适用于船上作业的海岸潮间带底栖生物定量采样器的制作方法

1.本实用新型属于底栖生物采样器，尤其涉及一种适用于船上作业的海岸潮间带底栖生物定量采样器。


背景技术：

2.党的十八大做出了建设海洋强国的重大部署，“建设海洋强国是中国社会主义事业的重要组成部分。要进一步关心海洋、认识海洋、经略海洋，推动我国海洋强国建设不断取得新成就”。海洋监测和海洋调查就是落实生态文明思想、加快海洋强国高质量建设的具体工作。海岸潮间带是连接陆地与海洋的生态交错带，其生态质量好坏是各方高度关注的焦点，底栖生物多样性常用作表征海洋生态质量的指标，因此海岸潮间带底栖生物成为海洋生态环境监测的重要内容。
3.然而，潮间带底栖生物采样是一项充满艰辛、令人望而生畏的工作，传统的潮间带生物采集多依靠人力，使用定量框、铁锹等简陋设备，费时费力，且受到滩涂性质、潮汐周期、水源分布等诸多方面的限制。首先，多数海滩特别是泥滩是机动车辆的禁区，只能靠采样人员步行到预定采样站位，而滩涂泥泞深陷阻碍行走，搬运设备和样品很不容易，往往体力消耗过大疲惫不堪，时间和体能多消耗在路途中，导致每个工作日能完成的采样工作量不多。其次，传统潮间带采样都在退潮露出滩面后才能开展工作，尤其是半日潮海区每天潮汐涨落两次，一天中能开展采样工作的时间非常有限，特别某些月份退潮时段大多在夜间，因而耽误采样。第三，潮间带在退潮后干露，难以找到可靠、充足的水源来冲洗沉积物获取动物样品，只能靠人挑肩扛将沉重的沉积物样品运送上岸再冲洗。即使找到少量水源可供冲洗，也会损伤生物标本，造成分类鉴定困难，同时导致生物量损失，降低数据准确性。
4.现有的抓斗式采泥器、箱式采泥器等传统设备主要运用于采集潮下带大型底栖动物，用于潮间带底栖生物采集方面操作性差：一方面该类设备多为整体结构，为保证抓入深度而加厚加重，体积大且笨重，需要多人协调配合操作，在搬运和使用器具过程中非常耗费体力；另一方面，涨潮后潮间带区域的水不深，一般不足4m，无法提供传统采泥器依靠自重实现垂直加速所需的足够深度，导致采泥器下降速度不足，抓入沉积物的深度不够，甚至抓不起沉积物，采样深度和数量无法满足规范要求。
5.总之，现有方法采集潮间带底栖生物样品，很大程度上属于“劳动密集型”工作，不仅效率低下，耽误时间，而且存在一定危险性，数据可靠性难以保证。


技术实现要素：

6.本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简、体积小、操作易、效率高的适用于船上作业的海岸潮间带底栖生物定量采样器。
7.为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
8.适用于船上作业的海岸潮间带底栖生物定量采样器，包括上部的驱动机构、中部的伸缩机构和下部的采集机构；驱动机构包括固定部件和非固定部件；固定部件主要包括
提拉杆、套筒和限位环，限位环固定在转轴一处，提拉杆上端设提拉环、中部穿过限位环，套筒一端为扁平连接端另一端为筒状套接端；伸缩机构主要包括对称的叉形伸缩架，叉形伸缩架由两等长的长传力臂和短传力臂组成，两长传力臂以提拉杆的下端为转轴一交叉活动连接，两长传力臂上端分别铰接两短传力臂的下端，两短传力臂的上端与套筒连接端通过转轴二活动连接；采集机构主要包括由对称设置的左抓斗和右抓斗组成的储泥箱，两抓斗的上部分别连接伸缩机构的两长传力臂下端，两抓斗的开口相对配合，抓斗开口的底端下缘设有突出的抓齿，左抓斗和右抓斗的抓齿上下错开。
9.非固定部件主要包括提拉绳和操作杆，操作杆底端与筒状套接端匹配，操作杆顶端设绳索固定环。
10.操作杆由至少两根通用管节拼装而成，上下相邻通用关节通过链接器锁定连接。
11.通用管节表面设有刻度。
12.储泥箱、叉形伸缩架、提拉杆、套筒和限位环由不锈钢、铝合金、钛合金制成。
13.通用管节由竹木、pvc、碳纤维加工而成。
14.提拉绳由尼龙制成。
15.短传力臂为直条形，长传力臂上半部为直条形、下半部为弧形。
16.针对目前潮间带底栖生物采样存在的困难，发明人设计并制作了一种适用于船上作业的海岸潮间带底栖生物定量采样器，包括上部的驱动机构、中部的伸缩机构和下部的采集机构；驱动机构包括固定部件和非固定部件；固定部件主要包括提拉杆、套筒和限位环；伸缩机构主要包括对称的叉形伸缩架；采集机构主要包括由对称设置的左抓斗和右抓斗组成的储泥箱。其中，驱动机构通过向上、向下作用力，驱使伸缩机构分别呈纵向伸展和横向伸展，带动采集机构张开闭合，极大节省人力。非固定部件在未使用时可拆卸，节省较大空间，在使用时可根据水深进行增减，适用于实测水深10m以内的水域环境。采集机构可容纳符合要求深度/体积的沉积物，保证规范开展采集操作。
17.具体而言，本实用新型的特点在于：
18.首先，体积小、重量轻，不增加额外配重，单人即可搬运和使用；除了利用自身重量之外，还可人工持续施加垂直向下压力，加快采样器下降速度，使其在切入沉积物时获得更大的冲击力；
19.其次，可拆卸通用部件设计，通过加装若干个通用部件，加长了采样器的总长度，使得本采样器在船上作业时适用于实测水深10m以内的水域环境，满足全部潮间带和部分潮下带底栖生物采样；采样人员可利用船只快速到达采样地点，避免携带沉重的采样器具行走滩涂，大大节省往返路途的时间成本，减少体力消耗，保障人身安全；
20.第三，通过操作杆显示水深的刻度，结合采样前测定水深和采样器触底后观察刻度变化，可掌握采样器抓取沉积物的深度，保证采集深度和数量符合海洋调查规范技术要求；
21.第四，乘船采样不需要严格选择退潮时段，采样时间更灵活，可增加有效工作时间；
22.第五，船载作业可保障充足的水源，采集完成后可立即在船上冲洗沉积物，及时获取新鲜、完整的生物样品，有效提高工作效率和采样结果可靠性。
附图说明
23.图1是本实用新型适用于船上作业的海岸潮间带底栖生物定量采样器(未装配非固定部件)的结构示意图一。
24.图2是本实用新型适用于船上作业的海岸潮间带底栖生物定量采样器(装配非固定部件后)的结构示意图二。
25.图3是本实用新型中储泥箱的两抓斗(未完全抓合)的结构示意图。
26.图4是本实用新型适用于船上作业的海岸潮间带底栖生物定量采样器的使用状态示意图。
27.图中：1提拉杆，2套筒，3限位环，4转轴一，5提拉环，6提拉绳，7操作杆，8通用管节，9链接器，10绳索固定环，11抓斗，12长传力臂，13短传力臂，14转轴二，15 抓齿，16水面，17水底。
具体实施方式
28.如图1至图3所示，本实用新型的适用于船上作业的海岸潮间带底栖生物定量采样器，包括上部的驱动机构、中部的伸缩机构和下部的采集机构。其中，
29.驱动机构包括固定部件和非固定部件；固定部件主要包括提拉杆1、套筒2和限位环 3，限位环固定在转轴一处，提拉杆上端设提拉环5、中部穿过限位环，套筒一端为扁平连接端另一端为筒状套接端。非固定部件主要包括提拉绳6和操作杆7，操作杆由至少两根通用管节8拼装而成，上下相邻通用关节通过链接器9锁定连接，操作杆底端与筒状套接端匹配，操作杆顶端设绳索固定环10用于拉紧固定提拉绳。通用管节表面设有刻度。提拉杆与提拉绳配合使用，作用是驱动伸缩机构，控制抓斗张开和闭合。套筒的作用是连接并控制操作杆与伸缩机构。限位环的作用是防止提拉杆左右摆动，影响操作。操作杆在未使用时可拆开，便于携带，在使用时可根据采样站位水深选择相应数量的通用管节进行组装。其特点在于可通过人为向下施加压力，使整个采集装置克服下降动力不足的缺点，且通过管节伸入水下的刻度判断控制施力大小，确保沉积物抓入深度，保障沉积物采样量符合规范要求，有效提高采样结果可靠性。
30.伸缩机构主要包括对称的叉形伸缩架，作用是控制储泥箱张开闭合，叉形伸缩架由两等长的长传力臂12和短传力臂13组成，短传力臂为直条形，长传力臂上半部为直条形、下半部为弧形。两长传力臂以提拉杆的下端为转轴一4交叉活动连接，两长传力臂上端分别铰接两短传力臂的下端，两短传力臂的上端与套筒连接端通过转轴二14活动连接。
31.采集机构主要包括由对称设置的左抓斗和右抓斗组成的储泥箱，两抓斗11的上部分别连接伸缩机构的两长传力臂下端，两抓斗的开口相对配合，抓斗开口的底端下缘设有突出的抓齿15(储泥箱打开时露出)有利于抓斗更容易地插入沉积物中保证采集足够深度/ 体积的沉积物，左抓斗和右抓斗的抓齿上下错开，使得两抓斗闭合时严密结合从而保证储泥箱成密闭状态。
32.储泥箱、叉形伸缩架、提拉杆、套筒和限位环由不锈钢、铝合金、钛合金等耐锈蚀材料制成。通用管节由竹木、pvc、碳纤维加工而成。提拉绳由尼龙制成，5-15m长为宜。
33.使用方法
34.如图4所示，测量调查区域水深，根据水深、船舷吃水等信息估算所需通用管节数
量及操作杆长度和抓斗插入沉积物的深度达到30cm的刻度位置。将所需数量的通用管节通过链接器拼接成组合操作杆，将其固定在套筒内。
35.将提拉绳拉紧固定于绳索固定环中，使得伸缩机构纵向压缩，横向伸展，采集机构中的储泥箱向两边完全张开，两抓斗展开至最大角度。绳索末端固定在船上，避免作业过程中不慎丢失。
36.手持操作杆将本实用新型倚靠船体外侧投放入水，直至触底(图4(a))。观察管节上的刻度来判断是否需要加施外力，保证插入沉积物的深度达到规范要求的30cm及以上(图 4(b))。
37.解开绳索固定环中的提拉绳，向上缓慢提取操作杆，通过传动臂带动抓斗向中间收缩至储泥箱完全闭合(图4(c))，利用重力作用使得储泥箱内底泥和水分经由抓齿缝隙分离，完成沉积物的抓取动作。
38.待本实用新型出水上船(图4(d))，拉紧提拉绳，打开储泥箱倒出沉积物至简易涡旋分离器中，现场抽水贴简易涡旋分离器内壁注入，形成涡旋水流冲洗沉积物，完成潮间带底栖生物的采集工作。