一种深海保压采样桶、采样器及方法

本发明属于深海生物保压采样领域，特别是涉及一种深海保压采样桶、采样器及方法。

背景技术：

1、深海蕴藏着丰富的生物资源。目前，人类对于深海的生命现象和生命过程的认识非常有限，对深海生物和基因资源的探索与了解非常不足。深海生物样品获取难度大，且在回收过程中因外界环境压力变化会严重受损。对深海生物进行保压取样，保持其原位的生理状态，是开展深海生物研究的前提条件。可以说，保压采样是人类深入研究深海生物、开发深海生物资源的重要手段之一。

2、现有深海保压采样器通常需要搭载潜水器或着陆器到达海底，并通过液压系统或电机触发采样动作，不仅采样系统设备成本高、系统复杂，且在大洋科考中单次采样作业成本高、耗时长。

3、pva聚乙烯醇材料是一种水溶性聚合物，具有良好的抗拉强度和高韧性，并可溶于水和海水。因此，将pva材料制造深海保压采样器的触发机构，或结合弹簧等储能部件制造深海保压采样器的动作执行机构，有望替代液压系统或电机系统，实现无源采样。

4、因此，本发明提出一种无源式深海生物保压采样器，利用pva材料在水中溶解的特性，建立一种无源式深海保压采样器。无需任何液压、电气设备，利用不同直径或形状的pva材料，实现包括布放、释放配置、采样动作触发、浮力调节等一系列时序事件，完成深海生物保压采样全过程。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种深海保压采样桶、采样器及方法，以解决现有采样系统成本高动力源多结构复杂的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，根据本发明的一个方面，提供一种深海保压采样桶，包括：

3、采样桶身，一侧端部上设置开口，所述开口被深海碎裂板封堵；

4、导向光杆，同轴布置在采样桶身内，其上滑动设置有密封盖；

5、水溶件，用于将密封盖与采样桶身内壁相对固定，用于在深海碎裂板破裂海水进入采样桶身后融化；

6、弹性件，一端与密封盖远离开口一侧相连、另一端与采样桶身内壁相对固定，用于水溶件融化后将密封盖推抵于开口处并将开口封闭。

7、更进一步的，所述深海碎裂板为玻璃片。

8、更进一步的，所述弹性件为弹簧。

9、更进一步的，所述开口处设置有组合密封垫圈，所述密封盖靠近开口一侧与组合密封垫圈截面形状相适应。

10、更进一步的，所述采样桶身远离开口一侧设置深海观察玻璃片。

11、根据本发明的另一个方面，提供一种无源式深海生物保压采样器，包括上述的一种深海保压采样桶，采样器还包括：深海采样桶安装架，内部固定设置深海保压采样桶，侧壁上设置有阻力板，所述阻力板一端通过弹性铰链与深海采样桶安装架侧壁相连，另一端通过水溶件与深海采样桶安装架侧壁相连。

12、更进一步的，采样器还包括：至少一个配重块，所述配重块通过水溶件与深海采样桶安装架相连。

13、更进一步的，采样器还包括：多个支脚，每个所述支脚靠近地面一侧通过水溶件与配重支脚相连。

14、更进一步的，采样器还包括：多个深海浮球，部分所述深海浮球通过水溶件与深海采样桶安装架相连，部分所述深海浮球与深海采样桶安装架相连。

15、根据本发明的另一个方面，提供一种使用如上述的一种无源式深海生物保压采样器的方法，包括以下步骤：

16、s1，准备阶段：在采样器下放前，确保深海碎裂板和水溶件的完整性。

17、s2，下沉过程：首先采样器入水后在重力作用下开始加速下沉，当采样器下沉至预定深度时，配重块对应的水溶件率先水溶使得配重块脱落，接着阻力板对应的水溶件水溶，阻力板受向上的海水作用逐渐转动直至水平状态，一定时间后，采样器将达到稳态速度匀速下降平稳着陆；

18、s3，采样过程：深海碎裂板快到达海底时开始破碎，开口被打开，海水涌入深海保压采样桶内后开始溶解用于连接密封盖与采样桶身内壁的水溶件，与此同时放置在深海保压采样桶中诱饵会吸引海底生物靠近并进入深海保压采样桶；

19、s4，保压过程：用于连接密封盖与采样桶身内壁的水溶件溶解后弹性件从压缩状态开始逐渐恢复形变，带动密封盖沿导向光杆移动并将深海保压采样桶内部的多余物质排出，直至与组合密封垫圈贴合；

20、s5，回收过程：采样后采样器在海底静置一段时间，直到配重支脚处的水溶件完全水溶，支脚与配重支脚分离，采样器重量减少后，浮力开始大于重力并开始上浮，在采样装置浮出水面前，与深海浮球连接的水溶件水溶使深海浮球脱离减少浮力，减缓上浮加速度，最终采样器浮出水面。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

22、1、本采样器无需动力驱动，整体采用无源设计，无需在采样过程中提供动力源，降低了采样器的复杂性和成本，同时避免了因动力驱动可能对深海环境造成的潜在影响；

23、2、本采样器通过深海碎裂板对开口进行封堵并在深海中进行碎裂的方式，能够低成本的实现开口打开，并在开口打开后通过水溶件和弹性件的配合实现对密封盖的驱动，将开口进行封堵，配合组合密封垫圈实现对开口的封堵，完成保压，中间不需要任何驱动部件就能够完成保压，成本低廉；

24、3、本采样器通过水溶件的使用，能够在下潜过程中将阻力板张开同时将配重块脱落，从而完成下潜减速，防止着陆的冲击对采样器造成冲击影响，安全系数高；

25、4、本采样器通过水溶件的使用，能够在采样器上浮的过程中断开与深海浮球的连接，使得采样器降低上浮的加速度，通过对压力的保持，不会对生物造成压力上的影响，对于采样而言，安全系数更高。

技术特征：

1.一种深海保压采样桶，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种深海保压采样桶，其特征在于：所述深海碎裂板为玻璃片(1-4)。

3.根据权利要求1所述的一种深海保压采样桶，其特征在于：所述弹性件为弹簧(1-9)。

4.根据权利要求1所述的一种深海保压采样桶，其特征在于：所述开口处设置有组合密封垫圈(1-5)，所述密封盖(1-7)靠近开口一侧与组合密封垫圈(1-5)截面形状相适应。

5.根据权利要求1所述的一种深海保压采样桶，其特征在于：所述采样桶身(1-10)远离开口一侧设置深海观察玻璃片(1-11)。

6.一种无源式深海生物保压采样器，包括如权利要求1-5中任一项所述的一种深海保压采样桶，其特征在于，采样器还包括：深海采样桶安装架(2)，内部固定设置深海保压采样桶(1)，侧壁上设置有阻力板(2-15)，所述阻力板(2-15)一端通过弹性铰链(2-14)与深海采样桶安装架(2)侧壁相连，另一端通过水溶件与深海采样桶安装架(2)侧壁相连。

7.根据权利要求6所述的一种无源式深海生物保压采样器，其特征在于，采样器还包括：至少一个配重块(2-12)，所述配重块(2-12)通过水溶件与深海采样桶安装架(2)相连。

8.根据权利要求7所述的一种无源式深海生物保压采样器，其特征在于，采样器还包括：多个支脚(2-5)，每个所述支脚(2-5)靠近地面一侧通过水溶件与配重支脚(2-6)相连。

9.根据权利要求7或8所述的一种无源式深海生物保压采样器，其特征在于，采样器还包括：多个深海浮球(3-1)，部分所述深海浮球(3-1)通过水溶件与深海采样桶安装架(2)相连，部分所述深海浮球(3-1)与深海采样桶安装架(2)相连。

10.一种使用如权利要求9所述的一种无源式深海生物保压采样器的方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明提出了一种深海保压采样桶、采样器及方法，属于深海生物保压采样领域。解决现有采样系统成本高动力源多结构复杂的问题。一种深海保压采样桶，包括：采样桶身，一侧端部设置开口，开口被深海碎裂板封堵；导向光杆，同轴布置在采样桶身内，其上滑动设置有密封盖；水溶件，用于将密封盖与采样桶身内壁相对固定，用于在深海碎裂板破裂海水进入采样桶身后融化；弹性件，一端与密封盖远离开口一侧相连、另一端与采样桶身内壁相对固定，用于水溶件融化后将密封盖推抵于开口处并将开口封闭。它主要用于深海生物采样。技术研发人员：李国瑞,王豪,周继凯,张乾,王祥翰,毛思恩,陈永在受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10