CN114578447B - 拖曳式冷泉羽状流立体探测装置及探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及天然气水合物探测技术领域，特别是一种拖曳式冷泉羽状流立体探测装置及探测方法。包括框架、甲烷传感器释放机构和取水器，框架的底部对称设置有四个取水器，甲烷传感器释放机构位于框架的底部；所述甲烷传感器释放机构包括电机、滚珠丝杠部、传感器抛载部和甲烷传感器，滚珠丝杠部包括丝杠和螺母，螺母套在丝杠上，丝杠的一端通过联轴器与电机的输出轴连接。既实现了对冷泉羽状流分布范围的探测，也实现了水平与竖直方向上的甲烷浓度梯度的有效测量。
Description
技术领域
本发明涉及天然气水合物探测技术领域，特别是一种拖曳式冷泉羽状流立体探测装置及探测方法。
背景技术
天然气水合物是一种晶状物质，形成于低温高压环境，由以甲烷为主的有机气体与水混结络合而成，多以固态等形式赋存于海底沉积物或陆上冻土区岩石的裂隙、孔隙中。海底冷泉天然气渗漏系统是全球海洋环境中广泛分布的自然现象,在全球几乎所有的大陆边缘都有发育。冷泉研究在全球气候变化、极端生物群落、海洋缺氧等方面都具有重要意义，而渗漏型天然气水合物的沉淀与海底冷泉活动关系密切，由于冷泉喷涌到海水中的大量气体可形成气泡羽状流，所以，冷泉羽状流是海底气体渗漏的直接证据，同时也对水合物勘探识别起到间接指示作用，对于研究识别勘查天然气水合物的赋存区域具有重要的指导意义。
据估计全球海洋环境发育有900多处海底冷泉活动区,且多数冷泉区释放的气体中超过99％为甲烷，每年释放到大气中的甲烷等烃类气体约为0.4×1012-12.2×1012g,是重要的大气甲烷自然源之一。甲烷是一种强温室效应气体,且甲烷气体对温室效应的影响是二氧化碳的25倍,甲烷泄漏是加剧全球气候变暖的原因之一。因此，开展冷泉羽状流探测具有重要的生态价值与科学意义。
目前探测冷泉羽状流的方法有ROV摄影、声呐技术和地震勘探，现有的冷泉羽状流探测技术均局限于羽状流规模与分布范围探测，不能有效测量羽状流甲烷浓度，导致探测效果一般。另外，现阶段对海底冷泉渗漏气体通量的探测技术也取得了一定的突破，但是多局限于对冷泉喷口渗漏气体流量的测量，探测范围有限，无法有效探测羽状流甲烷浓度梯度。因此，本发明拟提出一种可同时探测冷泉羽状流分布范围与羽状流甲烷浓度梯度的有效技术手段。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种拖曳式冷泉羽状流立体探测装置及探测方法，既实现了对冷泉羽状流分布范围的探测，也实现了水平与竖直方向上的甲烷浓度梯度的有效测量。
本发明的技术方案是：一种拖曳式冷泉羽状流立体探测装置，包括框架、甲烷传感器释放机构和取水器，框架的底部对称设置有四个取水器，甲烷传感器释放机构位于框架的底部；
所述甲烷传感器释放机构包括电机、滚珠丝杠部、传感器抛载部和甲烷传感器，滚珠丝杠部包括丝杠和螺母，螺母套在丝杠上，丝杠的一端通过联轴器与电机的输出轴连接；
所述传感器抛载部包括启销突起、释放销、抛载销、抛载弹簧，导轨和底板，启销突起固定在螺母的端部，启销突起的顶部呈倾斜状，启销突起与螺母连接侧的尺寸大于对应的另一侧边长度，导轨包括垂直连接的竖直导轨和水平导轨，水平导轨与竖直导轨内表面的中部固定连接，竖直导轨的底部沿其长度方向间隔设有数个抛载销，抛载销的外端位于竖直导轨的外侧，抛载销的内端穿过竖直导轨，并伸入水平导轨的下方，抛载销的外端与竖直导轨之间设有抛载弹簧，抛载弹簧套在抛载销的环形外侧，抛载弹簧处于被压缩的状态，甲烷传感器通过其顶部的套环套在抛载销上，套环位于抛载弹簧与竖直导轨之间；
对应每个抛载销的上方分别设有释放销，释放销的顶端固定有连接板，连接板和释放销之间存在间隙，其该间隙的尺寸大于启销突起的厚度，释放销的下端穿过水平导轨，并插入抛载销内，水平导轨上沿其长度方向间隔设置数个供释放销插入的插孔，抛载销的内端设有插孔，释放销的下端穿过水平导轨内的插孔，并最终插入抛载销的插孔内，实现了抛载销和导轨的连接；
甲烷传感器的底部与光纤连接，光纤的一端与甲烷传感器连接，另一端与光纤盒连接，每个甲烷传感器对应设置一个光纤盒。
本发明中，包括数套甲烷传感器释放机构，所述导轨的两端可以设置连接杆，各套甲烷传感器释放机构之间通过连接杆并联连接。
所述取水器包括取水器舱体、取水器固定套、取水器舱盖，取水器通过取水器固定套安装固定在框架上，取水器舱体的底部固定设有取水器舱盖，取水器舱盖上设有双向电控液压阀门，取水器舱体的顶部表面设有双向电控气阀。
所述螺母的内螺纹与丝杠的外螺纹相啮合，且丝杠和螺母之间设有滚珠，丝杠的两端分别通过丝杠左支撑和丝杠右支撑设置在框架上，丝杠左支撑和丝杠右支撑与丝杠之间呈分别通过轴承转动连接，丝杠的一端伸出丝杠左支撑与电机的输出轴连接，联轴器的外侧设有联轴器保护罩。
导轨和底板固定在丝杠左支撑和丝杠右支撑之间，底板呈水平方向设置，导轨位于底板的外侧，光纤盒固定在底板上。
所述启销突起可以呈梯形或三角形。
还包括尾翼和侧翼，框架呈左右对称结构，框架的上部开有通孔以连接光电缆承重头，两尾翼左右对称地安装于框架的尾部，两侧翼左右对称地安装于框架的中上部。通过侧翼和尾翼的组合使用，可极大地提高装置的运动稳定性。
本发明还包括利用上述探测装置进行探测的方法，其中，该方法包括以下步骤：
S1.探测装置在母船拖曳下匀速前行，设拖曳速度为v0，位于探测装置最左侧的甲烷传感器和位于探测装置最右侧的甲烷传感器之间的水平距离为L0；
S2.当甲烷传感器检测到水体中甲烷浓度异常时，甲烷传感器释放机构启动，启销突起随丝杠上的螺母做直线运动，当启销突起运动至插入释放销和连接板之间的间隙内时，启销突起与释放销接触，并通过启销突起倾斜的上表面，带动释放销不断向上运动，当释放销上升至其底端脱离抛载销时，作用在抛载销上的连接抛载销和导轨的力消失，在抛载弹簧的弹力作用下，抛载销被弹出，此时套在抛载销上的甲烷传感器被释放。启销突起从丝杠的一端运动至另一端的过程中，固定在导轨上的甲烷传感器被依次抛载释放，释放后的甲烷传感器在重力作用下带着光纤下沉；
在甲烷传感器下沉过程中，甲烷传感器采集甲烷浓度数据，数据被实时上传至母船，母船上的操作人员可根据上传的甲烷浓度数据选择取样时间，通过取水器完成自主取样任务，设甲烷传感器的下沉速度为v1；
S3.随着甲烷传感器的下沉，光纤的长度逐渐增加，由于光纤在水中为负浮力状态，随着光纤长度的逐渐累积，当光纤内的拉力达到一定值时，光纤断裂，甲烷传感器与探测装置脱离，完成探测使命；设甲烷传感器在水中的负浮力为F，单位长度的光纤在水中的负浮力为F0，光纤的断裂拉力为FM，则当光纤断裂时的光纤长度L为
S4.在不考虑洋流的影响下，忽略甲烷传感器的抛载时间及装置的姿态波动，探测装置在一次作业过程中探测的水体体积V为
通过甲烷传感器探测到的甲烷浓度和根据上述公式得到的水体体积，实现了冷泉羽状流分布范围与羽状流甲烷浓度梯度的立体在线探测。
本发明的有益效果是：
(1)提出了一种甲烷传感器释放机构，通过多套释放机构的平行设置，在探测冷泉羽状流分布分为的同时，有效测量水平与垂直方向上的甲烷浓度梯度，从而弥补现有羽状流探测技术的不足；
(2)提出了一种冷泉羽状流取水器，根据实际需要采集某一浓度的羽状流样品，有助于科研人员对冷泉羽状流的直观研究；
(3)通过在该装置上加装尾翼、侧翼等姿态调节机构，降低母船升降和洋流对装置姿态的影响，有助于提高装置在拖曳过程中的姿态稳定性，提高对冷泉羽状流的探测精度；
(4)提出了一种利用探测装置进行探测的方法，有助于实现对冷泉喷口的快速溯源、渗漏气体流量的有效反演以及羽状流分布特征的合理剖析。
附图说明
图1是本发明的第一立体结构示意图；
图2是本发明的第二立体结构示意图；
图3是甲烷传感器释放机构的结构示意图；
图4是传感器抛载部的放大结构示意图；
图5是导轨、抛载销和释放销的连接结构示意图；
图6是抛载销和释放销的连接结构示意图；
图7是取水器的结构示意图。
图中：1尾翼；2框架；3浮力材料；4取水器；5高度计；6甲烷传感器释放机构；7侧翼；8控制舱；9配重；10深度计；11电机；12联轴器保护罩；13联轴器；14丝杠左支撑；15轴承；16启销突起；17释放销；18抛载销；19甲烷传感器；20光纤；21抛载弹簧；22螺母；23导轨；24光纤盒；25丝杠；26连接杆；27底板；28丝杠右支撑；29锁紧螺母；30取水器舱体；31取水器固定套；32取水器舱盖；33双向电控液压阀门；34双向电控气阀。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
如图1和图2所示，本发明所述的拖曳式冷泉羽状流立体探测装置包括框架2、尾翼1、浮力材料3、侧翼7、甲烷传感器释放机构6、控制舱8和取水器4，尾翼1、浮力材料3、侧翼7、甲烷传感器释放机构6、控制舱8和取水器4均安装在框架2上。框架2呈左右对称结构，框架2的上部开有通孔以连接光电缆承重头。两尾翼1左右对称地安装于框架2的尾部，用于保证整个装置的偏航姿态稳定性。两侧翼7左右对称地安装于框架2的中上部，用于保证整个装置的横滚与俯仰姿态稳定性。通过侧翼7和尾翼1的组合使用，可极大的增加装置的运动稳定性。浮力材料3固定于框架的上部，用于提供一定的正浮力，浮力材料为流线型，以尽可能减少装置在拖曳过程中的流体阻力。框架2的中部固定安装有控制舱8，通过控制舱8实现装置的总体控制。框架2的底部对称设置有四个取水器4，通过取水器实现了对海水的原位取样。同时框架2上还设有配重9、高度计5和深度计10，其中配重9均匀固定在框架的底部，配重的重量、形状和数量需要根据实际使用情况进行设定。高度计5用于监测整个装置的离底高度，防止装置触底；深度计10用于检测整个装置的拖曳深度。
甲烷传感器释放机构6位于框架2的底部。如图3至图6所示，甲烷传感器释放机构6包括电机11、滚珠丝杠部、传感器抛载部和甲烷传感器19，滚珠丝杠部与电机11连接，传感器抛载部与甲烷传感器19连接。滚珠丝杠部包括丝杠25和螺母22，螺母22套在丝杠25上，螺母22的内螺纹与丝杠25的外螺纹相啮合，且丝杠25和螺母22之间设有滚珠，滚珠丝杠部中可以将丝杠的旋转运动转化为螺母22的直线运动，从而驱动螺母22沿丝杠25的轴向做直线运动。丝杠25的两端分别通过丝杠左支撑14和丝杠右支撑28设置在框架2上，丝杠左支撑14和丝杠右支撑28与丝杠25之间分别通过轴承15转动连接。丝杠25的一端伸出丝杠左支撑14，并通过联轴器13与电机11的输出轴连接，联轴器13的外侧设有联轴器保护罩12。
传感器抛载部包括启销突起16、释放销17、抛载销18、抛载弹簧21，导轨23和底板27，启销突起16固定在螺母22的端部，当螺母22沿丝杠25的轴向直线运动过程中，带动启销突起16从丝杠的一端运动至另一端。本申请中，启销突起16呈梯形或三角形，即启销突起16与螺母22固定连接的侧边长度大于对应的另一侧边长度，启销突起16的底部呈水平状，顶部呈倾斜状。导轨23和底板27固定在丝杠左支撑14和丝杠右支撑28之间，底板27呈水平方向设置，导轨23位于底板27的外侧。导轨23包括垂直连接的竖直导轨和水平导轨，水平导轨与竖直导轨内表面的中部固定连接，竖直导轨的底部沿其长度方向间隔设有数个抛载销18，抛载销18的外端位于竖直导轨的外侧，抛载销18的内端穿过竖直导轨，并伸入水平导轨的下方。抛载销18的外端与竖直导轨之间设有抛载弹簧21，抛载弹簧21套在抛载销18的环形外侧，抛载弹簧21始终处于被压缩的状态。甲烷传感器19的顶部固定有套环，甲烷传感器19通过套环套在抛载销18上，套环位于抛载弹簧21与竖直导轨之间。
对应每个抛载销18的上方分别设有释放销17，释放销17的顶端固定有连接板，连接板和释放销17之间存在一定的间隙，其该间隙的尺寸大于启销突起的厚度，以便于启销突起插入该间隙内。释放销17的下端穿过水平导轨，并插入抛载销18内。如图5所示，水平导轨上沿其长度方向间隔设置多个插孔，以便于插入释放销17。抛载销18的内端设有插孔，释放销17的下端穿过水平导轨内的插孔，并最终插入抛载销18的插孔内，从而实现了释放销17和抛载销18之间的连接。通过释放销17，实现了抛载销18和导轨23的连接。甲烷传感器19的顶部套在抛载销21上，甲烷传感器19的底部与光纤20连接，光纤20的一端与甲烷传感器19连接，另一端与光纤盒24连接，每个甲烷传感器对应设置一个光纤盒24，光纤盒24固定在底板27上。
当甲烷传感器19探测到水体中甲烷浓度异常时，电机11启动，电机11通过联轴器13带动丝杠25旋转，此时螺母22和与螺母22固定连接的启销突起16沿丝杠的轴向做直线运动。当启销突起16运动至其自由端插入释放销17顶部的连接板与释放销之间形成的间隙内时，由于启销突起16的顶边呈倾斜状，启销突起继续运动过程中，通过启销突起16和释放销17顶部之间的接触，会不断带动释放销17向上运动，也就是说启销突起16对释放销17施加了一个向上拔起的力。当释放销17向上运动至其下端离开抛载销18的插孔时，在一直处于压缩状态的抛载弹簧21的弹力作用下，抛载销18被弹出，即抛载销18与导轨23分离，此时甲烷传感器19被抛载释放。
本申请中，为了保证水平方向的探测，甲烷传感器释放机构6设置了两排平行的传感器抛载部和与之对应的两排平行的甲烷传感器19。为了进一步扩大探测范围，本申请中导轨23的两端可以设置连接杆26，通过连接杆26可以设置多套甲烷传感器释放机构，各套甲烷传感器释放机构之间通过连接杆26并联连接。同样的，单套甲烷传感器释放机构中的甲烷传感器的数量不做限定，可根据实际使用情况具体进行设定。
如图7所示，本申请中的取水器包括取水器舱体30、取水器固定套31、取水器舱盖32，取水器通过取水器固定套31安装固定在框架上，取水器舱体30的底部固定设有取水器舱盖32，取水器舱盖32上设有双向电控液压阀门33，取水器舱体30的顶部表面设有双向电控气阀34。在入水前，通过双向电控气阀34将取水器内部抽成负压状态，在装置拖曳过程中，当需要采集某一浓度的羽状流样品时，打开双向电控液压阀门33和双向电控气阀34，海水在取水器内外压差作用下，通过双向电控液压阀门33被压入到取水器内，同时取水器内的残余气体通过双向电控气阀34被排出。取水器舱体30的底部设有漏水检测传感器，当漏水检测传感器触发时，关闭双向电控液压阀门33和双向电控气阀34，完成取水。
本发明还包括利用该探测装置进行探测的方法，该方法包括以下步骤。
第一步，探测装置在母船拖曳下匀速前行，设拖曳速度为v0，位于探测装置最左侧的甲烷传感器和位于探测装置最右侧的甲烷传感器之间的水平距离为L0。
第二步，当甲烷传感器检测到水体中甲烷浓度异常时，甲烷传感器释放机构启动，启销突起16随丝杠上的螺母22做直线运动，从丝杠的一端运动至另一端。当启销突起16运动至插入释放销17和连接板之间的间隙内时，启销突起16与释放销17接触，并通过启销突起16倾斜的上表面，带动释放销17不断向上运动。当释放销17上升至其底端脱离抛载销18时，作用下抛载销18上的连接抛载销和导轨23的力消失，在抛载弹簧21的弹力作用下，抛载销18被弹出，此时套在抛载销18上的甲烷传感器被释放。启销突起16运动过程中，固定在导轨上的甲烷传感器19被依次抛载释放，释放后的甲烷传感器19在重力作用下带着光纤下沉。在甲烷传感器下沉过程中，甲烷传感器19采集甲烷浓度数据，数据被实时上传至母船。母船上的操作人员可根据上传的甲烷浓度数据选择取样时间，通过取水器完成自主取样任务。设甲烷传感器的下沉速度为v1。
第三步，随着甲烷传感器的下沉，光纤的长度逐渐增加，由于光纤在水中为负浮力状态，随着光纤长度的逐渐累积，当光纤内的拉力达到一定值时，光纤断裂，甲烷传感器与探测装置脱离，完成探测使命。设甲烷传感器在水中的负浮力为F，单位长度的光纤在水中的负浮力为F0，光纤的断裂拉力为FM，则当光纤断裂时的光纤长度L为
第四步，在不考虑洋流的影响下，忽略甲烷传感器的抛载时间及装置的姿态波动，探测装置在一次作业过程中探测的水体体积V为
科研人员可以根据实时采集到的甲烷浓度梯度变化规律，研判海底冷泉喷口的位置，并配合其他探测手段实现海底冷泉的快速溯源。同时，也可根据冷泉羽状流分布范围与羽状流甲烷梯度浓度，实现渗漏气体流量的有效反演以及羽状流分布特征的合理剖析。通过甲烷传感器探测到的甲烷浓度和根据上述公式得到的水体体积，实现了冷泉羽状流分布范围与羽状流甲烷浓度梯度的立体在线探测。
以上对本发明所提供的拖曳式冷泉羽状流立体探测装置及探测方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种拖曳式冷泉羽状流立体探测装置，包括框架(2)，其特征在于，还包括甲烷传感器释放机构(6)和取水器(4)，框架(2)的底部对称设置有四个取水器(4)，甲烷传感器释放机构(6)位于框架(2)的底部；
所述甲烷传感器释放机构(6)包括电机(11)、滚珠丝杠部、传感器抛载部和甲烷传感器(19)，滚珠丝杠部包括丝杠(25)和螺母(22)，螺母(22)套在丝杠(25)上，丝杠(25)的一端通过联轴器(13)与电机(11)的输出轴连接；
所述传感器抛载部包括启销突起(16)、释放销(17)、抛载销(18)、抛载弹簧(21)，导轨(23)和底板(27)，启销突起(16)固定在螺母(22)的端部，启销突起(16)的顶部呈倾斜状，启销突起(16)与螺母连接侧的尺寸大于对应的另一侧边长度，导轨(23)包括垂直连接的竖直导轨和水平导轨，水平导轨与竖直导轨内表面的中部固定连接，竖直导轨的底部沿其长度方向间隔设有数个抛载销(18)，抛载销(18)的外端位于竖直导轨的外侧，抛载销(18)的内端穿过竖直导轨，并伸入水平导轨的下方，抛载销(18)的外端与竖直导轨之间设有抛载弹簧(21)，抛载弹簧(21)套在抛载销(18)的环形外侧，抛载弹簧(21)处于被压缩的状态，甲烷传感器(19)通过其顶部的套环套在抛载销(18)上，套环位于抛载弹簧(21)与竖直导轨之间；
对应每个抛载销(18)的上方分别设有释放销(17)，释放销(17)的顶端固定有连接板，连接板和释放销(17)之间存在间隙，其该间隙的尺寸大于启销突起的厚度，释放销(17)的下端穿过水平导轨，并插入抛载销(18)内，水平导轨上沿其长度方向间隔设置数个供释放销插入的插孔，抛载销(18)的内端设有插孔，释放销(17)的下端穿过水平导轨内的插孔，并最终插入抛载销(18)的插孔内，实现了抛载销(18)和导轨(23)的连接；
甲烷传感器(19)的底部与光纤(20)连接，光纤(20)的一端与甲烷传感器(19)连接，另一端与光纤盒(24)连接，每个甲烷传感器对应设置一个光纤盒(24)；
所述螺母(22)的内螺纹与丝杠(25)的外螺纹相啮合，且丝杠(25)和螺母(22)之间设有滚珠；
导轨(23)和底板(27)固定在丝杠左支撑(14)和丝杠右支撑(28)之间，底板(27)呈水平方向设置，导轨(23)位于底板(27)的外侧，光纤盒(24)固定在底板(27)上。
2.根据权利要求1所述的拖曳式冷泉羽状流立体探测装置，其特征在于，丝杠(25)的两端分别通过丝杠左支撑(14)和丝杠右支撑(28)设置在框架(2)上，丝杠左支撑(14)和丝杠右支撑(28)与丝杠(25)之间呈分别通过轴承(15)转动连接，丝杠(25)的一端伸出丝杠左支撑(14)与电机(11)的输出轴连接，联轴器(13)的外侧设有联轴器保护罩(12)。
3.根据权利要求1所述的拖曳式冷泉羽状流立体探测装置，其特征在于，所述启销突起(16)呈梯形或三角形。
4.根据权利要求1所述的拖曳式冷泉羽状流立体探测装置，其特征在于，所述取水器包括取水器舱体(30)、取水器固定套(31)、取水器舱盖(32)，取水器通过取水器固定套(31)安装固定在框架上，取水器舱体(30)的底部固定设有取水器舱盖(32)，取水器舱盖(32)上设有双向电控液压阀门(33)，取水器舱体(30)的顶部表面设有双向电控气阀(34)。
5.根据权利要求1所述的拖曳式冷泉羽状流立体探测装置，其特征在于，包括数套甲烷传感器释放机构，所述导轨(23)的两端设置连接杆(26)，各套甲烷传感器释放机构之间通过连接杆(26)并联连接。
6.一种利用权利要求1-5任一权利要求拖曳式冷泉羽状流立体探测装置的探测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.探测装置在母船拖曳下匀速前行，设拖曳速度为v0，位于探测装置最左侧的甲烷传感器和位于探测装置最右侧的甲烷传感器之间的水平距离为L0；
S2.当甲烷传感器检测到水体中甲烷浓度异常时，甲烷传感器释放机构启动，启销突起随丝杠上的螺母做直线运动，当启销突起运动至插入释放销和连接板之间的间隙内时，启销突起与释放销接触，并通过启销突起倾斜的上表面，带动释放销不断向上运动，当释放销上升至其底端脱离抛载销时，作用在抛载销上的连接抛载销和导轨的力消失，在抛载弹簧的弹力作用下，抛载销被弹出，此时套在抛载销上的甲烷传感器被释放，启销突起从丝杠的一端运动至另一端的过程中，固定在导轨上的甲烷传感器被依次抛载释放，释放后的甲烷传感器在重力作用下带着光纤下沉；
在甲烷传感器下沉过程中，根据上传的甲烷浓度数据选择取样时间，通过取水器完成自主取样任务，设甲烷传感器的下沉速度为v1；
S3.随着甲烷传感器的下沉，光纤的长度逐渐增加，由于光纤在水中为负浮力状态，随着光纤长度的逐渐累积，当光纤内的拉力达到一定值时，光纤断裂，甲烷传感器与探测装置脱离，完成探测使命；设甲烷传感器在水中的负浮力为F，单位长度的光纤在水中的负浮力为F0，光纤的断裂拉力为FM，则当光纤断裂时的光纤长度L为
S4.在不考虑洋流的影响下，忽略甲烷传感器的抛载时间及装置的姿态波动，探测装置在一次作业过程中探测的水体体积V为
通过甲烷传感器探测到的甲烷浓度和根据上述公式得到的水体体积，实现了冷泉羽状流分布范围与羽状流甲烷浓度梯度的立体在线探测。
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