[发明专利]万向时序矢量海底沉积物捕获器及捕获方法

权利要求书

1.一种万向时序矢量海底沉积物捕获器，包括基座(16)，基座(16)上设有捕获装置，其特征在于，基座(16)上设有转盘(4)，转盘(4)通过转向轴承(15)设置在基座(16)上；转盘(4)上设有捕获装置和转向装置；

所述的捕获装置包括捕获管(5)和沉积管(7)，所述捕获管(5)内部中空，其前端开有水平进水口(11)，后端设有竖直向下的出水口(12)，捕获管(5)内部设有内切于捕获管内腔且倾斜设置的滤网(13)；所述沉积管(7)设置在捕获管(5)下方，所述沉积管(7)内部中空、底部密封、顶端开口，其开口与捕获管内腔连通，滤网(13)的过滤面朝向沉积管的开口，滤网(13)将流经捕获管内大于滤网孔径的物质拦截，沉积物堆积到沉积管(7)内；沉积管(7)的底端设置在转盘(4)上；

所述的转向装置包括固定支架(1)、支撑杆(8)、浮球(10)，固定支架(1)横跨捕获装置固定设置在转盘(4)上，浮球(10)设置在支撑杆(8)的一端，支撑杆(8)的另一端固定在固定支架(1)上，浮球(10)位于捕获装置的出水口(12)一侧。

2.根据权利要求1所述的万向时序矢量海底沉积物捕获器，其特征在于，所述捕获装置至少设置两组，相邻的捕获装置其高度不同。

3.根据权利要求2所述的万向时序矢量海底沉积物捕获器，其特征在于，所述沉积管(7)内设有取样器(14)，取样器(14)的上端开口，其开口处设有锥形导向面，锥形导向面的外边缘与沉积管(7)上端开口的内边缘相当。

4.根据权利要求1所述的万向时序矢量海底沉积物捕获器，其特征在于，所述转盘(4)上设置浊度仪(3)和流速仪(2)，浊度仪(3)和流速仪(2)位于进水口(11)前方。

5.根据权利要求4所述的万向时序矢量海底沉积物捕获器，其特征在于，所述捕获管(5)位于进水口(11)位置设置自控卷帘(9)。

6.根据权利要求5所述的万向时序矢量海底沉积物捕获器，其特征在于，所述转盘(4)上设密封仓(6)，密封仓(6)位于出水口(12)一侧，密封仓(6)内设置总控单元、供电单元、存储单元和九轴传感器。

7.根据权利要求6所述的万向时序矢量海底沉积物捕获器，其特征在于，所述基座(16)上设有可拆卸的配重块(18)，配重块(18)均匀分布在基座(16)上；所述基座(16)的下端面设有底脚(17)；捕获管的出水口(12)位置设有防护网(19)。

8.一种采用上述任一权利要求所述的捕获器的沉积物捕获方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在0到t的时间段内，通过流速计测得捕获器所处位置的每一时刻水流流速u，沿水深的平均值为

(2)在0到t的时间段内，通过浊度计测得捕获器所处位置的每一时刻水的浊度SSC，沿水深的平均值为

(3)假设沉积物全部被捕获，在0到t的时间段内进入捕获器的沉积物输运量为则可得沉积物在取样器内所对应部分高度为从Hi-1到Hi，

其中，S为捕获管进水口开口截面积，h为进水口开口高度，θ为海流方向与捕获管进水口方向的夹角，j为0到t内的时间段，A为沉积管或取样器横截面积，以上计算值为捕获器开口方向与海流方向一致时的沉积物捕获量。

9.根据权利要求8所述的捕获方法，其特征在于，沉积物捕获过程中，如果海流方向改变，捕获器需要在浮球的转力驱动下缓慢旋转直到捕获管进水口与海流方向一致，在转动微小角度dθ的过程中，角速度ω可以近似认为恒定，则捕获器转动dθ的角度所用时间为利用积分原理则捕获器转动角度所用的时间为旋转过程中沉积物捕获量为

10.根据权利要求8所述的捕获方法，其特征在于，当浊度仪短时间内测得浊度突变，其为非正常采集期，自控卷帘运行，捕获管的进水口缩小或关闭，S/S'＝a,a为系数，取值1,2,3……；非正常采集期期间，假设沉积物全部被捕获，在0到t的时间段内进入捕获器的沉积物输运量为其中S'为进水口实际开口面积，则整个观测期间，假设共分为K个捕获间隔期，在每个间隔期对应系数为ai,i＝1,2,3……k,则整个观测时期，实际捕获量为理论捕获沉积物量为