一种水下运载器搭载深海沉积物取样器申报书.docx
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1、中国专利奖申报书(发明/实用新型)专 利 号: ZL 2015 1 0594966.7 专利名称: 一种水下运载器搭载深海沉积物取样器申报单位: 国家深海基地管理中心 推荐单位: 自然资源部 二一九年 五 月 九 日国家知识产权局制一、申报项目基本信息专专利号利号ZL 2015 1 0594966.7专专利名称利名称一种水下运载器搭载深海沉积物取样器专专利利权权人人国家深海基地管理中心发发明人明人李德威 丁忠军 杨磊 任玉刚 张奕 王向鑫 贾颖IPC 主分主分类类号号1B63C11/52通通讯讯地址地址/邮编邮编山东省青岛市即墨鳌山卫街道卫阳路 1 号266237联联系人系人 1李德威手机手机
2、15064810615办办公公电话电话053267722150电电子子邮邮箱箱联联系人系人 2丁忠军手机手机18764215938办办公公电话电话053267726609电电子子邮邮箱箱推荐推荐单单位位自然资源部1 IPC 主分类号可通过国家知识产权局网站查询。二、专利质量评价材料(一)新(一)新颖颖性和性和创创造性造性: 深海沉积物是海洋沉积作用形成的海底物质,包含大量的地质、生物信息,开展深海沉积物的类型与分布、搬运与动力过程、土工特性、微生物群落等调查研究,对于深海矿产资源环境评估和后期资源开采具有重要意义。专利 CN101592562A 和CN101551303A 提出的海底沉积物取样
3、器,需通过船舶地质绞车释放,在重力作用下触底后回收至海面,整个过程无法监控且结构复杂,扰动性强;专利CN101886987A、CN101793635A 和 CN201269821Y 都涉及沉积物取样过程中的密封性和低扰动性,但其未考虑不同底质沉积物类型差异。同时,以上技术均未考虑如何搭载载人潜水器、无人有缆潜水器等深海运载器进行作业采样,也未对恶劣海底环境原位取样,从底部到海面过程受运载器运动和涌浪影响如何无扰动密封保存样品等问题进行说明。(二)(二)实实用性用性: 本发明结构简单、操作灵活、拆装方便;操作手柄的长度能够灵活调整,适应不同地质地形;通过阻力可调的单向阀结构能够在不同海底底质获取
4、到高质量的深海沉积物样品与原位水样;采用透明度高的 PC 材料,使操作人员能够直观地对样品进行初步评估;取样完成后在提取或保存样品前,取样管始终处于垂直位置且密封良好;分段装配方式可保证表层水样与沉积物样品始终无扰动,样品有效性高;取样管内径和长度可随时更换,互换性高。图 1. 搭载蛟龙号取样本发明所涉及的深海沉积物取样器,自 2013 年研制成功后,先后在中国大洋第31 航次、35 航次、37 航次、38 航次任务中,一百余次搭载蛟龙号载人潜水器下潜,完成中国南海、西北太平洋、东北大平洋、西南印度洋、西北印度洋等五大海域,150 余管不同海底底质环境深海沉积物原位取样,并成功地实现无扰动密封
5、保存。图 2. 回收至甲板的样品通过搭载蛟龙号载人潜水器,本发明为我国与国际海底管理局签订的多金属结核勘探合同、南海深部科学计划、国家重点基础研究发展计划(2015CB755900)、国家重点研发计划项目深海多金属结核采矿试验工程(2016YFC0304105)、青岛海洋科学与技术国家实验室鳌山科技创新计划项目(2016ASKJ06)等国家重大项目提供了珍贵水样和沉积物样品,保证了科学家定性定量的开展深海矿产资源评估、深海微生物研究、深海地质研究。图 3. 样品处理同时,本发明在 2019 年中国大洋 52 航次第三航段中,搭载海龙号无人有缆潜水器(ROV),在印度洋龙旂、天成、天作热液区的四
6、个站位进行下潜,获取多金属硫化物区沉积物样品十余管,再次证明该发明与深海运载器的适配性。图 4. 搭载 ROV 水下取样作业(三)文本(三)文本质质量量:1、 、发发明内容明内容一种水下运载器搭载深海沉积物取样器,包括:取样装置和存放装置;所述取样装置主要包括取样管部件和长度调节部件,取样管部件与长度调节部件之间设置有阻力调节部件;所述取样管装置活动插入存放装置内,可以实现在海底一体无干扰取样,同时保证样品保存的完整性。进一步的,所述长度调节部件包括导向螺杆,以及设置在导向螺杆上部的导向螺母,以及 T 型操作手柄,固定连接在导向螺母上方;以及与导向螺杆下方紧固连接的取样端盖,取样端盖上开有排水
7、孔;通过长度调节和阻力调节部件使该取样器能够适用于不同水下运载器和不同深海沉积物底质。进一步的,取样管部件采用无底盖的取样管,通过螺栓与取样端盖固定连接。进一步的,在所述的取样端盖上方设置有阻力调节部件,包括止动块,固定于取样端盖上方,止动块与取样端盖之间设置有橡胶垫片;以及止动螺母,固定于导向螺母与导向螺杆之间;以及阻力调节弹簧,穿在导向螺杆上,在止动块和止动螺母之间;阻力调节部件为单向阀,将取样管与外界隔离,在水下作业时既能高效获取深海沉积物底质,又能有效保存表层水样,且不会破坏沉积物分布空间。进一步的,所述存放装置包括通过螺纹结构连接的存放筒体和底座;存放筒体下部设有可拆卸底座,可保持取
8、样管脱离存放管部件前始终处于竖直状态,避免了样品提取和保存处理时对取样管内沉积物的扰动;以及导向端盖通过固定螺钉固定于存放筒体上部;以及密封橡胶块通过底部螺栓固定于底座上部;底座上部设有密封橡胶块,运载器由海底上浮至水面过程中,取样管与密封橡胶块能够始终紧密接触,保证样品密封储存良好。进一步的,存放筒体靠近底部开有排水孔;底座上设有固定孔。进一步的,所述导向端盖表面涂以鲜艳颜色,增加了机械手操作者取样结束后保存取样管时的位置感。2. 权力要求书1) ) 一种水下运载器搭载深海沉积物取样器,其特征在于包括:取样装置和存放装置;所述取样装置主要包括取样管部件和长度调节部件,取样管部件与长度调节部件
9、之间设置有阻力调节部件;所述长度调节部件包括与导向螺杆(4)下方紧固连接的取样端盖(1),取样端盖(1)上开有排水孔,在所述的取样端盖(1)上方设置有阻力调节部件,所述阻力调节部件包括止动块(6),固定于取样端盖(1)上方,止动块(6)与取样端盖(1)之间设置有橡胶垫片(5);以及止动螺母(8),固定于导向螺母(10)与导向螺杆(4)之间;以及阻力调节弹簧(7),穿在导向螺杆(4)上,在止动块(6)和止动螺母(8)之间;所述取样管装置活动插入存放装置内,所述存放装置包括通过螺纹结构连接的存放筒体(13)和底座(14);以及导向端盖(11)通过固定螺钉(12)固定于存放筒体(13)上部;以及密封
10、橡胶块(16)通过底部螺栓(15)固定于底座(14)上部。2) ) 按照权利要求 1 所述的一种水下运载器搭载深海沉积物取样器,其特征在于,所述长度调节部件还包括导向螺杆(4),以及设置在导向螺杆(4)上部的导向螺母(10),以及 T 型操作手柄(9),固定连接在导向螺母(10)上方。3) ) 按照权利要求 1 所述的一种水下运载器搭载深海沉积物取样器,其特征在于,所述取样管部件采用无底盖的取样管(3),通过螺栓与取样端盖(1)固定连接。4) ) 按照权利要求 1 所述的一种水下运载器搭载深海沉积物取样器,其特征在于,存放筒体(13)靠近底部开有排水孔;底座(14)上设有固定孔。5) ) 按照
11、权利要求 1 所述的一种水下运载器搭载深海沉积物取样器,其特征在于,所述导向端盖(11)表面涂以鲜艳颜色。图 5. 整体结构示意图图 6. 取样管整体结构示意图图 7. 存放部件结构示意图三、技术先进性评价材料(一)技(一)技术术原原创创性及重要性:性及重要性: 本本发发明属于基明属于基础础型的型的专专利,主要体利,主要体现现在:在:1、解决了深海沉、解决了深海沉积积物物样样品无品无扰动获扰动获取取无论是基于深海运载器还是基于船舶的方法,深海沉积物从取样完成到最终提取样品间隔时间较长,受载体上浮下潜影响较大。同时,由于回程距离长,回程过程中可能会遇到海水流动、海面恶劣海浪带起水流的冲刷,如何实
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