[发明专利]一种精确测量贯入深度及倾斜度的重力活塞取样器

说明书

一种精确测量贯入深度的重力活塞取样器，包括取样管、配重仓、活塞取样机构，配重仓固定安装在取样管上端，配重仓内用于放置配重块；取样管为下端开口的筒状结构，探杆的开口端安装可以自动开闭的取样花瓣；活塞取样机构包括活塞，活塞设在取样管内，取样管外周安装深度测量部件，深度测量部件与取样管之间设有有单向移动机构，单向移动机构固定安装在深度测量部件上，在取样管贯入沉积物时单向移动机构随深度测量部件向上移动、而在取样管从沉积物中取出时能够将深度测量部件保持在上移的最后位置，用以获得取样管贯入沉积物的深度。本发明解决了现有的重力活塞取样器无法获得准确贯入深度的问题，测量装置简单可靠，重复操作性高。

技术领域

本发明涉及海底沉积物取样检测设备，属于海底地质工程领域，具体涉及一种精确测量贯入深度的重力活塞取样器。

背景技术

我国有约300万平方公里的海洋国土，但是对于主权范围的海洋底土探测和海底地质现象的研究程度，与发达国家相比仍然有着一定的差距，尤其是对一些海区的海底沉积物特征的了解情况仍属于空白，因此，发展取样设备和手段，提高取样设备的精确度和准确性，有着重要的国家战略意义和科研价值。

海洋沉积物是指各种海洋沉积作用所形成的海底沉积物的总称，以海水为介质沉积在海底的物质。传统上按所处区域的海水深度将沉积物划分为：0～20米为近岸沉积、20～200米为浅海沉积、200～2000米为半深海沉积、大于2000米为深海沉积。重力取样器是一种用于海洋地质取样的常见设备，该取样器利用自重在海水中形成自由落体，并以较大速度贯入海底沉积物内部获取原状沉积物样品。重力取样器与抓斗、箱式取样器等表层取样设备相比，具有能够获得原装样的优势，从而为科学研究提供基础；而相对于深海钻探取样方式，重力取样器具有操作简单、经济性等优点。

虽然现有的重力取样器相对于其他类型的取样设备具有多方面的优点，但在实际使用中也发现存在以下的不足：第一、在重力取样器贯入沉积物时，随着摩擦力的急剧增大，会阻碍土样继续进入取样管，造成样品被压实，导致重力取样器实际贯入沉积物的深度大于取样管内获取的样品长度。第二、当活塞的连接绳长度设置不恰当时，造成活塞被提前上拉或延迟，提前上拉会对取样管内的沉积物产生向上“抽拉”的作用，导致取样管内获取的样品长度大于重力取样器实际贯入沉积物的深度；同理，活塞的延迟无法再取样管内产生负压，导致获取的样品长度不准确。

利用现有重力取样器获取的沉积物样品，在对其分析时往往都默认取样管内样品长度即为贯入深度，但实际上，无论沉积物样品长度被压缩还是拉伸都会对后续的科研工作造成影响，因此，在数据源头上就形成了误差。

除此之外，现有的重力取样器连接的缆绳受到较大海流的作用，或者是在海底地形不平坦的区域取样时，可能在贯入沉积物时发生倾斜，也会带来数据上的误差。因此，如何准确确定重力取样器的贯入深度、倾斜角度，能够从源头上对数据的准确性进行校正。

如中国专利（授权公告号CN202837021U）公开了一种“重力取样器用活塞及重力取样器”，重力取样器包括活塞本体，活塞本体上具有环槽，在环槽上设置有若干层牛皮制成的密封垫。本发明通过在活塞上设置牛皮制成的密封垫，可以充分利于牛皮遇水膨胀的特点来填充活塞与匹配使用的取样管之间的空隙，起到对活塞和取样管进行紧密密封的目的，可以有效解决因取样管长度长、圆度和直度误差等形状不规则而导致的密封不严的问题。该发明主要是提高了活塞与取样管之间的密封性，对于受抽拉或压缩导致获取的沉积物样品长度不准确的问题解决未有涉及。

再如中国专利（授权公告号CN202693367U）公开了“一种重力取样器”，包括依次连接的提头、提管和取样管，取样管内设置有活塞，活塞上连接有穿过取样管、提管和提头并从提头穿出的缆绳，在所述提管上还设有可拆卸的配重块。本发明通过在提管上设置可拆卸的配重块，可以方便地实现配重块的拆卸和装配，从而使得根据使用需求更改配重块的重量、实现可变配重块成为可能，扩展了重力取样器的适用领域。该发明属于现有的重力取样器结构，因此，对于受抽拉或压缩导致获取的沉积物样品长度不准确的问题解决未有涉及。