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原文传递适用于全海深的海底沉积物力学特性原位测量装置

专利名称：	适用于全海深的海底沉积物力学特性原位测量装置
摘要：	本实用新型公开了一种适用于全海深的海底沉积物力学特性原位测量装置，包括观测平台及测量机构；所述观测平台包括框架式主体以及安装在框架式主体上的浮体、翼板、浮球舱、调平机构、配重和释放机构；所述浮球舱密封系统电路，所述系统电路在框架式主体下降至距离海底达到设定高度时控制翼板展开，使平台平稳着陆，并在框架式主体到达海底时控制调平机构调节框架式主体水平立于海底，并在测量装置完成水下作业后，控制释放机构抛弃配重实现回收。所述测量机构包括锥形贯入测量机构、球形贯入测量机构、十字板剪切测量机构或取样机构。本实用新型的测量装置采用无缆布放方式，不受缆绳长度的限制，可对全海深的海底沉积物实现力学特性原位测量。
专利类型：	实用新型
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	中国海洋大学
发明人：	贾永刚;张红;刘晓磊;单红仙
专利状态：	有效
申请日期：	2018-10-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-28T00:00:00+0800
申请号：	CN201821727771.0
公开号：	CN209037795U
代理机构：	青岛联智专利商标事务所有限公司
代理人：	邵新华
分类号：	B63B35/00(2006.01);B;B63;B63B;B63B35
申请人地址：	266100 山东省青岛市崂山区松岭路238号中国海洋大学
主权项：	1.一种适用于全海深的海底沉积物力学特性原位测量装置，包括观测平台以及搭载在所述观测平台上的测量机构；其特征在于，所述观测平台包括框架式主体以及安装在所述框架式主体上的浮体、翼板、高度测量器件、浮球舱、调平机构、配重和释放机构；其中，所述浮球舱呈浮球形状，在提供浮力的同时用于密封系统电路；所述高度测量器件用于检测框架式主体距离海底的高度，并反馈至所述系统电路；所述系统电路在检测到框架式主体下降至距离海底达到设定高度时，控制所述翼板相对于框架式主体向外展开，以降低框架式主体的下降速度，并在框架式主体到达海底时，控制所述调平机构调节框架式主体的姿态，使所述框架式主体平稳立于海底沉积物上；所述系统电路在测量装置完成水下作业后，控制所述释放机构抛弃所述配重，并控制所述翼板收回，使测量装置在所述浮体的浮力作用下浮出水面；所述测量机构包括锥形贯入测量机构、球形贯入测量机构、十字板剪切测量机构中的一种或多种以及取样机构。 2.根据权利要求1所述的适用于全海深的海底沉积物力学特性原位测量装置，其特征在于，所述观测平台还包括缓降油缸，所述缓降油缸的一端与所述框架式主体相铰接，另一端与所述翼板相铰接，所述系统电路通过控制所述缓降油缸的活塞杆伸缩，以驱动所述翼板展开或收回。 3.根据权利要求1所述的适用于全海深的海底沉积物力学特性原位测量装置，其特征在于，所述调平机构包括多个调平支脚和多个调平油缸，所述调平支脚位于框架式主体的底部，每一个调平支脚连接一个调平油缸；在所述浮球舱中安装有姿态传感器，检测所述框架式主体的姿态，并生成姿态数据发送至所述系统电路；所述系统电路在框架式主体到达海底时，根据接收到的姿态数据控制调平油缸驱动所述调平支脚伸缩，以调节所述框架式主体水平立于海底。 4.根据权利要求1所述的适用于全海深的海底沉积物力学特性原位测量装置，其特征在于，所述释放机构包括释放油缸、定滑轮、缆绳和挂钩；所述定滑轮安装在所述框架式主体上，其上缠绕所述缆绳，且缆绳的一端连接释放油缸，另一端连接挂钩；所述挂钩在默认状态伸入到配重的吊孔中，勾住所述配重，所述系统电路在测量装置回收时控制所述释放油缸下放缆绳，使挂钩在自重下旋转，脱离所述配重的吊孔，使配重与框架式主体分离。 5.根据权利要求1所述的适用于全海深的海底沉积物力学特性原位测量装置，其特征在于，所述浮体包括浮球和浮力板，安装在所述框架式主体的顶部，所述浮球包括多个，排布形成阵列式结构。 6.根据权利要求1所述的适用于全海深的海底沉积物力学特性原位测量装置，其特征在于，在所述框架式主体的顶部还安装有铱星信标和光信标，所述铱星信标在测量装置出水后自动发射定位信号，所述光信标在测量装置出水后自动发射可见光。 7.根据权利要求1所述的适用于全海深的海底沉积物力学特性原位测量装置，其特征在于，所述锥形贯入测量机构包括支架、锥形探头、连接锥形探头的探杆以及驱动所述探杆携带所述锥形探头上下运动的贯入驱动机构，所述支架安装在框架式主体上，在所述锥形探头的内部安装有孔隙水压力传感器和贯入阻力传感器；所述球形贯入测量机构包括支架、球形探头、连接球形探头的探杆以及驱动所述探杆携带所述球形探头上下运动的贯入驱动机构，所述支架安装在框架式主体上，在所述球形探头的内部安装有孔隙水压力传感器和贯入阻力传感器；所述十字板剪切测量机构包括支架、十字板探头、连接十字板探头的探杆、驱动所述探杆携带所述十字板探头上下运动的贯入驱动机构以及驱动所述十字板探头转动的剪切驱动装置，所述支架安装在框架式主体上，在所述剪切驱动装置中安装有用于检测十字板探头剪切扭矩的扭矩传感器；所述取样机构包括支架、取样管、驱动所述取样管上下运动的贯入驱动机构以及将海底沉积物抽取至取样管的液压装置，所述支架安装在框架式主体上；所述系统电路包括数据采集单元、控制单元、动力驱动单元和电池；所述电池为所述数据采集单元、控制单元和动力驱动单元供电；所述数据采集单元采集所述孔隙水压力传感器、贯入阻力传感器和扭矩传感器输出的感应信号，并传输至所述控制单元，用于计算海底沉积物的力学特性；所述动力驱动单元连接所述控制单元，用于生成测量装置所需的驱动电压。 8.根据权利要求7所述的适用于全海深的海底沉积物力学特性原位测量装置，其特征在于，所述贯入驱动机构包括贯入油缸、滑轮组、缠绕在滑轮组上的钢缆以及由所述钢缆牵引的滑板；所述滑轮组包括定滑轮组和动滑轮组，所述动滑轮组连接贯入油缸的活塞杆，所述系统电路控制所述贯入油缸的活塞杆伸缩，以带动所述动滑轮组上下位移，进而驱动所述钢缆牵引所述滑板上下位移；所述锥形贯入测量机构中的探杆、球形贯入测量机构中的探杆以及取样机构中的取样管分别固定安装在各自贯入驱动机构的滑板上；所述剪切驱动装置包括电机和联轴器，所述电机安装在十字板剪切测量机构中的贯入驱动机构的滑板上，接收所述驱动电压，电机的转轴通过所述联轴器与连接十字板探头的探杆轴连接；所述液压装置包括液压缸和密封塞，所述液压缸安装在取样机构中的贯入驱动机构的滑板上，所述密封塞位于所述取样管中，并连接所述液压缸的活塞杆，所述系统电路在取样作业时控制所述液压缸驱动密封塞上移，减小取样管中的空气压力，以抽取海底沉积物。 9.根据权利要求7所述的适用于全海深的海底沉积物力学特性原位测量装置，其特征在于，所述浮球舱由透明玻璃制成，包括四个，预留有照相机或摄像机的安装空间；所述数据采集单元、控制单元、动力驱动单元和电池分置在四个不同的浮球舱中，每个浮球舱上安装有水密接插件，水密接插件之间连接有防水电缆，内置于不同浮球舱中的电路通过所述防水电缆电连接。 10.根据权利要求1至9中任一项所述的适用于全海深的海底沉积物力学特性原位测量装置，其特征在于，在所述框架式主体上还安装有水声通信机，用于接收水上指令，并传输至所述系统电路；所述系统电路在接收到抛载指令时，生成并输出抛载控制信号，控制所述释放机构抛弃所述配重；在所述释放机构中设置有机械定时触发装置，所述机械定时触发装置在投放测量装置时启动计时，并在计时达到设定的最大时间阈值时，自动触发所述释放机构抛弃所述配重。
所属类别：	实用新型