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原文传递深海着陆器用海底生物保真采样装置及保真采样方法

专利名称：	深海着陆器用海底生物保真采样装置及保真采样方法
摘要：	本发明公开了一种深海着陆器用海底生物保真采样装置，包括保压筒，保压筒外壁上设有压力补偿装置、诱饵筒、半导体制冷组件、电路筒，压力补偿装置与保压筒连通，诱饵筒经开关阀与保压筒内腔连通；保压筒入口处安装有入口密封机构；保压筒内腔中设有倒须口机构；保压筒出口处安装有出口密封机构和齿轮机构；保压筒内壁上设有压力传感器、温度传感器；电路筒内设有电源和控制器，控制器分别与半导体制冷组件、压力传感器、温度传感器连接。本发明可实现对海底生物诱捕与保温保压培养，可有效地保证海底生物原位的生命特征。同时，本发明可以与培养釜对接，对海底生物保真转移至培养釜中。
专利类型：	发明专利
申请人：	湖南科技大学
发明人：	金永平;刘广平;彭佑多;万步炎;刘平;谢焜
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T19:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T01:00:00+0805
申请号：	CN202010061380.5
公开号：	CN111089747A
代理机构：	湘潭市汇智专利事务所(普通合伙)
代理人：	陈伟
分类号：	G01N1/02;B65D81/18;G;B;G01;B65;G01N;B65D;G01N1;B65D81;G01N1/02;B65D81/18
申请人地址：	411201 湖南省湘潭市雨湖区石码头2号
主权项：	1.一种深海着陆器用海底生物保真采样装置，其特征在于：包括保压筒，所述保压筒外壁上设有压力补偿装置、诱饵筒、半导体制冷组件、电路筒，所述压力补偿装置通过高压管Ⅰ与保压筒连通，诱饵筒通过高压管Ⅱ经开关阀与保压筒内腔连通；保压筒入口处安装有入口密封机构，入口密封机构底部安装有喇叭口；保压筒内腔中设有用于将海底生物从保压筒入口赶至保压筒出口的倒须口机构；保压筒出口处安装有出口密封机构和用于控制出口密封机构开闭的齿轮机构；所述保压筒内壁上设有压力传感器、温度传感器；所述电路筒内设有电源和控制器，电源为半导体制冷组件、压力传感器、温度传感器供电，控制器分别与半导体制冷组件、压力传感器、温度传感器连接。 2.根据权利要求1所述的深海着陆器用海底生物保真采样装置，其特征在于：所述入口密封机构包括翻板阀座Ⅰ、翻板阀盖Ⅰ、翻板轴Ⅰ、密封圈Ⅰ、扭簧Ⅰ、套筒；翻板阀座Ⅰ通过螺栓Ⅰ与保压筒密封连接，所述翻板阀座Ⅰ上设有铰耳，铰耳上固定有翻板轴Ⅰ，翻板阀盖Ⅰ通过翻板轴Ⅰ及铰耳与翻板阀座Ⅰ铰接以开闭保压筒入口，翻板阀盖Ⅰ和翻板阀座Ⅰ通过密封圈Ⅰ密封，翻板轴Ⅰ上还设有扭簧Ⅰ；所述套筒安装在翻板阀盖Ⅰ上，保压筒上设有用于对套筒及翻板阀盖Ⅰ限位的触发机构；所述触发机构包括触发杆Ⅰ，所述的触发杆Ⅰ一端开有触发绳安装孔Ⅰ，通过触发绳安装孔Ⅰ与触发绳Ⅰ连接，触发杆Ⅰ另一端穿过保压筒侧壁上的触发杆安装孔Ⅰ后插入套筒，触发杆Ⅰ与触发杆安装孔Ⅰ之间通过密封圈Ⅱ进行密封，保压筒侧壁上设有用于对触发杆Ⅰ进行限位的限位机构Ⅰ；所述翻板阀盖Ⅰ上的套筒与触发机构上的触发杆Ⅰ的中心线在同一条直线上。 3.根据权利要求1所述的深海着陆器用海底生物保真采样装置，其特征在于：所述的压力补偿装置包括耐压筒、活塞、补偿装置端盖及充气阀；所述补偿装置端盖密封安装在耐压筒顶部开口处；活塞置于耐压筒内；补偿装置端盖上设有高压管连接孔，并通过高压管Ⅰ与保压筒连通；耐压筒底部设有通孔Ⅱ，通过通孔Ⅱ与充气阀连接。 4.根据权利要求1所述的深海着陆器用海底生物保真采样装置，其特征在于：所述的倒须口机构包括锥齿轮、摇杆、摇柄、倒须、丝杆；倒须位于保压筒入口侧且安装在丝杆一端，锥齿轮位于保压筒出口侧且安装在丝杆另一端，保压筒侧壁上设有摇柄，摇柄通过摇杆与锥齿轮连接。 5.根据权利要求1所述的深海着陆器用海底生物保真采样装置，其特征在于：所述的诱饵筒包括耐压缸体、诱饵筒底盖、过滤板；所述诱饵筒底盖通过螺栓Ⅱ安装在耐压缸体底部；耐压缸体内设有诱饵；所述耐压缸体顶部设有过滤板，过滤板上开有过滤孔，诱饵筒通过高压管Ⅱ经开关阀与保压筒内腔连通；过滤板上的过滤孔的直径小于高压管Ⅱ内径。 6.根据权利要求5所述的深海着陆器用海底生物保真采样装置，其特征在于：所述的开关阀包括进口接口、出口接口、密封圈Ⅲ、阀体、触发杆Ⅱ；所述阀体下部开有进口接口，所述的进口接口通过高压管Ⅱ连通诱饵筒，阀体上部开有出口接口，出口接口通过高压管Ⅱ连通保压筒，阀体中部设有用于连通进口接口和出口接口的腔体，腔体一端开口，所述触发杆Ⅱ一端开有触发绳安装孔Ⅱ，通过触发绳安装孔Ⅱ连接触发绳Ⅱ，触发杆Ⅱ另一端从腔体开口处横向插设于腔体内并可在腔体中滑动，腔体开口处设有用于对触发杆Ⅱ进行限位的限位机构Ⅱ，触发杆Ⅱ尺寸与内腔尺寸相匹配，触发杆Ⅱ与阀体之间通过密封圈Ⅲ密封，触发杆Ⅱ中部设有环形凹槽，且环形凹槽正对进口接口和出口接口。 7.根据权利要求1所述的深海着陆器用海底生物保真采样装置，其特征在于：所述的出口密封机构包括翻板阀座Ⅱ、翻板阀盖Ⅱ、密封圈Ⅳ、扭簧Ⅱ、翻板轴Ⅱ，翻板阀座Ⅱ通过密封圈Ⅳ与保压筒密封连接，所述的翻板阀座Ⅱ上设有阀孔，阀孔处设有翻板轴Ⅱ，所述的扭簧Ⅱ安装在翻板轴Ⅱ上，翻板阀盖Ⅱ通过翻板轴Ⅱ与翻板阀座Ⅱ铰接，且翻板阀座Ⅱ在铰接处的形状为齿轮状，翻板阀座Ⅱ通过齿轮机构开闭。 8.根据权利要求7所述的深海着陆器用海底生物保真采样装置，其特征在于：所述的齿轮机构包括充气接口、齿轮杆、齿轮杆容纳腔、O型密封圈Ⅰ，所述齿轮杆容纳腔位于保压筒外壁内，所述的充气接口设在保压筒上且与齿轮杆容纳腔连通，所述齿轮杆容纳腔内设有齿轮杆，且齿轮杆外径与齿轮杆容纳腔内径相匹配，齿轮杆可在齿轮杆容纳腔内移动，齿轮杆远离充气接口的一端设有齿，齿与翻板阀座Ⅱ铰接处相啮合；齿轮杆与齿轮杆容纳腔内壁之间通过O型密封圈Ⅰ进行密封。 9.根据权利要求1所述的深海着陆器用海底生物保真采样装置，其特征在于：所述的半导体制冷组件一共有两组，半导体制冷组件通过导热硅胶与保压筒外壁粘接，半导体制冷组件包括多级半导体制冷片、电线、电极座，半导体制冷片由导热板与散热片夹紧，接触面之间涂有导热硅脂；半导体制冷片冷端通过导热板与保压筒外壁连接，热端通过散热片与海水接触；每级半导体制冷片分别通过联接螺母与各电极座连接，各电极座之间通过电线进行串联，电线通过水密缆Ⅰ与电路筒连接。 10.一种基于权利要求1-9中任一项所述的深海着陆器用海底生物保真采样装置的深海着陆器用海底生物保真采样方法，包括以下步骤：（1）在深海着陆器用海底生物保真采样装置下水之前，通过充气阀向压力补偿装置中活塞的下部容腔充气0.3倍采样点水深压力的惰性气体，此时压力补偿装置中活塞将处于压力补偿装置容腔顶部；半导体制冷组件安装在保压筒外壁上，连接好电路，接通电源，将深海着陆器用海底生物保真采样装置固定在着深海陆器上；（2）打开入口密封机构和诱饵筒上的开关阀，关闭出口密封机构，将触发绳Ⅱ的一端固定在触发杆Ⅱ一端开有触发绳安装孔Ⅱ上，另一端捆绑在深海着陆器的承重块上；触发绳Ⅰ的一端固定在触发杆Ⅰ一端开有触发绳安装孔Ⅰ上，另一端捆绑在深海着陆器的承重块上；（3）深海着陆器下放过程中，在海水压力的作用下，压力补偿装置活塞将向下移动，直到活塞下腔和上腔内的压力达到平衡；（4）深海着陆器用海底生物保真采样装置下放到指定海底表面时，诱饵筒中的诱饵经过滤板流入保压筒，开始诱捕海底生物；深海着陆器上的摄像头观察到有海底生物进入保压筒时，通过释放器释放承重块，触发触发杆Ⅰ、触发杆Ⅱ，同时关闭入口密封机构和诱饵筒上的开关阀，深海着陆器上浮；（5）深海着陆器用海底生物保真采样装置回收至海面过程中，由于外界海水压力的减小，压力传感器发出压力信号，控制器输入端接受来自压力传感器的实时压力信号，保压筒将膨胀变形，此时压力补偿装置活塞下腔内的惰性气体将推动活塞向上腔移动，迫使上腔内的海水经高压管Ⅰ向保压筒内流动，从而补偿由于保压筒膨胀变形而导致保压筒内部的压力损失；深海着陆器用海底生物保真采样装置回收至海面过程中，由于外界海水温度升高，温度传感器发出温度信号，控制器输入端接受来自温度传感器的实时温度信号，控制器输出端输出控制信号，控制半导体制冷片中的工作电流来控制制冷功率，半导体制冷片冷端通过导热板使保压筒内的温度一直保持与采样点相同的温度值，热端通过散热片将热量转移到海水；（6）深海着陆器用海底生物保真采样装置的海底生物保真转移过程中，先将深海着陆器用海底生物保真采样装置与培养釜连接，通过加压泵连接齿轮机构中充气接口，向保压筒内加压至大于采样点水深压力0.3MPa-0.7MPa，从而带动齿轮机构的齿轮杆使出口密封机构打开，然后停止加压，此时保压筒与培养釜内的压力相同；转动倒须口机构的摇柄，带动锥齿轮转动，使倒须向上移动，驱赶保压筒中的海底生物向培养釜中移动，完成海底生物保真转移。
所属类别：	发明专利