[發明專利]海底沙波沉積物取樣裝置及方法

有效

• 申請號: 202010559169.6
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111721581B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 劉曉磊;鄭曉泉;李偉甲;孫中強;郭磊;梁丙辰;王振魯
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01N1/10
• 分類號: G01N1/10
• 代理公司: 青島匯智海納知識產權代理有限公司 37335
• 代理人: 王皎

1.一種海底沙波沉積物取樣裝置的取樣方法，其特征在于包括以下步驟：

S1.將取樣裝置貫入硬質砂質海床：

海底沙波沉積物取樣裝置包括提取部和采樣部，采樣部與提取部之間活動連接，提取部包括數根沿豎直方向平行設置的鋼管連接桿和沿鋼管連接桿的軸向設置的數個環形儲沙倉，環形儲沙倉設置在數根鋼管連接桿之間，環形儲沙倉內設有環形的腔體，環形儲沙倉的環形側壁與其外部的數根鋼管連接桿固定連接，環形儲沙倉的頂部呈開口狀，環形儲沙倉的底部設有環形孔；

所述采樣部包括數個沿豎直方向設置的采樣單元，采樣單元包括圓板Ⅰ和圓板Ⅱ，圓板Ⅰ位于圓板Ⅱ的上方，圓板Ⅰ和圓板Ⅱ之間通過位于中心的圓板連接桿固定連接，圓板Ⅰ和圓板Ⅱ位于環形儲沙倉內，圓板Ⅰ和圓板Ⅱ的尺寸小于環形儲沙倉的內壁尺寸，圓板Ⅱ的尺寸大于環形儲沙倉底部的環形孔的尺寸，相鄰兩采樣單元之間的圓板連接桿之間通過緊固件連接，各鋼管連接桿上部之間固定連接有固定板，位于最上方的采樣單元的圓板連接桿頂端與固定板滑動連接；

將該取樣裝置投放至海底的過程中，該裝置在自重作用下貫入至沙體內，貫入過程中，由于提取部和采樣部的重量和底面積不同，所受貫入阻力不同：提取部中的鋼管連接桿自重大，底面積小，貫入深度大；采樣部中的圓板自重小，底面積大，貫入深度小，因此提取部和采樣部之間產生相對位移，每一個采樣單元的相鄰圓板之間的空間兩側脫離環形儲沙倉側壁的阻擋，暴露于沙波之中，沙波進出相鄰兩圓板之間的空間，在沙波遷移后，兩圓板之間被砂體充滿；

設砂質沉積物采樣桿所在位置的沙波坡角為θ，觀測時長為T，沙波遷移速率為v，環形儲沙倉的高度為H，環形儲沙倉的直徑為D，相鄰兩環形儲沙倉之間的間距為L，則在觀測開始后的t時刻，觀測點處沙波高程變化量Δh＝vt·tanθ，開始觀測后的t時刻進入砂質沉積物采樣桿的沉積物總容積為：

S2.取樣裝置和沙波土樣的回收：

將鋼管連接桿向上提起，由于采樣部和提取部之間相對獨立，提取部的鋼管連接桿先于圓板被提起，當鋼管連接桿帶動環形儲沙倉底部向上運動至其底部的圓環與圓板接觸時，圓板收到向上的推力開始被提起，此時一個采樣單元的兩圓板完全進入鋼管環形儲沙倉內，鋼管環形儲沙倉的側壁與兩相鄰圓板之間形成相對閉合空間，兩圓板之間的砂體被封閉在鋼管環形儲沙倉內，鋼管連接桿1被提起的過程中，將處于兩圓板之間的砂質沉積物一同采集提起；

設沉積物的浮容重為γ，砂質沉積物取樣桿的自重為x(kg),要成功回收沉積物樣品，則作用在砂質沉積物取樣桿上的向上的拉力至少需要F(t)＝(V(t)·γ+x)·g,其中g為當地的重力加速度。

2.根據權利要求1所述的取樣方法，其特征在于：所述各采樣單元之間的圓板連接桿為一體式結構。

3.根據權利要求1所述的取樣方法，其特征在于：鋼管連接桿(1)的外側設有控制其高度的機械抓環(2)。