[发明专利]深海沉积物重力柱状取样试验台及操作方法

说明书

本发明涉及一种深海沉积物重力柱状取样试验台及操作方法，包括总机架、牵引机构总成、升降机构总成、连接装置、取样管总成、检测装置、缓冲装置和取样桶；牵引机构总成设有绞车，上、下滑轮和驱动电机，用于提供动力。升降机构总成设有直线导轨、滑块和连接板，实现取样管的升降。连接装置由两个电磁铁构成，实现与取样管总成的连接与断开。牵引机构总成通过绞车上的钢丝绳，绕过上、下滑轮与连接装置连接，运用绞车的正反转，实现取样管的升降，控制电磁铁的通断电，实现取样管的连接与脱离。本试验台的使用有助于研究重力柱状取样的压桩效应原理，重力取样的动态过程，揭示真实取样过程中外界因素对取样深度、样品层序和样品压缩的影响。

技术领域

本发明涉及海底地质资源勘探领域，具体地说是涉及一种深海沉积物重力柱状取样试验台及操作方法。

背景技术

陆地和海洋的浅层资源过度开发和输出，使得我国矿产资源面临枯竭的危险，找矿的方向逐步转向深海矿产资源。海洋面积广阔，蕴藏着丰富矿产资源，如稀土资源、金属硫化物等，要遏制资源枯竭的危险、扩展资源储量、提高竞争力，深海海底区域同样是最现实的突破口。

重力柱状取样是一种应用广泛的深海浅层沉积物取样技术。该技术相比钻探取样技术，具有：1.设备简单；2.成本低；3.控制简便；4.取样速度快等优点。但重力柱状取样的取样深度不及钻探取样，只适用于松软沉积物取样。重力柱状取样目前最深可达几十米，取样效率远高于箱式取样。但是我国的柱状取样器相比国外的同类取样器长度短太多，直接影响了调查成果及后续资源评价工作的开展。

目前柱状取样器的主要技术难题是：取样筒的长度(也可以用长度和直径之比来研究)越大，压桩效应越严重。压桩效应导致：1.取样器贯入深度大于获得的沉积物样品长度，即沉积物被压缩，致使样品层序紊乱；2.严重的压桩效应将直接导致后续样品无法进入取样筒，即制约取样器的贯入深度。所以，研究柱状取样器的动态贯入过程及压桩效应的形成机理对于合理设计取样器尺寸、增加取样深度、减少样品扰动具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是要解决的现有技术存在的柱状取样器的主要技术难题，而提供一种可在实验室模拟深海沉积物重力柱状取样的试验台及操作方法，用于更好地研究柱状取样器的动态贯入过程及压桩效应的形成机理，揭示真实取样过程中外界因素对取样深度、样品层序和样品压缩的影响。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种深海沉积物重力柱状取样试验台，包括总机架、牵引机构总成、升降机构总成、连接装置、取样管总成、检测装置、缓冲装置、取样桶；

所述的总机架由上机架、下机架、角链接件及连接螺栓螺母组成，上、下机架在高度方向上设计为两级搭建的结构；

所述的牵引机构总成包括带刹车功能的绞车，驱动电机，上、下滑轮和上、下吊环，驱动电机的轴连接绞车的轴驱动绞车滚筒转动，绞车滚筒上缠绕有两段钢丝绳，两段钢丝绳均有一端固定在绞车滚筒上，两段钢丝绳中的上端绳头绕过上机架顶部的上滑轮与连接板上方的上吊环连接，两段钢丝绳中的下端绳头绕过上机架底部的下滑轮与连接板下方的下吊环连接，由两段钢丝绳形成环路，通过控制驱动电机的正、反转实现绞车的正、反转，通过钢丝绳牵引，达到滑块与连接板的上下移动；

所述的升降机构总成包括连接板、左右两个直线导轨和左右两个滑块，左右两个直线导轨通过螺栓分别固定于上机架左右两边，左右两滑块分别位于左右两个直线导轨中，两滑块之间用一块连接板通过螺钉连接为一个整体，连接板上方和下方通过螺栓分别设有上、下吊环，通过钢丝绳牵引，实现连接板与滑块在直线导轨中升降；

所述的连接装置设有两个电磁铁，电磁铁通过螺栓固定于连接板下方，通过控制电磁铁通电使电磁铁与下方的取样管总成吸合连接，或通过控制电磁铁断电释放开下方的取样管总成；