CN110658012A - 一种基于rov的深海剖面微小生物及沉积物捕获器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种捕获器，包括：水流管(1)和收集管(4)；其中，水流管(1)的两端分别设有进/出水口(2)，其中的一个进/出水口竖直向上，另一个进/出水口竖直向下；水流管(1)的水平部分下方设有收集管(4)，收集管(4)的上端与水流管(1)联通，收集管(4)的下端密封。本发明的捕获器，在深海的沉降和上潜过程中都能够进行捕获和/或取样，特别是能够在纵向(垂直)方向上分区段进行捕获或取样。

Description

一种基于ROV的深海剖面微小生物及沉积物捕获器

技术领域

本发明属于海洋探测设备领域，具体涉及一种基于ROV的深海剖面微小生物及沉积物捕获器。

背景技术

深海微小生物和/或沉积物研究，对新基因的发现、环境保护等许多方面有着重要的意义，海水中缓慢沉降大于0.45μm的有机、无机颗粒物统称为沉积物，是反映上层海洋输出生产力和效率的重要材料，也是研究气候变化和近海生态系统耦合响应的关键载体；对其的研究首先是获取大量的样本，目前现有的深海取样器单次取样较少，且不能在纵向方向上分区段进行取样，限制了对不同深度微小生物及沉积物的精确对比。

例如，中国专利CN 107478458 A公开的三维时序矢量沉积物捕获器，包括基座，基座上设有捕获管，所述捕获管包括水流管与沉降管，所述水流管前端具有水平进水口，后端具有竖直向下的出水口，水流管内部设有向进水口倾斜的滤网，所述滤网内切于水流管；所述沉降管竖直固定在水流管下方，所述沉降管底部密封，顶端具有开口，所述开口与水流管连通、与滤网正对，滤网将流经水流管内大于滤网孔径的物质拦截，沉积堆叠到沉降管内；这种捕获器因其进水口是水平方向的，只能捕获横向的沉积物，而无法在纵向(垂直)方向上分区段进行捕获或取样。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对现有技术存在的问题和/或不足，本发明的目的在于提供一种基于ROV的深海剖面微小生物及沉积物捕获器，在沉降和上潜的过程中都能够进行捕获和/或取样，特别是能够在纵向(垂直)方向上分区段进行捕获或取样。

本发明提供的技术方案如下：

一种捕获器，包括：水流管(1)和收集管(4)；

其中，水流管(1)的两端分别设有进/出水口(2)，其中的一个进/出水口竖直向上，另一个进/出水口竖直向下；水流管(1)的水平部分下方设有收集管(4)，收集管(4)的上端与水流管(1)联通，收集管(4)的下端密封。

进一步的，

在上述任一技术方案中，进/出水口(2)的外侧设有网状盖板(7)，网状盖板(7)可以完全覆盖住进/出水口(2)；优选的，网状盖板(7)与进/出水口(2)之间是一体连接或可拆卸连接。

进一步的，

在上述任一技术方案中，网状盖板(7)的网格为形状规则或不规则的多边形；优选的，网状盖板(7)为六边形网格的蜂窝网状盖板。

进一步的，

在上述任一技术方案中，收集管(4)的中空部分是上粗下细的圆台或圆锥结构，收集管(4)的内壁上设有可供移动条上下移动的螺纹槽(42)，螺纹槽(42)内的移动条上设有时间序列层片(43)；优选的，时间序列层片(43)是上粗下细的圆台或圆锥体，其横截面直径小于收集管(4)中空部分横截面的最大直径，时间序列层片(43)可通过螺纹槽(42)内的移动条上下移动；更优选的，由时间序列层片分离器(9)分别和/或同时控制移动条、时间序列层片(43)的上下移动。

进一步的，

在上述任一技术方案中，时间序列层片(43)是一个整体或者是由2个以上的竖切体组成；优选的，时间序列层片(43)是由2个～8个的竖切体组成。

进一步的，

在上述任一技术方案中，时间序列层片(43)的数量设置为1层或2层以上；优选的，时间序列层片(43)的数量设置为2层以上，不同层的时间序列层片的最大横截面直径不同，从上到下逐渐减小；更优选的，相邻的两层时间序列层片之间留有间隙，用于存放采集物。

进一步的，

在上述任一技术方案中，收集管(4)上端的侧壁上设有带阀门的排水管路(10)；优选的，收集管(4)和/或时间序列层片分离器(9)的外侧设有护管(6)。

进一步的，

在上述任一技术方案中，所述捕获器用于捕获海洋中微小生物和/或沉积物；优选的，收集管(4)的数量设置为两个以上；更优选的，收集管(4)的数量设置为两个。

进一步的，

在上述任一技术方案中，水流管(1)内设有管内滤网(3)，管内滤网(3)在收集管(4)远离进/出水口(2)一侧的上方；优选的，管内滤网(3)与水流管(1)之间是一体连接或可拆卸连接，管内滤网(3)可将流经水流管(1)内大于管内滤网(3)孔径的物质拦截下来，沉积堆叠到收集管(4)内。

进一步的，

在上述任一技术方案中，收集管(4)的上端与水流管(1)的连接处设有锥形导向面(5)；优选的，所述捕获器还包括底座(8)；更优选的，底座(8)与收集管(4)之间是一体连接或可拆卸连接。

本发明捕获器的有益效果，具体如下：

(1)在深海的沉降和上潜过程中都能够进行捕获和/或取样，特别是能够在纵向(垂直)方向上分区段进行捕获或取样；

(2)能够有效依次采集深海剖面微小生物和/或沉积物，更接近真实的垂直通量，可根据需求通过调整时间序列层片来控制采集时间的间隔和分辨率，随着ROV的上下运动便可收集流经过水流管内海水中的微小生物和/或沉积物，对海洋环境纵向(垂直)方向上的检测更加准确；

(3)适用于各种深度海洋中微小生物和/或沉积物的捕获，特别是深海环境中微小生物和/或沉积物的捕获，科研人员通过ROV搭载该捕获器对深海剖面进行取样，可以定时封存和/或隔离已采集的样品，便于操作和处理。

附图说明

图1为本发明捕获器的立体结构图；

图2为本发明捕获器的的正视图；

图3为本发明捕获器的进/出水口示意图；

图4为本发明捕获器的收集管(带护管)示意图；

图5为本发明收集管的结构示意图及局部放大图；

图6为本发明收集管的透视图；

图7为工作时的时间序列层片示意图(左为俯视图，右为底部图)；

图8为本发明捕获器的底座示意图；

图中：1-水流管，2-进/出水口，3-管内滤网，4-收集管，5-锥形导向面，6-护管，7-网状盖板，8-底座，9-时间序列层片分离器，10-排水管路，41-密封盖，42-螺纹槽，43-时间序列层片，43a-上层时间序列层片，43d-下层时间序列层片，81-凹槽。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解；例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1～8所示，本发明基于ROV(Remote Operated Vehicle，遥控无人潜水器)的深海剖面微小生物及沉积物捕获器，包括：水流管1和收集管4，该捕获器可以安装在ROV的搭载平台或其他潜器上；

其中，

水流管1的两端分别设有进/出水口2，其中的一个进/出水口竖直向上，另一个进/出水口竖直向下；

进/出水口2的外侧设有网状盖板7，网状盖板7可以完全覆盖住进/出水口2，这样既可以大幅减少湍流对沉降通量的影响，又可以防止较大体积的海洋动植物或垃圾进入；网状盖板7与进/出水口2之间可以是一体连接(例如：焊接、一体成型等)，也可以是可拆卸连接；

进一步的，网状盖板7的网格为多边形，例如：三角形、四边形、五边形、六边形等(见图3)；优选的，网状盖板7为六边形网格的蜂窝网状盖板(网格的大小可以根据需要进行调节，例如：每个六边形结构边长为0.5cm，边厚度为0.1cm)；

水流管1的水平部分下方设有收集管4，最好是，收集管4竖直设置在水流管1下方；收集管4的上端与水流管1联通，收集管4的下端密封；优选的，收集管4的数量可以设置为两个；

水流管1内设有管内滤网3(管内滤网3与水流管1之间可以是一体连接，也可以是可拆卸连接)，管内滤网3在收集管4远离进/出水口2一侧的上方，管内滤网3可以将流经水流管1内大于管内滤网3孔径的物质拦截下来，沉积堆叠到收集管4内；

管内滤网3的孔径不做具体限定，通常来说孔径越小越好，这样采集的沉降物种类会比较丰富，但如果孔径太小的话，就会有可能发生堵塞，不易使水流通过；因此，可以根据实际海域的浑浊度以及采样分析的需要进行相应的调整；

收集管4的上端与水流管1的连接处设有锥形导向面5，可以更有效地保证微小生物和/或沉积物顺利进入收集管4内；

收集管4的中空部分是上粗下细的圆台或圆锥结构，收集管4的内壁上设有可供移动条上下移动的螺纹槽42，螺纹槽42内的移动条上设有时间序列层片43(见图5和6)；

时间序列层片43是上粗下细的圆台或圆锥体，其横截面直径小于收集管4中空部分横截面的最大直径，时间序列层片43可通过螺纹槽42内的移动条上下移动，由时间序列层片分离器9(动力装置)分别和/或同时对移动条、时间序列层片43的上下移动进行控制；

时间序列层片43(上粗下细的圆台或圆锥体)，可以是一个整体，也可以是由2个以上的竖切体组成(见图6和7)；优选的，时间序列层片43是由2个～8个(例如：2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个)的竖切体组成；

时间序列层片43的数量可以设置为1层或2层以上(包括2层)，当时间序列层片43的数量设置为2层以上(例如：2层、3层、4层、5层、6层、7层、8层、9层、10层等)时，可以分为第一层时间序列层片、第二层时间序列层片、第三层时间序列层片、……，这些不同层的时间序列层片的最大横截面直径不同，从上到下逐渐减小(见图7)；工作时，相邻的两层时间序列层片之间留有一定的间距，其内的空间用于临时存放采集物并将其进行隔离；

进一步的，

收集管4和/或时间序列层片分离器9的外侧设有护管6(从内到外封装为一体)，从而保护其内的收集管4和/或时间序列层片分离器9不受海水侵蚀；

收集管4上端的侧壁上设有带阀门的排水管路10，用于设备回收时将其内的海水排出，以减少操作重量，方便样品的采集；

本发明的捕获器还包括：底座8；底座8与收集管4之间可以是一体连接，也可以是可拆卸连接；例如：通过收集管4下端的密封盖41和底座8上凹槽81的螺纹连接(见图1、2和8)；

工作原理和过程：

在沉降与上潜的采集过程中，海水流动经进/出水口进入水流管内，海水中的微小生物和/或沉积物被管内滤网拦住，开始时，时间序列层片在收集管的上端，因时间序列层片横截面直径小于收集管上端中空部分横截面的直径，两者之间存有间隙，经由该间隙微小生物和/或沉积物下落至收集管的底部，由时间序列层片分离器分别和/或同时控制移动条、时间序列层片(第一层)的从上向下移动，待时间序列层片移动至与收集管中空部分横截面直径相同时(根据需要，可以在收集管内壁的相应位置设置挡板)，停止移动，此为第一层(最底层)时间序列层片，它与收集管底部之间的空隙用于存放该时间段内的采集物并将其进行隔离；然后，时间序列层片分离器控制上一层的时间序列层片(其横截面直径比第一层时间序列层片的横截面直径大)继续从上向下移动，待移动至与收集管中空部分横截面直径相同时，停止移动，此为第二层时间序列层片，它与第一层时间序列层片之间留有一定的间距，用于存放另一时间段内的采集物并将其进行隔离，……，如此重复，使每层时间序列层片停留在固定位置，起到定时分离收集采集物的作用，可完成深海剖面各个深度层面的连续采样；

此外，通过时间序列层片分离器控制移动速度和/或时间序列层片之间的间距，可以使得每层时间序列层片到达固定位置的时间间隔相同或不同；

在沉降与上潜的采集过程中，水流管两端的进/出水口方向相反，可以有效的保证水流的方向，所采集物都是来自同一方向，且不会有来自管内滤网后方水流干扰沉降物下落至收集管，保证采集数据更加准确。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种捕获器，其特征在于，包括：水流管(1)和收集管(4)；

其中，水流管(1)的两端分别设有进/出水口(2)，其中的一个进/出水口竖直向上，另一个进/出水口竖直向下；水流管(1)的水平部分下方设有收集管(4)，收集管(4)的上端与水流管(1)联通，收集管(4)的下端密封。

2.根据权利要求1所述的捕获器，其特征在于，进/出水口(2)的外侧设有网状盖板(7)，网状盖板(7)可以完全覆盖住进/出水口(2)；优选的，网状盖板(7)与进/出水口(2)之间是一体连接或可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的捕获器，其特征在于，网状盖板(7)的网格为形状规则或不规则的多边形；优选的，网状盖板(7)为六边形网格的蜂窝网状盖板。

4.根据权利要求1所述的捕获器，其特征在于，收集管(4)的中空部分是上粗下细的圆台或圆锥结构，收集管(4)的内壁上设有可供移动条上下移动的螺纹槽(42)，螺纹槽(42)内的移动条上设有时间序列层片(43)；优选的，时间序列层片(43)是上粗下细的圆台或圆锥体，其横截面直径小于收集管(4)中空部分横截面的最大直径，时间序列层片(43)可通过螺纹槽(42)内的移动条上下移动；更优选的，由时间序列层片分离器(9)分别和/或同时控制移动条、时间序列层片(43)的上下移动。

5.根据权利要求4所述的捕获器，其特征在于，时间序列层片(43)是一个整体或者是由2个以上的竖切体组成；优选的，时间序列层片(43)是由2个～8个的竖切体组成。

6.根据权利要求4所述的捕获器，其特征在于，时间序列层片(43)的数量设置为1层或2层以上；优选的，时间序列层片(43)的数量设置为2层以上，不同层的时间序列层片的最大横截面直径不同，从上到下逐渐减小；更优选的，相邻的两层时间序列层片之间留有间隙，用于存放采集物。

7.根据权利要求4所述的捕获器，其特征在于，收集管(4)上端的侧壁上设有带阀门的排水管路(10)；优选的，收集管(4)和/或时间序列层片分离器(9)的外侧设有护管(6)。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的捕获器，其特征在于，所述捕获器用于捕获海洋中微小生物和/或沉积物；优选的，收集管(4)的数量设置为两个以上；更优选的，收集管(4)的数量设置为两个。

9.根据权利要求1～7任意一项所述的捕获器，其特征在于，水流管(1)内设有管内滤网(3)，管内滤网(3)在收集管(4)远离进/出水口(2)一侧的上方；优选的，管内滤网(3)与水流管(1)之间是一体连接或可拆卸连接，管内滤网(3)可将流经水流管(1)内大于管内滤网(3)孔径的物质拦截下来，沉积堆叠到收集管(4)内。

10.根据权利要求1～7任意一项所述的捕获器，其特征在于，收集管(4)的上端与水流管(1)的连接处设有锥形导向面(5)；优选的，所述捕获器还包括底座(8)；更优选的，底座(8)与收集管(4)之间是一体连接或可拆卸连接。

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