[发明专利]一种多级贯入式海底沙波原位观测装置及方法

摘要

一种多级贯入式海底沙波原位观测装置及方法，包括支撑结构、由三级贯入机构、多级探杆、配套观测仪器与辅助设备，辅助设备即辅助船和起吊装置等。其原理是依赖由沙波迁移不同阶段沙波体对探杆的贯入阻力变化作为触发要素的多级贯入系统对探杆进行贯入，并由探杆搭载的设备对贯入区进行原位观测，分析沙波迁移过程中的海床环境要素变化。其方法包括多级贯入系统的实施。本发明为海底沙波迁移的原位实时观测提供了一种新的观测思路，为中小型海底沙波发育区的贯入提供了一种新的办法，具有设备简单易行，原位实时测量适用水域广等特点。

主权项

1.多级贯入式海底沙波原位观测装置，其特征在于包括支撑结构和带有多级贯入机构的探杆（4），所述的支撑结构用于支撑探杆（4）以防止其倾覆，支撑结构底部有多个支撑腿（3），支撑结构顶部设有多根缆绳（12），所述缆绳的上端连接于所述探杆（4）上部的外侧面，支撑结构上搭载有旋转成像声呐（5）、海流计（6），支撑结构中部为耐腐蚀材料制成的环形控制舱（7），环形控制舱（7）环绕于探杆（4）的外周，环形控制舱（7）内设置有加速度传感器和姿态传感器，所述探杆（4）中部为杆体（18），杆体（18）底部安装贯入锥尖（17）、顶部设有释放环（14），释放环（14）连接于声学释放器（16）底部，所述声学释放器（16）的顶部则连接布放缆（15），杆体（18）上部外侧还设有配重舱（13）；所述杆体（18）上部外侧面设有多个环形凹槽（21），环形凹槽（21）作为对探杆（4）向下施力的受力点；所述配重舱（13）设有加速度传感器、姿态传感器；此外还有电源、主处理器、存储器、数据采集电路、传感电路——这些部件安装于环形控制舱（7）或配重舱（13）；环形控制舱（7）连有两条凯夫拉电缆（11），第一条跟探杆（4）的配重舱（13）相连，第二条跟第二级释放装置的弹射释放器（10）相连；所述各加速度传感器和各姿态传感器分别通过凯夫拉电缆（11）与所述传感电路连接，所述数据采集电路和传感电路分别与主处理器连接；所述第一条凯夫拉电缆（11）还通过位于电阻率探杆（4）内部的导线（20），与安装在杆体（18）外壁或内部的各种探测仪器（19）相连，所述主处理器控制数据采集电路来采集探测仪器（19）所观测的数据；所述多级贯入机构包括连接在布放缆（15）下端的声学释放器（16）、位于环形控制舱（7）上方的第二级贯入装置和连接在环形控制舱（7）下方的第三级贯入装置；第二级贯入装置和第三级贯入装置均环绕于探杆（4）的外周；其中第二级贯入装置和第三级贯入装置均由导向管（9）和套在导向管（9）上部的弹射释放器（10）组成；所述弹射释放器（10）包括管状体（31），管状体（31）上缘设有环形台（27），环形台（27）下端面设有储能压簧（26），环形台（27）内壁下部设连接杆（25），所述连接杆（25）由继电开关（24）进行控制而实现收缩；所述继电开关（24）设置于所述管状体（31）内部，并由环形控制舱（7）进行供电，并由主处理器进行控制；所述导向管（9）的上部外侧设有凹槽（30），所述连接杆（28）通过伸入该凹槽（30）而将导向管（9）固定于环形台（27）的下部，且所述储能压簧（26）的下端压在所述导向管9的上缘；继电开关（24）接通时，连接杆（28）收回至释放管凹槽（30）内，储能压簧（26）向下推动导向管（9）进行释放；导向管（9）下缘设有多个导向块（22），各个导向块（22）均通过转轴连接在导向管（9）的下端，并可以绕轴向导向管（9）内部旋转至水平位置为止，导向块（22）的外端上侧为弧形、外端下侧为平面；导向块（22）的外端下侧平面与压力弹簧（23）的一端相连接，压力弹簧（23）另一端连接在导向管（9）上，并对导向块（22）提供能够向上转动的弹力；探杆（4）向下运动时，因导向块（22）有弧形的外端面，不会对探杆（4）产生阻挡，当探杆（4）贯入受限时，弹射释放器（10）将导向管（9）向下释放，并提供向下的推动力，导向管（9）相对于探杆（4）向下运动，此时导向块（22）在压力弹簧（23）的作用下向上旋转，并进入探杆（4）外侧的一个环形凹槽（21），导向块（22）的下端面以环形凹槽（21）为施力点推动探杆（4）向下运动。