[發明專利]一種深海無纜取樣作業的柱狀沉積物重力取樣器及其應用

有效

• 申請號: 201710255390.0
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN107063743B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 孫兆華;林間;黃健龍;楊小秋;曾信;周璇
• 申請（專利權）人: 中國科學院南海海洋研究所
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08;G01N1/10
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 劉明星

本發明提供一種無纜重力取樣器，包括回收單元和拋棄單元；回收單元包括與浮體連接的掛鉤和取樣器內管；掛鉤連接浮體底部和取樣器內管頂部；拋棄單元包括取樣器外管、配重塊和觸發解鎖機構；觸發解鎖機構套接在配重塊下方的取樣器外管外壁上；取樣器內管套于取樣器外管內并可在取樣器外管內沿軸向滑動，取樣器外管壁中段沿周向均勻設置至少2個鎖位通孔，取樣器內管外壁設置鎖位槽或擴徑鎖位孔，鎖位通孔和鎖位槽內設有鎖位珠；解鎖套管內壁中部設有退珠槽；退珠槽位于鎖位珠下方，且解鎖套管上端與配重塊下緣之間的距離大于退珠槽與鎖位珠之間的距離。本發明的無纜重力取樣器具有更高的可靠性、安全性和更低的成本。

技術領域

本發明涉及一種海洋探測設備，具體涉及一種海底沉積層取樣器，尤其涉及一種無纜的海底沉積層取樣器。

背景技術

深海地球與生命科學是目前國際重大前沿科學領域，其發展緊密地依靠于深海技術手段的突破性創新。獲取海底沉積物是深海研究過程中最普遍也是最重要的手段之一，對研究沉積物中的地質、古氣候與微生物信息具有重要意義。縱觀整個海底沉積物研究史，不難發現，到目前為止，對海斗深淵等超深(水深大于7000米)海域的海底沉積物研究非常薄弱。全球有二十五個海溝的深度大于7000米，其中在太平洋的就有十八個，包括馬里亞納海溝。為數不多的深潛探測，發現在海斗深淵底下，不僅有豐富的地質沉積現象，如各種大洋紅層沉積、蛇紋巖丘沉積、海底熱液礦物沉積等，還孕育有各種極端生命形態，包括與海底熱液、冷泉相伴生的生物群和與蛇紋巖伴隨的微生物菌群(Fryer,1995,2012；Ohara etal.,2012)。

幾十年來，海洋沉積物采樣技術多以傳統的船載帶纜取樣器為主，諸如重力箱式、抓斗及活塞柱狀取樣器等。但這些傳統的船載帶纜取樣器(比如重力箱式、抓斗及活塞柱狀取樣器等)，若在超深海作業，會帶來各種極限問題和困難。比如若下放到1萬米深的海底，除了取樣設備的重量之外，鋼纜的自重也達到非常之大(20噸以上)，這對絞車動力系統、鋼纜抗拉強度等關鍵技術都是極大的挑戰，同時對科考船噸位及后甲板作業面積的要求也是不容忽視的問題。總之船載帶纜取樣技術用于深海時會存在多種缺陷，除上述問題外，還包括考察船噸位要求高、取樣點定位不準確、纜繩易受海底礁石纏掛、取樣裝置損壞幾率大等。因此，迄今為止，較少見通過船載帶纜取樣設備在超深海域開展取樣工作。

目前只有美國、日本等少數幾個發達國家通過深海鉆探船(決心號、地球號)和深海水下機器人(ROV Kaiko 11000,HROV Nereus)在超深海域開展了海底沉積物采集研究。直到2012年，深海鉆探船才在近7000米的日本海溝成功開展鉆探，并獲取了2011年日本東北地震后日本海溝俯沖帶上的海底沉積柱狀樣。但鉆探船運營和使用成本都極高，等待地球號鉆探的科學建議日程安排已經排到了十年以后。而且這樣昂貴的深海鉆探設備安全性并不高，日本海洋研究開發機構(JAMSTEC)研發的全世界作業水深最大的Kaiko11000水下機器人，于2003年在馬里亞納海溝作業過程中因受臺風影響丟失，永駐深淵(en.wikipedia.org/wiki/Kaikō)。美國伍茲霍爾海洋研究所(WHOI)研制的海神號機器人(HROV Nereus)于2012年成功下潛到馬里亞納海溝最深處，但于2014年5月在克馬德克海溝(Kermadec Trench)下潛到萬米時丟失(www.whoi.edu/main/nereus)。

超深海取樣技術的短缺已經嚴重阻礙了深海地質與生命科學的研究。可用于超深海的無纜取樣技術問題亟待解決。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種能夠在超深海進行海底沉積物取樣的設備，具有更高的可靠性、安全性，同時比現有的帶纜取樣設備具有更低的成本。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：