[發明專利]上浮式無纜湍流混合微結構測量剖面儀及測量方法

在審

• 申請號: 202111651661.7
• 申請日: 2021-12-30
• 公開（公告）號: CN114236174A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 魯遠征;郭雙喜;周生啟;岑顯榮;黃鵬起;屈玲;韓廣輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院南海海洋研究所;南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）;三亞中科海洋研究院
• 主分類號: G01P5/24
• 分類號: G01P5/24;G01S19/46;G01C21/16
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 鄧潮彬;劉明星

本發明公開一種上浮式無纜湍流混合微結構測量剖面儀及測量方法，該剖面儀包括儀器倉，儀器倉的上下兩端分別安裝有傳感器組和釋放機構，傳感器組的外圍設置有保護罩，儀器倉的周側安裝有環形的阻尼刷，儀器倉通過釋放機構與沉耦架固定連接，儀器倉的下部設置有支架，支架可分離地固定在沉耦架的上端面。本發明的有益效果是：通過設置釋放機構以及可拋棄的沉耦架，能夠在無纜繩干擾的前提下進行可追蹤的上浮式全水深湍流剖面觀測。

技術領域

本發明涉及海洋觀測技術領域，尤其涉及一種上浮式無纜湍流混合微結構測量剖面儀及測量方法。

背景技術

海洋湍流混合是維持海洋環流，調控海洋中物質與能量輸運的基本物理過程，同時影響營養鹽、溶解氧和泥沙等要素分布，改變漁業、生態和沉積物環境。海洋湍流混合的特征量，如湍動能耗散率和湍流熱耗散率等，主要是通過自由下落或上浮式的微結構剖面儀現場觀測來實現。

傳統的海洋湍流混合觀測儀器多數帶纜式自由下落的剖面觀測儀，下放時纜繩保持松弛，如湍流海洋微結構觀測儀(TurboMap)，湍流微結構剖面儀(MSS)，垂向微結構剖面儀(VMP)等。其主要缺陷是：(1)需要通過通訊臍帶纜與母船甲板單元相連，儀器無法實現真正的自由下落，纜繩在水中的運動對湍流信號的測量帶來較大影響，且帶纜作業難以實現深海觀測；(2)由于海表母船的影響，無法開展近海表自然狀態下水體的湍流觀測。

還有一類無纜下放式的海洋湍流混合觀測儀器，如消耗型微結構剖面儀(XMP)，可拋棄式湍流混合觀測儀(如ZL201610888759.7)等。此類儀器解決了纜繩影響問題，使儀器實現真正的自由下落觀測，可實現深海及近海底觀測。但存在的缺陷是：(1)無法控制或知道它何時上浮，水下狀態不可知，存在極大的盲目性，回收風險大，消耗船時長；(2)若開展海底邊界層觀測，儀器觸底損壞傳感器，且需要拋載掉整個傳感器模塊以減少重量使其上浮，觀測成本昂貴；(3)由于海表母船的影響，無法開展近海表自然狀態下水體的湍流觀測。

愛爾蘭國立大學最近研制一類新型的無纜上浮式的海洋湍流混合觀測儀——海氣相互作用觀測剖面儀(ASIP)。此儀器由底部電動馬達驅動下沉后再自由上浮觀測，可實現近海表水體的湍流觀測。此儀器存在的缺陷是：(1)觀測深度淺(100m)，無法開展深海觀測；(2)為自動工作模式，無法控制其下沉與上浮時間，回收風險大。

綜上，現有的剖面儀均無法在擺脫纜繩的前提下進行可追蹤的能夠覆蓋全水深不同層位的湍流剖面觀測。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種上浮式無纜湍流混合微結構測量剖面儀及測量方法，主要解決現有的剖面儀均無法在擺脫纜繩的前提下進行可追蹤的全水深湍流剖面觀測的問題。

為解決上述技術問題，本發明第一方面提出一種上浮式無纜湍流混合微結構測量剖面儀，包括儀器倉，所述儀器倉的上下兩端分別安裝有傳感器組和釋放機構，所述傳感器組的外圍設置有保護罩，所述儀器倉的周側安裝有環形的阻尼刷，所述儀器倉通過所述釋放機構與沉耦架固定連接，所述儀器倉的下部設置有支架，所述支架可分離地固定在所述沉耦架的上端面。

在一些實施方式中，所述釋放機構包括安裝在所述儀器倉下端的固定件，所述固定件上分別安裝有固定臂以及活動臂，所述活動臂上安裝有用于與所述沉耦架進行可分離固定的掛鉤，所述固定臂和所述活動臂之間通過熔斷絲進行固定。

在一些實施方式中，所述沉耦架包括兩個交叉設置的沉耦臂，所述沉耦臂的交叉點上表面設置有用于與所述掛鉤配合的掛環。

在一些實施方式中，兩個所述沉耦臂的端部均設置有呈空心圓柱結構的導流筒，且所述導流筒的軸心垂直于所述沉耦臂所處于的平面。

在一些實施方式中，所述沉耦臂上還設置有用于固定所述支架的凹槽。

在一些實施方式中，所述傳感器組和所述儀器倉通過柔性減震耦合架連接。