[发明专利]一种钻进式河床淤积物采样装置

说明书

技术领域

本发明属于水利测量领域，特别涉及一种钻进式河床淤积物采样装置。

背景技术

床面淤积物的干容重(或者干密度)是重要的物理参数，它影响到淤积重量和体积的换算、细颗粒淤积物密实后体积的变化、淤积泥沙的起动流速、水流挟沙能力变化，以及河工模型相似比尺的设计等，在目前，它仍然是研究水库冲淤等问题时需要重点研究的关键参数之一。获取不同淤积成因条件下的淤积物真实完整样品，对于分析淤积物的化学物理特性非常重要。

对于深水区域的淤积物采样，当前主要采用重力法采样法，即靠外力(如加配重的重力、振动、爆炸冲力等)将采样筒扎入河床中进行采样。此类方法因采样筒高速砸入河床，沙样与筒壁之间将产生很大的剪切力而使沙样明显变形，难以满足沙样保真的需求。此外，采样深度和采样位置也难以控制。

发明内容

本发明的目的是为解决河床淤积物难以高保真及高精度采样的问题，提出了一种钻进式河床淤积物采样装置，该装置为采用钢缆悬挂配重平台和采样器，采样体悬挂在套筒内的升降齿条上整体升降；钻筒向下钻进，与钻筒同心的采样筒同步下降但不旋转，沙样垂直滑入采样筒中。该装置可以高保真及高精度地获取河床淤积物样品。

本发明提出的一种钻进式河床淤积物采样装置，其特征在于，该装置包括设置有钢缆卷扬机及其操作器的操作平台、由钢缆组成的悬挂起吊机构、采样器及其配重平台；其中操作平台固定在测量船上；悬挂起吊机构的钢缆一端与操作平台的卷扬机相连，钢缆的另一端与采样器固定连接，卷扬机受操作平台操作器的控制，对悬挂起吊机构的钢缆进行收放；悬挂起吊机构的钢缆的另一端与采样器固定相连；配重平台与采样器固定连接，且均匀分布在其周围。

本发明的技术效果是：

本发明装置可以对水库、下游河道、湖泊及海洋河口等水域进行河床淤积物采样，用于精确研究淤积物的物理化学特性，可以高保真及高精度地获取河床淤积物样品。同时具有以下特点：

1.以钢缆悬挂配重平台和采样体，采样水深不受限制；

2.采样体悬挂在套筒内的升降齿条上整体升降；

3.钻筒向下钻进，采样筒同步下降但不旋转，沙样垂直滑入采样筒中；

4.采样筒由卡瓦固定的两个半圆组成，方便操作和样品取样。

附图说明

图1为本发明的钻进式河床淤积物采样装置整体结构示意图；

图2为本发明的操作平台示意图；

图3为本发明的采样器实施例结构纵剖面图；

图4为本发明的采样器实施例的横剖面图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例对本发明的一种钻进式河床淤积物采样装置进行详细说明。

本发明提出的一种钻进式河床淤积物采样装置结构如图1，包括设置有钢缆卷扬机及其操作器的操作平台1、由钢缆组成的悬挂起吊机构3、采样器4及其配重平台5；其中操作平台1固定在测量船2上；悬挂起吊机构3的钢缆一端与操作平台的卷扬机相连，钢缆的另一端与采样器4固定连接，卷扬机受操作平台1操作器的控制，对悬挂起吊机构3的钢缆进行收放；悬挂起吊机构3的钢缆的另一端与采样器4固定相连；配重平台与采样器固定连接，且均匀分布在其周围，以完成河床淤积物采样工作。

本发明的采样装置各部件的具体实现结构分别说明如下：

本装置的悬挂起吊机构实施例结构由四根不锈钢钢缆组成，其相互位置如图2。中间为主钢缆31，主要控制采样器4和配重平台5的升降；另外三根副钢缆32，均匀分布在主钢缆31周围，相互夹角120度，主要是对落在河床6上的采样器4和配重平台5进行微调，使其平稳。

本发明的操作平台1的实施例结构如图2所示，包括四台卷扬机11和操作器12。四台卷扬机分别控制四条钢缆的升降，中间的卷扬机控制主钢缆，周围的三台卷扬机分别控制三条副钢缆，其中周围的三台卷扬机相互夹角为120度；操作器12控制卷扬机的启动。其中本实施例的操作器12选用西门子公司的SIMOCODE pro 3UF7电机管理系统，安全控制四台卷扬机的启动(包括正转和反转)与关闭。

本实施例的配重平台5为1吨量级的圆柱，采样器4固定在配重平台的中心孔中，为采样器4提供下压重力并保持平衡。

本实施例的采样器4由外壳41、传动装置42和内筒43组成，如图3所示。其中，传动装置42悬挂在外壳41上；内筒43与传动装置固定连接。各部件的具体结构及功能说明如下：