一种海洋触探释放装置及方法

本发明涉及海洋地质探测，尤其涉及一种海洋触探释放装置及方法。

背景技术：

1、自由下落式触探的工作原理是贯入装置在一定高度释放，其依靠自身重力以一定速度插入沉积物中，在沉积物阻力作用下，贯入装置的速度逐渐降低直至为零。自由下落式触探技术在海洋地质探测领域多有应用，通过释放装置将触探组件在水下释放，使得触探组件下落并贯入水下沉积物，通过贯入过程中获得的加速度、锥尖阻力、侧摩阻力及孔隙水压力等数据，获取海底浅层沉积物强度参数。

2、参见图1，现有的释放装置包括释放绳1、连接座2、横杆3、重锤4和触探机构5，连接座2与释放绳1连接，横杆3与连接座2转动连接且连接座2限制横杆3向下转动，横杆3的一端挂着触探机构5，横杆3的另一端挂着重锤4，重锤4通过连接绳6与横杆3连接。当释放装置在海水中运动时，连接绳6在重锤4的作用下伸直，横杆3在两端的拉力作用下水平。随着下落，如图2所示，重锤4先接触海底沉积物，此时触探机构5还未接触沉积物，横杆3两端的作用力失衡使得横杆3倾斜，横杆3相对于连接座2转动进而打开机械开关以释放触探机构5，如图3所示，在触探机构5释放之后，横杆3在自身重力的作用下再次倾斜，在触探完成之后，进行回收时，释放绳1拉动连接座2上移，使得横杆3、重锤4和触探机构5均上移，在到达缆车的位置时，由于横杆3体积大，无法收进绞车里，需要先拆卸横杆3，再进一步上拉才能将触探机构5回收，拆卸费时费力，工作效率低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种海洋触探释放装置及方法，以解决现有技术中存在的回收释放器费时费力的技术问题。

2、如上构思，本发明所采用的技术方案是：

3、一种海洋触探释放装置，包括：

4、绞车，包括缆绳；

5、释放组件，包括外壳以及设置于所述外壳内的卷盘和刹车组件，所述卷盘与所述外壳转动连接，所述缆绳穿过所述外壳且绕设于所述卷盘上，所述刹车组件能够在制动状态和释放状态切换，位于制动状态的所述刹车组件对所述卷盘制动，位于释放状态的所述刹车组件对所述卷盘解除制动；

6、触探组件，包括依次连接的第一耐压舱、探杆和探头，所述第一耐压舱与所述外壳连接，所述第一耐压舱上设置有压力传感器，所述探头上设置有识别组件，所述识别组件包括沿所述探头的轴向间隔设置的光源发射器和光源采集器，所述光源采集器能够接收所述光源发射器的信号以识别水土分界面。

7、其中，所述释放组件还包括卷簧，所述卷簧的一端与所述卷盘连接，所述卷簧的另一端与所述外壳连接；

8、所述刹车组件包括棘轮和棘片，所述棘片能够沿第一直线移动以抵紧或者释放所述棘轮，所述棘轮被释放时所述棘轮能够绕正向或者反向转动，所述棘轮被抵紧时所述棘轮被单向锁止；

9、所述棘轮能够带动所述卷盘转动，所述卷盘能够带动所述棘轮转动。

10、其中，所述棘轮设置于棘轮轴，所述棘轮轴上设置有第一齿轮，所述卷盘包括第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合。

11、其中，所述棘片为弧形片，所述棘片的一侧表面上设置有锁止槽，所述棘轮的棘齿能够插入所述锁止槽中。

12、其中，所述外壳内设置有第二耐压舱，所述第二耐压舱内设置有电磁铁和永久磁铁，所述永久磁铁与所述第二耐压舱滑动连接，所述电磁铁通过得电和断电控制所述永久磁铁移动，所述棘片与所述永久磁铁连接。

13、其中，所述外壳内设置有支撑轴，所述卷盘套设于所述支撑轴且与所述支撑轴之间通过卷盘轴承连接，所述卷簧的外端与所述卷盘连接，所述卷簧的内端与所述支撑轴连接。

14、其中，所述卷簧设置有两根，两根所述卷簧分布于所述卷盘的两侧。

15、其中，所述外壳的顶部设置有开口，所述缆绳穿设于所述开口，所述开口处转动设置有两个导向辊，所述缆绳位于两个所述导向辊之间。

16、一种海洋触探释放方法，采用如上所述的海洋触探释放装置，包括：

17、在初始状态下，刹车组件处于制动状态，使得卷盘被制动，卷盘不转，部分缆绳绕设于卷盘上；

18、通过绞车释放缆绳，使得释放组件和触探组件同步下放；

19、当触探组件在海水中运动时，光源发射器不断向海水中发射光信号，通过海水中的颗粒物反射，光源采集器能够接收到光信号；

20、当压力传感器检测到的压力值大于等于第一设定压力值时，若光源采集器未接收到光信号，则判断为触探组件到达水土分界面，刹车组件切换至释放状态，随着绞车继续释放缆绳，在触探组件的重量作用下，卷盘绕自身轴线转动，卷盘上的缆绳被释放，释放组件和触探组件同步下落；

21、当压力传感器检测到的压力值在第一预设时长内保持不变，则贯入完成；

22、通过绞车回收缆绳，使得释放组件和触探组件同步上移。

23、其中，在卷盘上的缆绳被释放的过程中，卷盘带动棘轮绕正向转动，与卷盘连接的卷簧储存弹性势能；

24、在判断为贯入完成时，刹车组件切换至制动状态，即棘片沿第一直线移动以抵紧棘轮；

25、触探组件停止下降时，绞车还在释放缆绳，卷簧的弹性势能被释放，使得卷盘转动，松弛的缆绳被缠绕至卷盘；

26、棘轮被抵紧时棘轮被单向锁止，在卷簧的作用下，卷盘带动棘轮绕反向转动，松弛的缆绳继续被缠绕至卷盘。

27、本发明的有益效果：

28、本发明提出的海洋触探释放装置，在初始状态下，刹车组件处于制动状态，使得卷盘被制动，卷盘不转，部分缆绳绕设于卷盘上；通过绞车释放缆绳，使得释放组件和触探组件同步下放；当触探组件在海水中运动时，光源发射器不断向海水中发射光信号，通过海水中的颗粒物反射，光源采集器能够接收到光信号；当压力传感器检测到的压力值大于等于第一设定压力值时，若光源采集器未接收到光信号，则判断为触探组件到达水土分界面，刹车组件切换至释放状态，随着绞车继续释放缆绳，在触探组件的重量作用下，卷盘绕自身轴线转动，卷盘上的缆绳被释放，释放组件和触探组件同步下落；当压力传感器检测到的压力值在第一预设时长内保持不变，则贯入完成；通过绞车回收缆绳，使得释放组件和触探组件同步上移。一方面，在释放时，释放组件和触探组件同时被释放，卷盘转动使得触探组件能够在自身的重力作用下快速下落，释放组件和触探组件能够同步被回收，无需拆卸释放组件，回收方便快捷，使海上作业更加安全，提高了作业效率。另一方面，通过压力传感器和识别组件配合识别水土界面来判断释放位置，大大节省了时间，提高了工作效率和操作安全性，并且保证了测量数据的一致性和准确性。

技术特征：

1.一种海洋触探释放装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的海洋触探释放装置，其特征在于，所述释放组件（20）还包括卷簧（222），所述卷簧（222）的一端与所述卷盘（221）连接，所述卷簧（222）的另一端与所述外壳（21）连接；

3.根据权利要求2所述的海洋触探释放装置，其特征在于，所述棘轮（231）设置于棘轮轴（237），所述棘轮轴（237）上设置有第一齿轮（236），所述卷盘（221）包括第二齿轮（2215），所述第一齿轮（236）与所述第二齿轮（2215）啮合。

4.根据权利要求2所述的海洋触探释放装置，其特征在于，所述棘片（232）为弧形片，所述棘片（232）的一侧表面上设置有锁止槽（2321），所述棘轮（231）的棘齿能够插入所述锁止槽（2321）中。

5.根据权利要求2所述的海洋触探释放装置，其特征在于，所述外壳（21）内设置有第二耐压舱（24），所述第二耐压舱（24）内设置有电磁铁（233）和永久磁铁（234），所述永久磁铁（234）与所述第二耐压舱（24）滑动连接，所述电磁铁（233）通过得电和断电控制所述永久磁铁（234）移动，所述棘片（232）与所述永久磁铁（234）连接。

6.根据权利要求2所述的海洋触探释放装置，其特征在于，所述外壳（21）内设置有支撑轴（223），所述卷盘（221）套设于所述支撑轴（223）且与所述支撑轴（223）之间通过卷盘轴承（224）连接，所述卷簧（222）的外端与所述卷盘（221）连接，所述卷簧（222）的内端与所述支撑轴（223）连接。

7.根据权利要求6所述的海洋触探释放装置，其特征在于，所述卷簧（222）设置有两根，两根所述卷簧（222）分布于所述卷盘（221）的两侧。

8.根据权利要求1所述的海洋触探释放装置，其特征在于，所述外壳（21）的顶部设置有开口，所述缆绳（11）穿设于所述开口，所述开口处转动设置有两个导向辊（26），所述缆绳（11）位于两个所述导向辊（26）之间。

9.一种海洋触探释放方法，其特征在于，采用权利要求1所述的海洋触探释放装置，包括：

10.根据权利要求9所述的海洋触探释放方法，其特征在于，在卷盘（221）上的缆绳（11）被释放的过程中，卷盘（221）带动棘轮（231）绕正向转动，与卷盘（221）连接的卷簧（222）储存弹性势能；

技术总结
本发明公开了一种海洋触探释放装置及方法，其属于海洋地质探测技术领域，海洋触探释放装置包括绞车、释放组件和触探组件，绞车包括缆绳；释放组件包括外壳以及设置于外壳内的卷盘和刹车组件，卷盘与外壳转动连接，缆绳穿过外壳且绕设于卷盘上，刹车组件能够在制动状态和释放状态切换，位于制动状态的刹车组件对所述卷盘制动，位于释放状态的刹车组件对卷盘解除制动；触探组件包括依次连接的第一耐压舱、探杆和探头，第一耐压舱与外壳连接，第一耐压舱上设置有压力传感器，探头上设置有识别组件。海洋触探释放方法采用上述海洋触探释放装置，无需拆卸释放组件，回收方便快捷，使海上作业更加安全，提高了作业效率。

技术研发人员：张民生,王超群,栾鲁宝
受保护的技术使用者：中国海洋大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13