[发明专利]一种海底沉积物孔隙压力观测探杆重力式贯入装置及方法

说明书

本发明涉及一种海底沉积物孔隙压力观测探杆重力式贯入装置及方法，包括控制舱和观测探杆，控制舱内形成有耐压舱和装配舱，耐压舱固定第一吊环，并分别安装有水声换能器、压力传感器和姿态传感器，装配舱安装有通过第一驱动机构驱动的机械锁扣，耐压舱内安装有第一采集控制系统和第一电池包；观测探杆包括表面镶嵌安装有孔隙压力传感器的探杆本体，探杆本体的一端设有贯入尖端，另一端固定有数据采集舱，数据采集舱远离探杆本体的一端固定第二吊环，数据采集舱内安装有数据采集仪、第二采集控制系统，以及用于供电的第二电池包。本发明简单易用，工作效率高，为海底地质灾害监测预警和海洋工程建设提供真实可靠的观测数据，具有重要的实际意义。

技术领域

本发明涉及海洋工程地质、海底原位长期观测技术领域，具体涉及一种海底沉积物孔隙压力观测探杆重力式贯入装置及方法。

背景技术

我国是濒海大国，近年来，我国海洋科技创新推动海洋事业发展的引擎效应凸显，大规模的海洋工程建设如火如荼，海洋工程建设在复杂多变的海洋环境中的安全问题日益凸显，成为海洋事业发展的重中之重。

海底孔隙压力观测探杆作为最直接有效的海底观测手段，能够连续地、长时间地、实时地监测海底沉积物内部的孔隙压力变化，通过海底沉积物孔隙压力的监测可以反映海床的稳定性变化，对于保障海洋工程建设的安全具有十分重要的意义。海底沉积物孔隙压力观测探杆通常需要将集成有传感器的细长杆体垂直贯入沉积物内部，观测任务完成后再从海底回收，因此海底孔隙压力观测探杆的海底贯入技术也成为一大技术难点。目前，海底孔隙压力观测探杆的贯入通常采用静力式的贯入方法，即使用专门的大型贯入装置，通过液压传动的方式提供海底贯入力，实现海洋沉积物观测探杆的海底贯入。但这种贯入方法需要研发专门的静力式贯入装置配合完成贯入，这类静力式贯入装置往往重量逾吨，体积庞大，造价高昂，一般的小型作业船只难以满足海上作业要求，工作效率低。庞大的体积和重量对海底沉积物造成极大的扰动，严重影响实际观测结果。此外，液压油在深海环境下极易发生泄漏，污染海洋生态环境。

因此，如何研发一种简单易用、工作效率高、能够保证观测数据质量的海底沉积物孔隙压力观测探杆的贯入装置及方法，为海底地质灾害监测预警和海洋工程建设提供真实可靠的观测数据，具有重要的实际意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种海底沉积物孔隙压力观测探杆重力式贯入装置及方法，具有简单易用、工作效率高、扰动小等优点，尤其能够保证观测数据质量。

本发明是通过如下技术方案实现的：

提供一种海底沉积物孔隙压力观测探杆重力式贯入装置，包括控制舱和观测探杆，

控制舱内通过挡板形成有密封的耐压舱和敞口的并用于连接观测探杆的装配舱，耐压舱在控制舱的端面固定有第一吊环，并在第一吊环周向分别安装有水声换能器、压力传感器和姿态传感器，装配舱内在挡板上安装有通过第一驱动机构驱动以转动实现开闭的机械锁扣，耐压舱内安装有第一采集控制系统以及用于供电的第一电池包，第一采集控制系统分别与水声换能器、压力传感器、姿态传感器和第一驱动机构电连接，控制舱外部开设有机械锁扣复位窗口；

观测探杆包括表面镶嵌安装有孔隙压力传感器的探杆本体，探杆本体的一端设有贯入尖端，探杆本体的另一端固定有可装配到装配舱内的数据采集舱，数据采集舱远离探杆本体的一端固定有与机械锁扣配合的第二吊环，数据采集舱内安装有与孔隙压力传感器之间电连接的数据采集仪、与数据采集仪电连接第二采集控制系统，以及用于供电的第二电池包。

进一步的，控制舱在装配舱的敞口端固定有下端盖，控制舱在耐压舱的外部通过螺纹连接有上端盖，控制舱外部在上端盖与下端盖之间套设有配重块，下端盖在远离配重块的一面形成有限位凹槽。

控制舱的两端分别设置下端盖与上端盖，并通过上端盖与下端盖对配重块进行限位固定，下端盖上设置的限位凹槽可与探杆止位盘上的限位凸起配合。