境水压传感器搭载在所述水样采集装置上。


10.根据权利要求7-9中任一项所述的水样采集系统，其特征在于，所述绳缆是承载电连接和机械连接功能性的水密铠装缆。


11.一种水样采集装置，包括中空的圆柱形采水筒和分别设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：高雷，
申请(专利权)人：上海彩虹鱼海洋科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31