[发明专利]一种深海沉积物无人无缆取样方法

说明书

本发明公开了一种深海沉积物无人无缆取样方法。深海水下机器人造价昂贵，取样时间长。本发明装夹压铁可以快速下降，投放位置准确，振动电机使得取样管扎入更深；取样管完毕后，压铁抛掷，若取样管没有被海底沉积物卡住，在浮力作用下取样装置可以从沉积物中拔出快速上升；若取样管被海底沉积物卡住，主控制器检测到加速度传感器和计时器的信号，控制采样系统抛载装置抛掉采样系统，浮力系统自动上浮。本发明即使取样管被海底沉积物卡住，也能回收浮力系统，制造成本低，采样速度快，适合大洋科学调查的海底沉积物采样。

技术领域

本发明涉及一种在海洋科学、海洋地质学中的海底取样器，具体涉及一种能自动完成下潜、采样、上浮的深海沉积物无人无缆取样方法。

背景技术

随着海洋开发和海洋技术的发展，我国有多艘海洋科考船在世界各大洋进行科考工作，很多时候需要采取海底沉积物，进行科学研究，在深海区域多是由水下机器人完成，但是深海水下机器人造价昂贵，取样时间长，需要新型低成本设备进行快速大量的取样。

发明内容

本发明针对现有深海海底取样器的缺点，提出一种快速、自动取样的深海沉积物无人无缆取样方法，该装置制造成本低，采样速度快，适合大洋科学调查的海底沉积物采样。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明一种深海沉积物无人无缆取样方法，采用的深海沉积物无人无缆取样装置，包括浮力系统和采样系统；浮力系统设置在采样系统上方；所述的浮力系统包括起吊扣、GPS信号仪、浮体、稳定翼、主控制器、电池组、采样系统抛载装置、压铁抛载装置和压铁。起吊扣和GPS信号仪固定在浮体顶部；所述的稳定翼固定在浮体侧部；所述的主控制器、电池组、采样系统抛载装置、压铁抛载装置和压铁设置在浮体底部；主控制器控制采样系统抛载装置实现采样系统的松夹，并控制压铁抛载装置实现压铁的松夹。所述的采样系统由壳体、电池、振动电机和取样管组成；壳体由采样系统抛载装置夹持；电池为振动电机供电；振动电机的底座固定在壳体上；取样管可拆卸连接在壳体底部；主控制器中集成加速度传感器、陀螺仪和计时器，并控制振动电机的启停和振动时间。

该方法具体如下：

(1)在压铁抛载装置上装夹压铁，在采样系统抛载装置上装夹采样系统，完成取样装置组装。

(2)母船行驶至取样目标海域，启动GPS信号仪、主控制器、采样控制器，将取样装置放入海中；

(3)由于装夹压铁后的取样装置平均密度大于海水密度而下降，取样管扎入海底沉积层，此时加速度传感器采集到取样管扎入土壤的冲击信号，控制器发出信号振动电机开始振动，计时器开始计时，振动电机使得取样器周围土壤发生振动液化，使取样管扎入更深；

(4)当计时器达到第一设定值时，主控制器发出信号，振动电机停止振动，压铁抛载装置抛载压铁，由于抛载压铁后的取样装置平均密度小于海水密度，若陀螺仪有速度读数，则取样管没有被海底沉积物卡住，在浮力作用下取样装置从沉积物中拔出上升；若陀螺仪没有速度读数，且计时器计时达到第二设定值时，主控制器再判断陀螺仪读数：当陀螺仪有速度读数时，则完成采样和上浮动作，主控制器停止工作；当陀螺仪没有速度读数，主控制器发出信号控制振动电机继续振动，使得取样器周围土壤发生震动液化以降低取样管拔出的阻力；然后在计时器达到第三设定值时，振动电机停止振动；计时器计时达到第四设定值时，主控制器再次读取陀螺仪读数，若陀螺仪有速度读数，完成采样和上浮动作，主控制器停止工作；若陀螺仪依然没有速度读数，则取样管被海底沉积物卡住，无法上浮，主控制器控制采样系统抛载装置抛掉采样系统，浮力系统自动上浮。

(5)取样装置浮出水面，GPS信号仪发出信号，母船确定取样装置位置，并打捞回收取样装置，完成取样。

所述浮体的横截面和纵截面均呈流线型。