深海沉积物采样抓斗结构设计

汤叶青

（杭州电子科技大学，杭州 310018）

深海沉积物采样抓斗结构设计

汤叶青

（杭州电子科技大学，杭州 310018）

一款小型深海沉积物采样装置，其构架包括钛合金框架，浮顶材料，声学释放器，采样抓斗，重物块，本文主要介绍了沉积物采样抓斗的结构设计与固定方式。

沉积物采样；抓斗；结构设计

0 引言

我们所了解的深海生物还不到总资源的1%，地球上最大的生物量，最为丰富物种都蕴藏在深海中，由于世界先进国家从事深海生物资源研究已经有数十年的历史，加上具有先进取样手段，已经从深海采集了大量的样品。但是深海所处环境比较特殊，深海生物获取对调查设备要求比较高，目前国内关于深海沉积物采样的抓斗较少，且结构复杂，价格昂贵。而本文介绍的沉积物采样抓斗，工作水深可达5000米，结构简单，沉积物取样方便，且采样效率高，可重复利用[1-2]。

1 总体结构设计思路

目的是设计一套可连续采样，采样效率高，采集的沉积物取样方便，结构较为简单的采样抓斗，它包括两个沉积物采样抓斗，两个抓斗均可水平放置在重物块的相配合的凹槽中，为防止抓斗因重力下垂，导致开口闭合，钛合金框架与重物块接触的地方焊有两块钛板，压住抓斗的两个把柄，确保采样机构在入水的过程和坐底的过程中，抓斗开口打开的角度固定。在一个抓斗机构的两个把柄上有两个孔，一边各系一根凯夫拉绳，各穿过钛板上的两个孔，两根绳子末端系在上方钛合金框架上的孔中。还包括若干块浮顶材料，浮顶材料固定在钛合金框架上层；一个悬挂重物块的挂钩，重物块挂在声学释放器上，重物块的作用是设备在投入海中可以下沉，且采样结束后，通过船上夹板单元与声学释放器通讯，释放重物块，设备靠固定在框架上的浮顶材料上浮。

2 具体实施方式

下面结合附图对该设备作进一步说明：如图1所示，该设备包含两个沉积物采样抓斗机构。图2中每个采样抓斗机构由这些零件构成：左侧抓斗1.1和右侧抓斗1.6是由轴1.3相连接，聚四氟乙烯轴套1.2可以减小抓斗旋转的摩擦力，固定轴插销1.5防止轴掉落，观察窗1.4由螺栓固定在抓斗上，当样品取上来，可以先打开观察窗，观察取上来的样品，再打开抓斗收取样品。

两个沉积物采样抓斗1分别放在重物块2与之相配合的凹槽中，开口向下，钛合金框架4安放在重物块上方，且焊在钛合金框架上的钛板正好压住采样抓斗的两个把柄，防止采样抓斗下落。两根凯夫拉绳分别穿过两个把柄的圆孔和钛板上的圆孔，系在钛合金框架上的圆孔上，挂钩3配合声学释放器用来固定框架和重物块，浮顶材料5固定在钛合金框架上。

沉积物采样装置工作情况：设备入水后，因浮体材料处于设备顶部，所以设备重心靠上，下落较为平稳，沉底后采样抓斗按设计角度插入深海沉积层。回收设备时，船上甲板单元发出回收信号，声学释放器接受信号后，脱钩打开，重物块2和挂钩3脱离，设备靠浮体材料的浮力上浮，系在钛合金框架4上的凯夫拉绳拉紧，带动采样抓斗的两个把柄向上拉，使其抓斗闭合，完成采样，设备浮出水面后，解开绳子，收集样品。经海事实验可得，该抓斗采样效率很高。

3 结语

深海沉积物采样抓斗设备在2016年10月南海连续测试了两次，有一次成功取得沉积物。不过任然发现一些问题，首先抓斗的密封性还需要提高，采样装置在上升过程的速度是比较快的，如果海况不是很好，抓斗提出水面时，抓斗可能会被风吹翻转，导致淤泥掉落，所以抓斗的固定方式还需要改进。

[1]张富元,李安春,林振宏.深海沉积物分类和命名[J].海洋与湖沼,2006(06):53-55.

[2]李延河,王毅民,宋鹤彬,乐国良.深海沉积物中的碲异常[J].地质学报,2005(04):44-48.

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