一种深海柱状沉积物采样装置及方法与流程

本发明属于海底沉积物取样，尤其涉及一种深海柱状沉积物采样装置及方法。

背景技术：

1、海底沉积物能够为海洋地质学研究提供重要信息，重力柱取样器是一种获取海底沉积物的重要设备，重力柱投入到海水中，在重力柱的重力减去浮力之后的加速度作用下，加速向海底移动，最终伸入到海底沉积物中，同时海底沉积物进入到重力柱取样器内部形成柱状沉积物，并最终获取重力柱内的海底沉积物样品。柱状沉积物的长度越长，以及越能够保持原状获取对研究得到的信息就越多。因此，可以通过增加重力柱取样器的重力，来增加柱状沉积物的长度。但是重力柱取样器的重力越大，回收的难度也就越大。中国专利(cn107478459b)公开了一种可抛荷载式深海重力柱状沉积物取样器，增加取样管惯性的铅块载荷在回收取样管时永久留在了海底。铅块或是其他金属在海水中不断的被腐蚀，尤其铅还是重金属，既浪费了物料成本，还会对海底的生态环境造成影响。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种深海柱状沉积物采样装置及方法，用于解决上述问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种深海柱状沉积物采样装置，包括：取样管、样品管、铅块、第一钢丝绳、吊架、吊架安装板和刀口，所述吊架安装板固定安装在所述取样管的顶端，所述刀口安装在所述取样管的底端，所述样品管安装在所述取样管中，顶端和底端分别抵接所述吊架安装板和所述刀口，所述样品管的外壁与所述取样管的内壁滑动连接，所述吊架安装在所述吊架安装板的顶端，所述铅块设置为对称的两个，所述铅块上设置有滑槽，所述取样管外壁的两侧设置有滑轨，所述滑槽和所述滑轨长度相等，所述滑轨的顶端设置有限位板，所述滑槽与所述滑轨滑动连接，所述铅块顶端设置有钢丝绳槽，所述取样管的侧壁上设置有吊环，两个所述第一钢丝绳的一端分别固定在两个所述钢丝绳槽的底端，另一端分别固定在两个所述吊环上。

4、进一步地，所述吊架安装板中心设置有中心孔，所述吊架安装板的顶端设置有样品保护盖，所述样品保护盖铰接安装在所述吊架安装板上，并能够封堵中心孔。

5、进一步地，还包括助力缓冲装置，所述助力缓冲装置包括弹簧和固定板，所述固定板固定安装在所述取样管的外壁上，并位于所述铅块的下方，所述弹簧底端固定安装在所述固定板上，顶端与所述铅块底端抵接。

6、进一步地，所述助力缓冲装置还包括导向橡胶，所述导向橡胶套设在所述取样管的外壁上，位于所述弹簧内侧，底端与所述固定板抵接。

7、进一步地，所述取样管上设置有导向部，所述导向部位于所述固定板的下方，用于减小取样管在水中下沉时的阻力。

8、进一步地，所述刀口中设置有采样花瓣。

9、进一步地，所述钢丝绳槽中竖直设置有多个绕柱，用于所述第一钢丝绳的缠绕。

10、一种深海柱状沉积物采样方法，包括如下步骤：

11、s1、吊架顶端固定采样船上的钢丝绳后，将深海柱状沉积物采样装置沉入海中；

12、s2、取样管下沉过程中从海水从刀口进入，穿过样品管后冲开样品保护盖，减小下沉时的阻力，同时导向部也能减小取样管下沉时的阻力；

13、s3、在铅块和取样管重力的惯性作用下，取样管底端在刀口的辅助下插入到海底沉积物中，海底的沉积物成柱状进入到样品管；过程中铅块借助滑槽在滑轨上持续向下滑动并压缩弹簧，弹簧弹力推动固定板使取样管持续向海底沉积物中移动，增加柱状沉积物的采样长度；铅块的滑槽完全滑出滑轨之后，两个铅块底端在导向橡胶的作用下脱离取样管；

14、s4、采样结束之后，采样船通过钢丝绳拉动吊架向上移动，样品保护盖在海水阻力的作用下封堵中心孔，刀口中的采样花瓣封闭防止海底的柱状沉积物脱出；取样管在上升的过程中不断将第一钢丝绳从钢丝绳槽中拉出；取样管到达采样船之后，再分别通过第一钢丝绳将两个铅块拉出来。

15、本发明的有益效果在于：

16、本发明的铅块随着取样管在海水中下沉，增大了取样管的惯性，提高了取样管进入海底沉积物中的速度，进而增加了海底柱状沉积物的采样长度；取样管开始进入海底沉积物后减速，铅块在惯性的作用下通过滑槽和滑轨的配合持续向下移动，并压缩弹簧，弹簧弹力向下持续推动固定板，助力取样管持续向海底沉积物中移动，进一步增加了海底柱状沉积物的采样长度；随后滑槽与滑轨完全脱离，铅块底部在导向橡胶的作用下完全脱离取样柱；取样管回收结束之后，通过第一钢丝绳再分别将两个铅块拉出，减小了回收时采样船上钢丝绳的拉力，减小回收难度，避免了铅块滞留海底污染海底的生态环境。本发明一方面实现了铅块的回收，另一方面第一钢丝绳和铅块增加了重力柱的重量，回收过程中第一钢丝绳从铅块中卷出，再回收铅块时减小了拉力。

技术特征：

1.一种深海柱状沉积物采样装置，其特征在于，包括：取样管(10)、样品管(20)、铅块(30)、第一钢丝绳(40)、吊架(50)、吊架安装板(60)和刀口(70)，所述吊架安装板(60)固定安装在所述取样管(10)的顶端，所述刀口(70)安装在所述取样管(10)的底端，所述样品管(20)安装在所述取样管(10)中，顶端和底端分别抵接所述吊架安装板(60)和所述刀口(70)，所述样品管(20)的外壁与所述取样管(10)的内壁滑动连接，所述吊架(50)安装在所述吊架安装板(60)的顶端，所述铅块(30)设置为对称的两个，所述铅块(30)上设置有滑槽(31)，所述取样管(10)外壁的两侧设置有滑轨(11)，所述滑槽(31)和所述滑轨(11)长度相等，所述滑轨(11)的顶端设置有限位板(12)，所述滑槽(31)与所述滑轨(11)滑动连接，所述铅块(30)顶端设置有钢丝绳槽(32)，所述取样管(10)的侧壁上设置有吊环(13)，两个所述第一钢丝绳(40)的一端分别固定在两个所述钢丝绳槽(32)的底端，另一端分别固定在两个所述吊环(13)上。

2.根据权利要求1所述的一种深海柱状沉积物采样装置，其特征在于，所述吊架安装板(60)中心设置有中心孔(61)，所述吊架安装板(60)的顶端设置有样品保护盖(62)，所述样品保护盖(62)铰接安装在所述吊架安装板(60)上，并能够封堵中心孔(61)。

3.根据权利要求1所述的一种深海柱状沉积物采样装置，其特征在于，还包括助力缓冲装置(80)，所述助力缓冲装置(80)包括弹簧(81)和固定板(82)，所述固定板(82)固定安装在所述取样管(10)的外壁上，并位于所述铅块(30)的下方，所述弹簧(81)底端固定安装在所述固定板(82)上，顶端与所述铅块(30)底端抵接。

4.根据权利要求3所述的一种深海柱状沉积物采样装置，其特征在于，所述助力缓冲装置(80)还包括导向橡胶(83)，所述导向橡胶(83)套设在所述取样管(10)的外壁上，位于所述弹簧(81)内侧，底端与所述固定板(82)抵接。

5.根据权利要求3所述的一种深海柱状沉积物采样装置，其特征在于，所述取样管(10)上设置有导向部(14)，所述导向部(14)位于所述固定板(82)的下方，用于减小取样管(10)在水中下沉时的阻力。

6.根据权利要求1所述的一种深海柱状沉积物采样装置，其特征在于，所述刀口(70)中设置有采样花瓣(71)。

7.根据权利要求1所述的一种深海柱状沉积物采样装置，其特征在于，所述钢丝绳槽(32)中竖直设置有多个绕柱(33)，用于所述第一钢丝绳(40)的缠绕。

8.一种深海柱状沉积物采样方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结本发明公开一种深海柱状沉积物采样装置及方法，属于海底沉积物取样技术领域，包括：取样管、样品管、铅块、第一钢丝绳、吊架、吊架安装板和刀口，吊架安装板安装在取样管顶端，刀口安装在取样管底端，样品管安装在取样管中，吊架安装在吊架安装板顶端，铅块上设置有滑槽，取样管外壁两侧设置有滑轨，滑槽和滑轨长度相等，滑轨的顶端设置有限位板，滑槽与滑轨滑动连接，铅块顶端设置有钢丝绳槽，取样管的侧壁上设置有吊环，钢丝绳两端分别连接吊环和钢丝绳槽底端。本发明铅块与取样管通过滑轨与滑槽的滑动连接，增大取样管在海水中下沉惯性的同时也持续助力取样管向海底沉积物中移动，并且还实现了取样管和铅块的分别回收，减小了回收难度。技术研发人员：殷征欣,李正元,陈亮,唐盟,郑浩,谢安远,张哲,董振,农学伟,刘紫荆受保护的技术使用者：国家海洋局南海调查技术中心（国家海洋局南海浮标中心）技术研发日：技术公布日：2024/9/9