CN109556913B

CN109556913B - 深海浅层砂质沉积物取样器及其取样方法

Info

Publication number: CN109556913B
Application number: CN201811468102.0A
Authority: CN
Inventors: 田壮才; 贾永刚; 任子茵; 季春生; 郑晓泉; 杜奇智; 张少同
Original assignee: Ocean University of China
Current assignee: Ocean University of China
Priority date: 2018-12-03
Filing date: 2018-12-03
Publication date: 2022-03-22
Anticipated expiration: 2038-12-03
Also published as: CN109556913A

Abstract

深海浅层砂质沉积物取样器及其取样方法，包括通过螺栓相连的振动部分和取样部分，二者可自由分离。振动部分包括吊环、配重、密封舱，密封舱内包括电池、加速度传感器、驱动马达和控制器。取样部分顶盖可拆卸，侧壁与顶盖嵌固在一起，侧壁内分布有可自由拆卸的钢性薄片。钢性薄片可保证取样部分插入海底时自由弯曲，几乎不阻碍插入，当取样器拔出时，钢性薄片阻止内部砂质沉积物下滑。取样部分顶盖和侧壁分布若干卸压孔，保证取样箱体内外压力一致。本发明结构简单、操作方便、可以根据需要增减侧壁数量，从沉积物拔出过程中能够严密封闭取样装置的底部，有效防止松散沉积物样品的流失，内外压差一致，降低取样难度、提高取样效率。

Description

深海浅层砂质沉积物取样器及其取样方法

技术领域

本发明属于深海沉积物取样技术领域，具体涉及一种深海浅层砂质沉积物取样器及其取样方法。

背景技术

海底分布大量的海底沉积物，从陆架到深海盆地，海底沉积物颗粒变化很大，主要包括粗砂、细沙、粉砂、粉砂质黏土和深海黏土等类型的沉积物，部分区域发育海底沙波，特别是在南海北部陆架和陆架坡折区。海底取样是使用采样器获得海底沉积物或岩石样品，是进行海洋研究工作的一种重要手段，目前常用海底沉积物取样器有抓斗式、重力式、活塞式、锤击式及振动式等，其中振动式取样器取样效率最高。常规的取样器均可不同程度的获得海底细粒的泥质沉积物，但是无法获得深海砂质沉积物。部分取样器可以在海岸地区获得砂质沉积物，但是无法在深海区域使用。

目前急需一种新的深海沉积物取样器和取样方法，可以高效的采集深海浅层砂质沉积物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深海浅层砂质沉积物取样器和取样方法，以实现深海海底砂质沉积物的取样。

本发明所采用的技术解决方案是

一种深海浅层砂质沉积物取样器，其特征在于包括振动部分和位于振动部分下方的取样部分，所述振动部分包括密封舱、配重和吊环，密封舱内设有加速度传感器、控制器、电池和驱动马达；

所述取样部分包括一个底部敞开的箱体，所述箱侧面为侧板、顶部为顶板，顶板与侧板通过固定栓相互连接，侧板上均开有多个卸压孔，以保证取样时箱体内外压强一致；

箱体内部设有多个与左右两个侧板相互平行的竖板，所述竖板的上缘通过固定栓连接在顶板的下方；

所述竖板侧面上设有倾斜的钢性薄片；所述左右两个侧板的内侧也设有倾斜的钢性薄片；

所述取样部分的顶板通过螺栓和振动部分连接，而使取样部分和振动部分可自由分离。

所述的一种深海浅层砂质沉积物取样器，其特征在于钢性薄片通过设在侧板或竖板的卡槽而安装在侧板或竖板的侧面，为可拆卸式结构，卡槽口上缘设有锯齿，下缘设有弹簧。

所述的一种深海浅层砂质沉积物取样器，其特征在于钢性薄片外露部分的上表面磨砂、下表面光滑。

利用所述深海浅层砂质沉积物取样器进行取样的方法，包括以下步骤：

（1）设定振动部分的每轮振动的次数和振动间隔时间，和振动总次数，设定配重，将取样部分通过螺栓和振动部分连接；并根据海水深度设置布防缆绳的长度；

（2）利用辅助船的GPS定位系统将辅助船开到目标点位；

（3）打开振动部分的开关，利用船载起吊装置和布放缆通过振动部分顶部吊环将取样装置起吊，朝海床表面方向下放入海，布放过程中使布放缆处于竖直状态；

（4）当触底后，加速度传感器将信号传递给控制器，控制器控制驱动马达进行一轮振动；暂停振动至设定的间隔时间，如果加速度传感器测得取样器没有移动，则发信号给控制器，控制器控制马达再次进行一轮振动，直至达到预设的振动总次数；

（5）取样器触底振动达到总次数之后，辅助船通过回收缆绳起吊取样器，将取样器回收，其中当取样器拔出时，钢性薄片阻止内部砂质沉积物下滑；

（6）打开螺栓，分离振动部分和取样部分，拔下固定栓，拆卸取样部分顶盖，获得海底砂质沉积物。

如上所述的方法，其特征在于还包括步骤（7），当需要在多个海域取样时，在不同海域重复以上步骤（1）-（6），即可得到多个海域海底砂质沉积物。

本发明结构简单、操作方便、工作可靠、取样效率高，可高效的采集深海浅层砂质沉积物。本发明中的装置可以进行回收再利用，具有很强的重复利用性，可大大节约观测成本。本发明对进一步深入认识海洋海底沉积物分布和特征提供支持，是未来海洋技术发展的趋势。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明拆开前侧板时的结构示意图。

图3是本发明振动部分的截面图。

图4是本发明取样部分的截面图。

图5是图4的局部放大图。

图6是本发明的取样方法的流程框图。

图中Ⅰ-振动部分，Ⅱ-取样部分，1-吊环，2-配重，3-密封舱，4-加速度传感器，5-控制器，6-电池，7-马达，8-螺栓，9-刚性薄片，10-卸压孔，11-侧板，12-卡槽，13-固定栓，14-顶板，15-竖板，16-锯齿，17-弹簧。

具体实施方式

如图1-5，一种深海浅层砂质沉积物取样器，其特征在于包括振动部分Ⅰ和位于振动部分I下方的取样部分Ⅱ，所述振动部分Ⅰ包括密封舱3、密封舱3上方的配重2和配重2顶部的吊环1，密封舱3内设有加速度传感器4、控制器5、电池6和驱动马达7；

所述取样部分II包括一个底部敞开的箱体，所述箱体侧面为侧板11、顶部为顶板14，顶板14与侧板11通过固定栓13相互连接，侧板11上均开有多个卸压孔10；保证箱体内外压强始终一致；

箱体内部设有多个与左右两个侧板11相互平行的竖板15，所述竖板15的上缘通过固定栓13连接在顶板14的下方；

所述竖板15侧面上设有倾斜的钢性薄片9；所述左右两个侧板11的内侧也设有倾斜的钢性薄片9；可保证取样部分II插入海底时钢性薄片9自由弯曲，几乎不阻碍插入海底；

所述取样部分II的顶板14通过螺栓8和振动部分I的密封舱3连接，而使取样部分II和振动部分I可自由分离。

所述的一种深海浅层砂质沉积物取样器，其特征在于钢性薄片9通过设在侧板11或竖板15的卡槽12而安装在侧板11或竖板15的侧面，为可拆卸式结构，卡槽12口上缘设有锯齿16，下缘设有弹簧17，可保证取样部分II插入海底时钢性薄片9不会脱落；钢性薄片9外露部分的上表面磨砂、下表面光滑，当取样器拔出时，钢性薄片9可以阻止内部砂质沉积物下滑。

下面结合图6对本实施例的步骤做如下说明:

利用以上所述的深海浅层砂质沉积物取样器和取样方法，其特征在于包括以下步骤：

1)对取样器进行检测和设置，确保所有仪器和装置处于正常工作状态，然后将所有传感器安装入振动部分I进行密封，取样部分Ⅱ通过螺栓8和振动部分Ⅰ连接；

2)设定振动部分I的每轮振动的次数和振动间隔时间，和振动总次数，根据目标点位的底质资料及动力触探资料设计环形配重，确保取样器在震动作用下可以顺利取样，并根据海水深度设置布防缆绳的长度；

3)利用辅助船的GPS定位系统将辅助船开到目标点位；

4)利用船载起吊装置和布放缆通过振动部分I顶部吊环1将取样装置起吊，朝海床表面方向下放入海，布放过程中使布放缆处于竖直状态；

5)当释放后采样器触底，加速度传感器4将信号传递给控制器5，控制器5控制驱动马达7，振动取样器十次；间隔十分钟如果取样器没有移动，加速度传感器4再次将信号传递给控制器5，控制器5控制马达7再次振动十次，直到达到设定的振动总次数。其中在取样部分插入海底钢性薄片9自由弯曲，几乎不阻碍插入；

6)取样器触底振动达到总次数之后，辅助船通过回收缆绳起吊取样器，将取样器回收，其中当取样器拔出时，钢性薄片9阻止内部砂质沉积物下滑;

7)打开螺栓8，分离振动部分Ⅰ和取样部分Ⅱ，拔下固定栓13，拆卸取样部分顶盖，获得海底砂质沉积物。

8)在不同位置重复以上步骤1-7，即可得到多个海域海底砂质沉积物。

Claims

1.一种深海浅层砂质沉积物取样器，其特征在于包括振动部分Ⅰ和位于振动部分I下方的取样部分Ⅱ，所述振动部分Ⅰ包括密封舱（3）、配重（2）和吊环（1），密封舱（3）内设有加速度传感器（4）、控制器（5）、电池（6）和驱动马达（7）；

所述取样部分II包括一个底部敞开的箱体，所述箱侧面为侧板（11）、顶部为顶板（14），顶板（14）与侧板（11）通过固定栓（13）相互连接，侧板（11）上均开有多个卸压孔（10），以保证取样时箱体内外压强一致；

箱体内部设有多个与左右两个侧板（11）相互平行的竖板（15），所述竖板（15）的上缘通过固定栓（13）连接在顶板（14）的下方；

所述竖板（15）侧面上设有倾斜的钢性薄片（9）；所述左右两个侧板（11）的内侧也设有倾斜的钢性薄片（9）；

所述取样部分II的顶板（14）通过螺栓（8）和振动部分I连接，而使取样部分II和振动部分I可自由分离；

钢性薄片（9）通过设在侧板（11）或竖板（15）的卡槽（12）而安装在侧板（11）或竖板（15）的侧面，为可拆卸式结构，卡槽（12）口上缘设有锯齿（16），下缘设有弹簧（17）。

2.如权利要求1所述的一种深海浅层砂质沉积物取样器，其特征在于钢性薄片（9）外露部分的上表面磨砂、下表面光滑。

3.利用权利要求1所述深海浅层砂质沉积物取样器进行取样的方法，包括以下步骤：

（1）设定振动部分I的每轮振动的次数和振动间隔时间，和振动总次数，设定配重，将取样部分Ⅱ通过螺栓（8）和振动部分Ⅰ连接；并根据海水深度设置布放缆绳的长度；

（2）利用辅助船的GPS定位系统将辅助船开到目标点位；

（3）打开振动部分I的开关，利用船载起吊装置和布放缆绳通过振动部分I顶部吊环（1）将取样装置起吊，朝海床表面方向下放入海，布放过程中使布放缆绳处于竖直状态；

（4）当触底后，加速度传感器（4）将信号传递给控制器（5），控制器（5）控制驱动马达（7）进行一轮振动；暂停振动至设定的间隔时间，如果加速度传感器（4）测得取样器没有移动，则发信号给控制器（5），控制器（5）控制马达（7）再次进行一轮振动，直至达到预设的振动总次数；

（5）取样器触底振动达到总次数之后，辅助船通过回收缆绳起吊取样器，将取样器回收，其中当取样器拔出时，钢性薄片（9）阻止内部砂质沉积物下滑；

（6）打开螺栓（8），分离振动部分Ⅰ和取样部分Ⅱ，拔下固定栓（13），拆卸取样部分顶盖，获得海底砂质沉积物。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于还包括步骤（7），当需要在多个海域取样时，在不同海域重复以上步骤（1）-（6），即可得到多个海域海底砂质沉积物。