[發(fā)明專利]萬向時序矢量海底沉積物捕獲器及捕獲方法

在審

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• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112461605A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設計）人: 郭磊;朱永茂;張家瑞;楊秀卿;劉濤;劉延俊
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N1/20
• 分類號: G01N1/20;B63C11/52
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 李新欣

本發(fā)明涉及海底沉積物采集捕獲裝置，本發(fā)明的萬向時序矢量海底沉積物捕獲器，包括基座，基座上設有捕獲裝置，基座上設有轉盤，轉盤通過轉向軸承設置在基座上；轉盤上設有捕獲裝置和轉向裝置；所述的捕獲裝置包括捕獲管和沉積管，所述捕獲管內(nèi)部中空，其前端開有水平進水口，后端設有豎直向下的出水口，捕獲管內(nèi)部設有內(nèi)切于捕獲管內(nèi)腔且傾斜設置的濾網(wǎng)；所述沉積管設置在捕獲管下方，濾網(wǎng)將流經(jīng)捕獲管內(nèi)大于濾網(wǎng)孔徑的物質攔截，沉積物堆積到沉積管內(nèi)；沉積管的底端設置在轉盤上。本發(fā)明的水流通道基本與海水流向平行，避免了海流方向與水流通道方向不同導致沉積物無法捕獲的情況，數(shù)據(jù)捕獲準確率高。

技術領域

本發(fā)明涉及海底沉積物采集捕獲裝置，尤其涉及一種定向、定時、立體的沉積物捕獲器及沉積物捕獲方法。

背景技術

入海泥沙在河口各種水動力的作用下，隨水流輸運到較遠海域。這些沉積物的再懸浮、輸運、及沉降堆積等動力過程對海洋環(huán)境中的碳循環(huán)、化學元素的交換以及污染物的遷移等研究具有重要意義。對水體環(huán)境的沉降顆粒進行高分辨率時空尺度上的收集與測定，闡明顆粒物質的來源、組成、時空變化及控制因素，對評價海洋和湖泊在全球變化中所起的作用、水體生態(tài)問題的解決以及提高沉積物中古環(huán)境代用指標機理的認識和解釋具有十分重要的意義。

目前對于沉積物捕獲的主要工具為垂向沉積物捕獲器，應用于海洋觀測，如專利號CN00263855.X，其公開了一種深海時間系列沉積物捕獲器，其一般只能獲取大尺度內(nèi)的樣品，存在斷檔、數(shù)據(jù)不連續(xù)的情況。

海床上的泥沙具有水平運動，目前用來收集水平方向沉積物的捕獲器較少，本發(fā)明人團隊設計的三維時序矢量沉積物捕獲器，專利號201710832203.0，公開日期2017年12月15日，為沉積物捕獲器的第一代產(chǎn)品，可以在多個方向捕獲沉積物，但僅限于固定的幾個方向，其無法做到隨海流方向改變而實現(xiàn)360°精確捕獲，其捕獲精度有待提高，且存在設備笨重、布放困難、造價高等缺點。

目前還沒有可以有效捕獲水平向任意時刻和方向沉積物的裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術方案可以克服上述技術缺陷，提供一種萬向時序矢量海底沉積物捕獲器，其可以隨著海流流向自動調節(jié)捕獲器方向，反應靈敏，能夠實現(xiàn)對沉積物通量的定向、立體、長期、時序觀測，而且可以精確獲取時序懸浮沉積物樣品。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案，本發(fā)明的萬向時序矢量海底沉積物捕獲器，包括基座，基座上設有捕獲裝置，基座上設有轉盤，轉盤通過轉向軸承設置在基座上；轉盤上設有捕獲裝置和轉向裝置；

所述的捕獲裝置包括捕獲管和沉積管，所述捕獲管內(nèi)部中空，其前端開有水平進水口，后端設有豎直向下的出水口，捕獲管內(nèi)部設有內(nèi)切于捕獲管內(nèi)腔且傾斜設置的濾網(wǎng)；所述沉積管設置在捕獲管下方，所述沉積管內(nèi)部中空、底部密封、頂端開口，其開口與捕獲管內(nèi)腔連通，濾網(wǎng)的過濾面朝向沉積管的開口，濾網(wǎng)將流經(jīng)捕獲管內(nèi)大于濾網(wǎng)孔徑的物質攔截，沉積物堆積到沉積管內(nèi)；沉積管的底端固定設置在轉盤上；

所述的轉向裝置包括固定支架、支撐桿、浮球，固定支架橫跨捕獲裝置固定設置在轉盤上，浮球設置在支撐桿的一端，支撐桿的另一端固定在固定支架上，浮球位于捕獲裝置的出水口一側。

浮球與捕獲裝置終保持水平位置。當海流流過時，浮球在海流驅動下，在捕獲裝置后方產(chǎn)生力矩，驅動固定支架轉動，固定支架與轉盤固定連接，從而帶動轉盤相對于基座通過轉向軸承轉動，從而帶動捕獲裝置的進水口始終對著海流方向，捕獲管可以充分收集沉積物。所述轉向軸承通過密封套實現(xiàn)防水防高壓功能，可快速實現(xiàn)轉向功能。沉積管內(nèi)的沉積物等于沉積物輸入量，沉積管內(nèi)的沉積物在裝置回收后可在實驗室進行分析，為便于將沉積管內(nèi)的沉積物取出，沉積管與捕獲管之間可以活動連接(如通過螺紋連接，或其它可拆裝方式)。

進一步的，所述基座、底腳、支撐桿、固定支架、轉向軸承等均采用316L不銹鋼制成，該材料可有效預防海水腐蝕。