[发明专利]一种自供能的深海矿物取样器

说明书

技术领域

本发明涉及一种海底固体矿产资源取样器，具体涉及一种自供能的深海矿物(特别是多金属硫化物)取样器。

背景技术

深海多金属硫化物是一种新近发现的深海固体矿产资源，它富含铜、锌、银、金等贵金属，具有很高的经济开采价值。

深海多金属硫化物取样器是获取深海多金属硫化物样品的必需装备。传统的深海多金属硫化物取样器通常由深海潜水器的机械手操作，取样器在取样过程中所需消耗的能量由外部提供，潜水器需要参与整个取样过程。由于深海潜水器数量少，下潜工作费用高，传统的深海多金属硫化物取样器在实际使用中受到了诸多限制，不利于深海多金属硫化物取样工作的顺利开展。因此，研制可自主提供工作耗能、能自主独立控制取样过程的深海多金属硫化物取样器具有现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种结构简单、工作可靠、使用方便、能自主供能、自主控制的深海矿物取样器。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种自供能的深海矿物取样器，所述深海矿物取样器包括蓄能器、触发装置和支架，所述支架上装设有可沿竖直方向运动的取样头，所述取样头连接有一液压驱动装置，且该液压驱动装置的液压能主要由所述蓄能器供给，所述蓄能器向液压驱动装置供给液压能的动作是由所述触发装置引发。

上述本发明的技术方案提供了一种自主供能、结构简单的深海矿物取样器。上述的自供能的深海矿物取样器中，优选的，所述蓄能器为一压力罐，该压力罐中通过一隔板被分隔成上部的气体容腔和下部的液体容腔，所述气体容腔中预充有根据深海矿物取样器取样深度设定的一定压强数值的气体。该蓄能器的结构也非常简单，而且使用方便，可回收利用。

作为进一步的改进，上述的自供能的深海矿物取样器中，所述触发装置为一换向阀，且换向阀的一端连接至所述蓄能器的液体容腔，另一端连接至所述液压驱动装置，所述换向阀的通断由一控制部件按以下方式控制，即：

当深海矿物取样器下沉时换向阀处于截断状态，当深海矿物取样器抵达深海底部矿床时则使换向阀处于导通状态。

上述的自供能的深海矿物取样器中，能实现上述控制方式的控制部件优选为一重锤平衡机构。

上述的自供能的深海矿物取样器中，更优选的，所述换向阀为一二位二通手动换向阀，所述换向阀的控制部件主要是指其手柄端上吊接的重力锤，且使重力锤的设置满足以下条件：

当所述深海矿物取样器在水中下沉时，在竖直方向上所述重力锤的水平高度比所述支架底部的水平高度要更低。

上述优选的方案中，以一种重力锤式的触发机构实现了触发装置自动产生触发信号，进而实现了深海矿物取样器取样的自主控制。该触发装置同样是一种结构简单、设计巧妙、成本低廉的结构部件，能与上述本发明的蓄能器形成很好地配合。

上述的自供能的深海矿物取样器中，优选的，所述液压驱动装置包括一固接于取样头顶部的第一液压马达。更优选的，所述液压驱动装置还包括与所述触发装置连通的第二液压马达，且第一液压马达的顶部通过一穿设于支架的丝杆与所述第二液压马达连接。通过选用液压马达便能够与上述优选的触发装置进行很好的配合，且成本较低，通过控制液压马达的运动可实现取样头的上下运动和旋转运动；而双液压马达的结构设计能够使其更好地适应海底复杂的地形条件，延长取样头的行程，保证取样工作的顺利进行。

上述的自供能的深海矿物取样器中，优选的，所述取样头装设在支架的支腿围成的空腔中，且取样头的底部高于支架的底部。所述支架的支腿可以为一连续环状圆筒或呈梳齿状。

作为进一步的改进，上述的自供能的深海矿物取样器中，所述取样头的一种结构形式为包括螺旋芯轴和设于螺旋芯轴外的螺旋式刀片，且取样头的外边缘靠近所述支腿的内侧。

作为进一步的改进，上述的自供能的深海矿物取样器中，所述取样头的另一种结构形式为一底部开口的类似圆筒状结构，且取样头的外表面呈一倒锥面，外表面上固接有螺旋切削刃，内表面上开设有内螺纹。该优选的取样头设计方案中，通过设计带有锥度的取样头，避免取样回收过程中取样头被“卡死”；再通过在取样头的内表面设计螺纹，以便于取样结束时可以折断样品，确保进入取样头的矿物样品在回收过程中不会自行下落。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的技术方案巧妙地利用蓄能器存储能量，为深海取样过程中的执行机构提供能量，以实现自供能取样，解决了取样器工作过程中供能难的问题；