深海沉積物采樣抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

湯葉青

（杭州電子科技大學(xué)，杭州 310018）

深海沉積物采樣抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

湯葉青

（杭州電子科技大學(xué)，杭州 310018）

一款小型深海沉積物采樣裝置，其構(gòu)架包括鈦合金框架，浮頂材料，聲學(xué)釋放器，采樣抓斗，重物塊，本文主要介紹了沉積物采樣抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與固定方式。

沉積物采樣；抓斗；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

0 引言

我們所了解的深海生物還不到總資源的1%，地球上最大的生物量，最為豐富物種都蘊(yùn)藏在深海中，由于世界先進(jìn)國(guó)家從事深海生物資源研究已經(jīng)有數(shù)十年的歷史，加上具有先進(jìn)取樣手段，已經(jīng)從深海采集了大量的樣品。但是深海所處環(huán)境比較特殊，深海生物獲取對(duì)調(diào)查設(shè)備要求比較高，目前國(guó)內(nèi)關(guān)于深海沉積物采樣的抓斗較少，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。而本文介紹的沉積物采樣抓斗，工作水深可達(dá)5000米，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沉積物取樣方便，且采樣效率高，可重復(fù)利用[1-2]。

1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路

目的是設(shè)計(jì)一套可連續(xù)采樣，采樣效率高，采集的沉積物取樣方便，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的采樣抓斗，它包括兩個(gè)沉積物采樣抓斗，兩個(gè)抓斗均可水平放置在重物塊的相配合的凹槽中，為防止抓斗因重力下垂，導(dǎo)致開(kāi)口閉合，鈦合金框架與重物塊接觸的地方焊有兩塊鈦板，壓住抓斗的兩個(gè)把柄，確保采樣機(jī)構(gòu)在入水的過(guò)程和坐底的過(guò)程中，抓斗開(kāi)口打開(kāi)的角度固定。在一個(gè)抓斗機(jī)構(gòu)的兩個(gè)把柄上有兩個(gè)孔，一邊各系一根凱夫拉繩，各穿過(guò)鈦板上的兩個(gè)孔，兩根繩子末端系在上方鈦合金框架上的孔中。還包括若干塊浮頂材料，浮頂材料固定在鈦合金框架上層；一個(gè)懸掛重物塊的掛鉤，重物塊掛在聲學(xué)釋放器上，重物塊的作用是設(shè)備在投入海中可以下沉，且采樣結(jié)束后，通過(guò)船上夾板單元與聲學(xué)釋放器通訊，釋放重物塊，設(shè)備靠固定在框架上的浮頂材料上浮。

2 具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)該設(shè)備作進(jìn)一步說(shuō)明：如圖1所示，該設(shè)備包含兩個(gè)沉積物采樣抓斗機(jī)構(gòu)。圖2中每個(gè)采樣抓斗機(jī)構(gòu)由這些零件構(gòu)成：左側(cè)抓斗1.1和右側(cè)抓斗1.6是由軸1.3相連接，聚四氟乙烯軸套1.2可以減小抓斗旋轉(zhuǎn)的摩擦力，固定軸插銷(xiāo)1.5防止軸掉落，觀察窗1.4由螺栓固定在抓斗上，當(dāng)樣品取上來(lái)，可以先打開(kāi)觀察窗，觀察取上來(lái)的樣品，再打開(kāi)抓斗收取樣品。

兩個(gè)沉積物采樣抓斗1分別放在重物塊2與之相配合的凹槽中，開(kāi)口向下，鈦合金框架4安放在重物塊上方，且焊在鈦合金框架上的鈦板正好壓住采樣抓斗的兩個(gè)把柄，防止采樣抓斗下落。兩根凱夫拉繩分別穿過(guò)兩個(gè)把柄的圓孔和鈦板上的圓孔，系在鈦合金框架上的圓孔上，掛鉤3配合聲學(xué)釋放器用來(lái)固定框架和重物塊，浮頂材料5固定在鈦合金框架上。

沉積物采樣裝置工作情況：設(shè)備入水后，因浮體材料處于設(shè)備頂部，所以設(shè)備重心靠上，下落較為平穩(wěn)，沉底后采樣抓斗按設(shè)計(jì)角度插入深海沉積層。回收設(shè)備時(shí)，船上甲板單元發(fā)出回收信號(hào)，聲學(xué)釋放器接受信號(hào)后，脫鉤打開(kāi)，重物塊2和掛鉤3脫離，設(shè)備靠浮體材料的浮力上浮，系在鈦合金框架4上的凱夫拉繩拉緊，帶動(dòng)采樣抓斗的兩個(gè)把柄向上拉，使其抓斗閉合，完成采樣，設(shè)備浮出水面后，解開(kāi)繩子，收集樣品。經(jīng)海事實(shí)驗(yàn)可得，該抓斗采樣效率很高。

3 結(jié)語(yǔ)

深海沉積物采樣抓斗設(shè)備在2016年10月南海連續(xù)測(cè)試了兩次，有一次成功取得沉積物。不過(guò)任然發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題，首先抓斗的密封性還需要提高，采樣裝置在上升過(guò)程的速度是比較快的，如果海況不是很好，抓斗提出水面時(shí)，抓斗可能會(huì)被風(fēng)吹翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致淤泥掉落，所以抓斗的固定方式還需要改進(jìn)。

[1]張富元,李安春,林振宏.深海沉積物分類(lèi)和命名[J].海洋與湖沼,2006(06):53-55.

[2]李延河,王毅民,宋鶴彬,樂(lè)國(guó)良.深海沉積物中的碲異常[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),2005(04):44-48.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.213