直線共振式冰下海底沉積物取樣器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)計用于冰下海底表層鉆進(jìn)以便取得沉積物樣品的設(shè)備，尤其是涉及一種直線共振式冰下海底沉積物取樣器。
【背景技術(shù)】
[0002]冰下海底沉積物蘊(yùn)藏大量關(guān)鍵性地質(zhì)信息，如冰架漂移參考、冰下微生物生命形態(tài)等重要信息，尤其是冰下湖封閉水體內(nèi)沉積物還包含古氣候、古微生物等珍貴的原始信息。目前冰下海底環(huán)境的探索尚處于起步階段，僅為數(shù)不多的科研機(jī)構(gòu)通過特殊的設(shè)備獲得了冰下沉積物樣品，如英國南極調(diào)查局在南極使用的3m小直徑錘擊式沉積物取樣器及Im重力取樣器等。冰下沉積物取樣難以開展的原因主要存在于以下幾個方面:(I)冰層上先導(dǎo)孔尺寸較小，常規(guī)取樣器難以通過；(2)先導(dǎo)孔再結(jié)凍速度快，工作時間受限；(3)作用距離較遠(yuǎn)，難以實現(xiàn)精確控制；(4)需盡量避免樣品被大范圍擾動及壓實現(xiàn)象的出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有冰下沉積物取樣器存在的上述技術(shù)問題，而提供一種直線共振式冰下海底沉積物取樣器，本發(fā)明能實現(xiàn)徑向尺寸小、取樣效率高、樣品徑向壓實度低、操作簡便等特性，以應(yīng)對需通過尺寸受限先導(dǎo)孔的海底沉積物取樣情況，尤其適用于冰層下的海底沉積物取樣工況。
[0004]本發(fā)明是由共振振動機(jī)構(gòu)和取樣存儲機(jī)構(gòu)組成，所述的共振振動機(jī)構(gòu)包括有電纜接線機(jī)構(gòu)、高壓密封艙和共振振動器；
[0005]所述的電纜接線機(jī)構(gòu)是由鎧裝電纜、外鎧連接器和接線端連接板組成，外鎧連接器連接鎧裝電纜的外鎧并分離出內(nèi)部電纜芯線，內(nèi)部電纜芯線經(jīng)由高壓防水接頭通入密封內(nèi)部，外鎧連接器通過帶孔銷與接線端連接板形成鉸鏈聯(lián)接，接線端連接板通過雙頭螺柱及六角螺母與密封艙上端蓋連接；
[0006]所述的高壓密封艙是由密封艙上端蓋、密封艙外筒和密封艙下端蓋組成，密封艙上端蓋和密封艙下端蓋通過六角螺栓連接到密封艙外筒的上下端，其間分別安裝有密封墊片;
[0007]所述的共振振動器是由振動器上板、階梯軸、套筒、振動電機(jī)、振動器中間板和振動器下板組成，振動器上板、振動器中間板和振動器下板通過階梯軸和套筒連接成三層結(jié)構(gòu)，并通過階梯軸兩端安裝圓螺母緊固；共振振動器安置在高壓密封艙內(nèi)，并通過碟簧組實現(xiàn)共振振動器在高壓密封艙的緊固；
[0008]所述的取樣存儲機(jī)構(gòu)是由單向泥漿閥、取樣筒外管、取樣筒內(nèi)管、爪簧和切削頭組成，取樣筒外管上端通過螺紋連接在密封艙下端蓋上，單向泥漿閥和取樣筒內(nèi)管依次安裝在取樣筒外管內(nèi)，切削頭通過螺紋與取樣筒外管連接，爪簧通過其上的階梯固定在切削頭上，爪簧位于取樣筒外管中。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
[0010]1、將兩個振動電機(jī)垂直對稱放置，使設(shè)備的整體徑向尺寸大大縮小，克服了常規(guī)振動取樣器徑向尺寸大的缺點，可適應(yīng)各種需要通過先導(dǎo)孔的取樣環(huán)境；
[0011]2、采用共振自同步理論，對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，且能實現(xiàn)所取沉積物樣品低擾動、低壓實；將電器元件密封在高壓密封艙內(nèi)，可根據(jù)海水的深度調(diào)節(jié)密封艙上下板及外筒的厚度，可靠性高、替代性強(qiáng)。對于取樣深度要求較大且需要通過先導(dǎo)孔的應(yīng)用場合特別適合。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的共振振動器的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是本發(fā)明的使用狀態(tài)示意圖。
[0015]圖中:1.鎧裝電纜；2.外鎧連接器；3.電纜芯線；4.帶孔銷；5.六角螺母；6.接線端連接板；7.雙頭螺柱；8.密封艙上端蓋；9.高壓防水接頭；10.六角螺栓；11.密封墊片；12.碟簧組；13.圓螺母；14.振動器上板；15.階梯軸；16.套筒；17.振動電機(jī)；18.振動器中間板；19.密封艙外筒；20.振動器下板；21.密封艙下端蓋；22.單向泥漿閥；23.取樣筒外管；24.取樣筒內(nèi)管；25.爪簧；26.切削頭。
【具體實施方式】
[0016]如圖1和圖2所示，本發(fā)明是由共振振動機(jī)構(gòu)和取樣存儲機(jī)構(gòu)組成，所述的共振振動機(jī)構(gòu)包括有電纜接線機(jī)構(gòu)、高壓密封艙和共振振動器；
[0017]所述的電纜接線機(jī)構(gòu)是由鎧裝電纜1、外鎧連接器2和接線端連接板6組成，外鎧連接器2連接鎧裝電纜I的外鎧并分離出內(nèi)部電纜芯線3，內(nèi)部電纜芯線3經(jīng)由高壓防水接頭9通入密封內(nèi)部，外鎧連接器2通過帶孔銷4與接線端連接板6形成鉸鏈聯(lián)接，接線端連接板6通過雙頭螺柱7及六角螺母5與密封艙上端蓋8連接；
[0018]所述的高壓密封艙是由密封艙上端蓋8、密封艙外筒19和密封艙下端蓋21組成，密封艙上端蓋8和密封艙下端蓋21通過六角螺栓10連接到密封艙外筒19的上下端，其間分別安裝有密封墊片11 ;
[0019]所述的共振振動器是由振動器上板14、階梯軸15、套筒16、振動電機(jī)17、振動器中間板18和振動器下板20組成，振動器上板14、振動器中間板18和振動器下板20通過階梯軸15和套筒16連接成三層結(jié)構(gòu)，并通過階梯軸15兩端安裝圓螺母13緊固；共振振動器安置在高壓密封艙內(nèi)，并通過碟簧組12實現(xiàn)共振振動器在高壓密封艙的緊固；
[0020]所述的取樣存儲機(jī)構(gòu)是由單向泥漿閥22、取樣筒外管23、取樣筒內(nèi)管24、爪簧25和切削頭26組成，取樣筒外管23上端通過螺紋連接在密封艙下端蓋21上，單向泥漿閥22和取樣筒內(nèi)管24依次安裝在取樣筒外管23內(nèi)，切削頭26通過螺紋與取樣筒外管24連接，爪簧25通過其上的階梯固定在切削頭26上，爪簧25位于取樣筒外管24中。
[0021]本發(fā)明之直線共振的關(guān)鍵技術(shù):
[0022]1.垂直直線共振:如圖2所示，振動電機(jī)17成對使用，其間無剛性傳動，通過振動電機(jī)17的自同步特性產(chǎn)生垂直激振力，徑向擾動力小，能最大程度的保證原長度取樣；成對的振動電機(jī)17豎置安放，保證了徑向尺寸小。
[0023]2.高壓密封艙密封:如圖1所示，密封艙上端蓋8與電纜連接機(jī)構(gòu)相連，并通過高壓防水接頭9將電纜接入密封艙內(nèi)部，實現(xiàn)高壓水環(huán)境的正常供電；使用簡易的上下端蓋式密封艙，可根據(jù)不同的海水深度更厚度不同的換密封艙，模塊化強(qiáng)。
[0024]3.半開式的取樣存儲機(jī)構(gòu):如圖1所示，取樣筒外管23開孔處設(shè)置有單相泥漿閥22，實現(xiàn)取樣過程中取樣存儲機(jī)構(gòu)內(nèi)外壓力平衡，取樣結(jié)束后，協(xié)同爪簧25保證設(shè)備上提過程中樣品流失少；取樣筒外管23和取樣筒內(nèi)管24雙層取樣筒結(jié)構(gòu)，方便樣品的取出及后期處理。
[0025]4.減阻的切削頭:如圖1所示，切削頭26的直徑較取樣筒外管23的直徑大，在取樣過程中可在取樣筒外管23的周圍形成一定環(huán)狀間隙，減小進(jìn)尺阻力。
[0026]本發(fā)明的工作過程如下:如圖3所示，
[0027](I)取樣器經(jīng)由預(yù)先得到的先導(dǎo)孔，并下放至冰下水體中，整個過程中鎧裝電纜不供電，因取樣器直徑較小，故穿過先導(dǎo)孔時不會出現(xiàn)卡鉆等事故；
[0028](2)在取樣器底部觸碰到海底沉積物層后，經(jīng)由地表的鉆壓檢測裝置判斷取樣器在水下的深度；
[0029](3)將取樣器上提一段距離至垂直后停止上提，開始為鎧裝電纜I供電，驅(qū)動高壓密封艙內(nèi)成對的振動電機(jī)17，使取樣器進(jìn)入直線共振狀態(tài)；
[0030](4)以一定的速度下放取樣器，開始進(jìn)行沉積物樣品的直線共振振動取樣，因取樣器設(shè)備整體振動方向主要是垂直方向的，故不會造成所取沉積物樣品的劇烈擾動，微量的橫向擾動會降低進(jìn)尺阻力，且成對的振動電機(jī)17的共振自同步性可適應(yīng)多種地層；
[0031](5)經(jīng)由地表的鉆壓檢測裝置判斷取樣器不再進(jìn)尺后，鎧裝電纜I停止供電、絞車停止下放；
[0032](6)絞車開始上提取樣器，因取樣存儲機(jī)構(gòu)內(nèi)安裝有單相泥漿閥22和爪簧25，可有效的防止上提過程中樣品由于海水沖刷造成流失；
[0033](7)取樣器被提至地表后拆下，完成整個沉積物取樣過程。
【主權(quán)項】
1.一種直線共振式冰下海底沉積物取樣器，其特征在于:是由共振振動機(jī)構(gòu)和取樣存儲機(jī)構(gòu)組成，所述的共振振動機(jī)構(gòu)包括有電纜接線機(jī)構(gòu)、高壓密封艙和共振振動器； 所述的電纜接線機(jī)構(gòu)是由鎧裝電纜(I)、外鎧連接器(2)和接線端連接板(6)組成，夕卜鎧連接器(2)連接鎧裝電纜(I)的外鎧并分離出內(nèi)部電纜芯線(3)，內(nèi)部電纜芯線(3)經(jīng)由高壓防水接頭(9)通入密封內(nèi)部，外鎧連接器(2)通過帶孔銷(4)與接線端連接板(6)形成鉸鏈聯(lián)接，接線端連接板(6)通過雙頭螺柱(7)及六角螺母(5)與密封艙上端蓋(8)連接; 所述的高壓密封艙是由密封艙上端蓋(8)、密封艙外筒(19)和密封艙下端蓋(21)組成，密封艙上端蓋(8)和密封艙下端蓋(21)通過六角螺栓(10)連接到密封艙外筒(19)的上下端，其間分別安裝有密封墊片(11); 所述的共振振動器是由振動器上板(14)、階梯軸(15)、套筒(16)、振動電機(jī)(17)、振動器中間板(18)和振動器下板(20)組成，振動器上板(14)、振動器中間板(18)和振動器下板(20)通過階梯軸(15)和套筒(16)連接成三層結(jié)構(gòu)，并通過階梯軸(15)兩端安裝圓螺母(13)緊固；共振振動器安置在高壓密封艙內(nèi)，并通過碟簧組(12)實現(xiàn)共振振動器在高壓密封艙的緊固； 所述的取樣存儲機(jī)構(gòu)是由單向泥漿閥(22)、取樣筒外管(23)、取樣筒內(nèi)管(24)、爪簧(25)和切削頭(26)組成，取樣筒外管(23)上端通過螺紋連接在密封艙下端蓋(21)上，單向泥漿閥(22)和取樣筒內(nèi)管(24)依次安裝在取樣筒外管(23)內(nèi)，切削頭(26)通過螺紋與取樣筒外管(24)連接，爪簧(25)通過其上的階梯固定在切削頭(26)上，爪簧(25)位于取樣筒外管(24)中。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直線共振式冰下海底沉積物取樣器，是由共振振動機(jī)構(gòu)和取樣存儲機(jī)構(gòu)組成，共振振動機(jī)構(gòu)包括有電纜接線機(jī)構(gòu)、高壓密封艙和共振振動器；電纜接線機(jī)構(gòu)的外鎧連接器連接鎧裝電纜的外鎧，內(nèi)部電纜芯線經(jīng)由高壓防水接頭通入密封內(nèi)部，外鎧連接器通過帶孔銷與接線端連接板形成鉸鏈聯(lián)接，接線端連接板與密封艙上端蓋連接；高壓密封艙的密封艙上端蓋和密封艙下端蓋連接到密封艙外筒的上下端，共振振動器安置在高壓密封艙內(nèi)。本發(fā)明的整體徑向尺寸大大縮小，可適應(yīng)各種需要通過先導(dǎo)孔的取樣環(huán)境；對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，且能實現(xiàn)所取沉積物樣品低擾動、低壓實；適合取樣深度要求較大且需要通過先導(dǎo)孔的場合使用。
【IPC分類】G01N1-08
【公開號】CN104792574
【申請?zhí)枴緾N201510212156
【發(fā)明人】達(dá)拉拉伊帕維爾, 宮達(dá), 曹品魯, 鄭志川, 張楠, 王如生, 劉昀忱, 范曉鵬, 楊陽, 胡正義, 楊成
【申請人】吉林大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月29日