CN109781767A - 一种海洋温盐跃层变化人工干预实验装置 - Google Patents

一种海洋温盐跃层变化人工干预实验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种海洋温盐跃层变化人工干预实验装置，包括：主框架(1)、支架(2)、旋转底座(3)、罐体(4)和注水机构(5)；其中，支架(2)设置在主框架(1)下方；旋转底座(3)设置在支架(2)上；罐体(4)安装在旋转底座(3)上；注水机构(5)通过主框架(1)固定；罐体(4)，包括：上加热制冷器(41)、注水挡板(42)、隔板(43)和下加热制冷器(44)；上加热制冷器(41)、注水挡板(42)、隔板(43)和下加热制冷器(44)在罐体(4)内部从上至下依次布设。通过本发明实现了对真实海洋环境下的季节性温盐跃层变化进行分类人工干预。

Description

一种海洋温盐跃层变化人工干预实验装置
技术领域
本发明属于海洋测绘技术领域，尤其涉及一种海洋温盐跃层变化人工干预实验装置。
背景技术
在海洋垂直深度方向上，由于受重力作用，海水各种混合受到限制，海洋环境参数的垂直梯度很大，在某些特定层次环境参数的垂直梯度会出现突变，形成海洋跃层。海洋温跃层的形成与存在会阻碍其上、下层间的热、盐等物理参量的交换。温跃层会使其周围温度、盐度、密度分布不均匀，形成负密度梯度导致水下潜器坠落。在已报道失事潜艇中，1937年德国的攻击型潜艇、1963年美国“长尾鲨”号潜艇、1967年以色列“达喀尔”号潜艇、1970年俄国K142号潜艇、2014年中国372号潜艇、以及2017年阿根廷“圣胡安”号潜艇均是由于突遇温跃层而遇难。因此，海洋跃层成为了国内外学者的研究热点。
海洋温盐跃层变化的人工干预研究，同样有利于提高水下潜器航行安全和海军作战能力。因此，基于研究意义的重要性，迫切需求研制满足要求的实验装置。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种海洋温盐跃层变化人工干预实验装置，以实现对真实海洋环境下的季节性温盐跃层变化进行分类人工干预。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种海洋温盐跃层变化人工干预实验装置，包括：主框架(1)、支架(2)、旋转底座(3)、罐体(4)和注水机构(5)；其中，支架(2)设置在主框架(1)下方；旋转底座(3)设置在支架(2)上；罐体(4)安装在旋转底座(3)上；注水机构(5)通过主框架(1)固定；罐体(4)，包括：上加热制冷器(41)、注水挡板(42)、隔板(43)和下加热制冷器(44)；上加热制冷器(41)、注水挡板(42)、隔板(43)和下加热制冷器(44)在罐体(4)内部从上至下依次布设。
优选的，罐体(4)，还包括：传感器阵列(45)；其中，传感器阵列(45)均布在罐体(4)内部；传感器阵列(45)，包括：温度传感器、盐度传感器和深度传感器。
优选的，罐体(4)外侧贴有高度尺，用于标示罐体(4)的高度，高度尺的刻度从下往上递增。
优选的，罐体(4)，还包括：风扇(46)；风扇(46)设置在罐体(4)的顶部。
优选的，罐体(4)，还包括：振动源(47)；振动源(47)设置在罐体(4)的底部。
优选的，罐体(4)，还包括：升降机组(48)；升降机组(48)与注水挡板(42)连接，可调节注水挡板(42)在罐体(4)内部的高度。
优选的，罐体(4)为圆柱体，采用透明亚克力材料制作。
优选的，注水机构(5)，包括：清水泵(51)、清水桶(52)、盐水泵(53)和盐水桶(54)；清水泵(51)通过引流管与清水桶(52)连接，以将清水桶(52)内的溶液注入罐体(4)的上层；盐水泵(53)通过引流管与盐水桶(54)连接，以将盐水桶(54)内的溶液注入罐体(4)的下层；其中，隔板(43)将罐体(4)分割为上层和下层。
本发明具有以下优点：
本发明公开了一种海洋温盐跃层变化人工干预实验装置，可在实验室环境内，对海洋季节性温盐跃层变化进行人工干预。不受自然环境的影响，通过罐体可直观观察人工干预温盐跃层的效果，节约了成本，更好地为海洋研究服务。
附图说明
图1是本发明实施例中一种海洋温盐跃层变化人工干预实验装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中一种罐体的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。
如图1，所述海洋温盐跃层变化人工干预实验装置，具体可以包括：主框架1、支架2、旋转底座3、罐体4和注水机构5。其中，支架2设置在主框架1下方；旋转底座3设置在支架2上；罐体4安装在旋转底座3上；注水机构5通过主框架1固定。如图2，罐体4，具体可以包括：上加热制冷器41、注水挡板42、隔板43和下加热制冷器44；上加热制冷器41、注水挡板42、隔板43和下加热制冷器44在罐体4内部从上至下依次布设。在本实施例中，隔板43的作用在于：可避免在注水机构5注水过程中，罐体4内的上下层溶液的提前混合。旋转底座3的作用在于：支撑并带动罐体4的旋转。支架2的作用在于：对旋转底座3进行支撑保护，支架2可选用耐腐蚀材料不锈钢制作。
在发明的一优选实施例中，罐体4，还可以包括：传感器阵列45。其中，传感器阵列45均布在罐体4内部；传感器阵列45，包括但不仅限于：温度传感器、盐度传感器和深度传感器。
在发明的一优选实施例中，罐体4，还可以包括：风扇46和振动源47。其中，风扇46设置在罐体4的顶部；振动源47设置在罐体4的底部。风扇46和振动源47可用于模拟海洋Taylor column效应，提高实验装置主罐内温盐跃层稳定性，以实现对真实海洋环境下的季节性温盐跃层变化进行分类人工干预。
在发明的一优选实施例中，罐体4，还可以包括：升降机组48。升降机组48与注水挡板42连接，可调节注水挡板42在罐体4内部的高度。
在发明的一优选实施例中，注水机构5，具体可以包括：清水泵51、清水桶52、盐水泵53和盐水桶54。清水泵51通过引流管与清水桶52连接，以将清水桶52内的溶液注入罐体4的上层；盐水泵53通过引流管与盐水桶54连接，以将盐水桶54内的溶液注入罐体4的下层。
在发明的一优选实施例中，罐体4为圆柱体，采用透明亚克力材料制作。利于外置摄像机记录温盐跃层变化的人工干预结果。罐体4外侧贴有高度尺，用于标示罐体4的高度。其中，高度尺的刻度从下往上递增。
在本实施例中，隔板43将罐体4分割为上层和下层。该海洋温盐跃层变化人工干预实验装置的工作原理可以如下：
注水机构5将清水和盐水分别注入罐体4的上层和下层：通过注水机构5向罐体4的下层注入低温高盐水，至隔板43位置停止，同理，通过注水机构5向罐体4的上层注入高温低盐水，至隔板43位置停止。其中，上加热制冷器41和下加热制冷器44分别用于维持罐体4的上层和下层内的盐水温度。
隔板43、风扇46和旋转底座3开启，在旋转底座3的作用下，一段时间后，在罐体4内形成稳定温盐跃层。
最后，通过注水挡板42在温盐跃层上方以注入特定盐水的方式改变温度和盐度两个调控因子，干预温盐跃层变化；还可利用振动源47产生内波以能量的方式干预温盐跃层变化。
此外，可在罐体旁设置摄像机，对人工干预温盐跃层的变化进行实时记录，并通过控制台显示器实时显示人工干预温盐跃层的变化。
本说明中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种海洋温盐跃层变化人工干预实验装置，其特征在于，包括：主框架(1)、支架(2)、旋转底座(3)、罐体(4)和注水机构(5)；其中，支架(2)设置在主框架(1)下方；旋转底座(3)设置在支架(2)上；罐体(4)安装在旋转底座(3)上；注水机构(5)通过主框架(1)固定；罐体(4)，包括：上加热制冷器(41)、注水挡板(42)、隔板(43)和下加热制冷器(44)；上加热制冷器(41)、注水挡板(42)、隔板(43)和下加热制冷器(44)在罐体(4)内部从上至下依次布设。
2.根据权利要求1所述的海洋温盐跃层变化人工干预实验装置，其特征在于，罐体(4)，还包括：传感器阵列(45)；其中，传感器阵列(45)均布在罐体(4)内部；传感器阵列(45)，包括：温度传感器、盐度传感器和深度传感器。
3.根据权利要求1所述的海洋温盐跃层变化人工干预实验装置，其特征在于，罐体(4)外侧贴有高度尺，用于标示罐体(4)的高度，高度尺的刻度从下往上递增。
4.根据权利要求1所述的海洋温盐跃层变化人工干预实验装置，其特征在于，罐体(4)，还包括：风扇(46)；风扇(46)设置在罐体(4)的顶部。
5.根据权利要求1所述的海洋温盐跃层变化人工干预实验装置，其特征在于，罐体(4)，还包括：振动源(47)；振动源(47)设置在罐体(4)的底部。
6.根据权利要求1所述的海洋温盐跃层变化人工干预实验装置，其特征在于，罐体(4)，还包括：升降机组(48)；升降机组(48)与注水挡板(42)连接，可调节注水挡板(42)在罐体(4)内部的高度。
7.根据权利要求1所述的海洋温盐跃层变化人工干预实验装置，其特征在于，罐体(4)为圆柱体，采用透明亚克力材料制作。
8.根据权利要求1所述的海洋温盐跃层变化人工干预实验装置，其特征在于，注水机构(5)，包括：清水泵(51)、清水桶(52)、盐水泵(53)和盐水桶(54)；清水泵(51)通过引流管与清水桶(52)连接，以将清水桶(52)内的溶液注入罐体(4)的上层；盐水泵(53)通过引流管与盐水桶(54)连接，以将盐水桶(54)内的溶液注入罐体(4)的下层；其中，隔板(43)将罐体(4)分割为上层和下层。
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