湯清之

（中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院 上海200011）

引 言

在海洋綜合科考船的使命任務(wù)中，始終繞不開一種叫作長柱狀重力取樣的作業(yè)方式，其主要的作用是獲取深海沉積物。深海沉積物作為深海環(huán)境的記錄者，是全球氣候變化的海洋記錄，也是古海洋學、古地磁學、碳循環(huán)及海洋儲碳、海洋沉積過程和構(gòu)造演化、海底深部微生物生命過程、軍事海洋學、海底礦產(chǎn)資源勘探、深海海洋工程地質(zhì)勘察的重要基礎(chǔ)性材料［1］。由此可見，綜合科考船上的多個學科都需要獲取深海沉積物以進行進一步的科學研究，但是一般品質(zhì)的沉積物已然無法滿足當今先進分析儀器的樣品處理能力，因此獲得超長、連續(xù)、無擾動的沉積物柱狀樣品已經(jīng)成為了當今深海科考研究的主要突破方向，而這同時也是我國在綜合科考船取樣技術(shù)中遇到的瓶頸之一。

正因為長柱狀重力取樣面臨著巨大的現(xiàn)實需求，所以其技術(shù)發(fā)展突飛猛進，主要表現(xiàn)在以下幾點：一是取樣管的長度越來越長，從曾今只有幾米的長度跨越到目前普遍20 m以上的長度，甚至有文獻記錄法國在北大西洋和中國南海獲得過超過50 m的長柱樣品；二是樣本獲取的方式不單單依靠重力，還增加了其他方式進行輔助，比如重力活塞取樣器、液壓活塞取樣器和振動取樣器等。重力活塞取樣器雖然也依靠重力貫入沉積物，但由于采用了活塞，增加了管內(nèi)的真空度，對樣品有相對的抽吸作用，因此減少了樣品在管內(nèi)的摩阻損失，使重力所產(chǎn)生的動能得到較大的利用，使貫入深度增加［2］；液壓活塞取樣器則是通過外加的液壓動力使取樣管進入沉積物層或者形成內(nèi)部真空使沉積物“吸入”取樣管；振動取樣器則是由外部電源驅(qū)動振動器產(chǎn)生劇烈機械振動后使取樣管進入泥樣。比起液壓活塞取樣器，重力活塞取樣器的機構(gòu)簡單，成本比較低，反而在取樣的成功率上要高出一籌。而比起振動取樣器，除機構(gòu)簡單、成本低之外，還因為重力活塞取樣器對沉積物的擾動較小，獲得的樣品更有研究價值而備受追捧。所以當今科考業(yè)界新建的綜合科考船均配置了20 m以上的長柱狀重力活塞取樣器進行作業(yè)，本文也將瞄準這類取樣器做為典型，進而進行重點描述。

20 m以上的長柱狀重力活塞取樣器往往不能簡單地通過吊架直接進行收放，而需要有一套翻轉(zhuǎn)機構(gòu)進行輔助作業(yè)，這也就加大了這類取樣器的操作難度。目前在國際范圍內(nèi)使用的長柱狀活塞重力取樣器根據(jù)活塞釋放的觸發(fā)方式又可以分為機械式和聲學式兩種方式，其中聲學式取樣器在末端有一個高度計，可以探知自己與海底之間的距離，當該距離縮減到一個設(shè)定值時則釋放活塞，相比而言機械式的機構(gòu)要比聲學式的更為復雜，在船上的操作也需要更多的精力與時間，所以本文將重點圍繞機械觸發(fā)的長柱狀重力活塞取樣器做描述。

1 長柱狀重力活塞取樣器簡介

1.1 基本組成

如前文所述重力活塞取樣器是采取海底沉積物長芯樣品的常用采樣器具之一，其利用了取樣管加配重塊的重力，將內(nèi)含活塞的取樣管直接貫入沉積物之中，然后通過活塞的抽吸作用將取樣管內(nèi)抽為真空，這樣沉積物就能被“壓”入取樣管內(nèi)的襯管之中，而取樣管下端口具有密封機構(gòu)以確保樣品在提升過程中不掉落。重力活塞取樣器除了能采集泥質(zhì)沉積物之外，還能采集砂質(zhì)沉積物并保持沉積物的原始結(jié)構(gòu)［3］。

機械釋放的重力活塞取樣器主要包括：取樣管、管接頭、主體配重、樣品管、刀口及花瓣、活塞系統(tǒng)、平衡錘、觸發(fā)機構(gòu)等。其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 重力活塞取樣器的典型結(jié)構(gòu)

其中主要有以下構(gòu)件組成：

1.1.1 取樣管

取樣管（參見下頁圖2）是重力取樣的核心部件，也是所有柱狀取樣器的共有部件。一般而言，一節(jié)取樣管長5～6 m，在某些節(jié)受損后可以被替換。并且由于貫入底質(zhì)時需承受很強的負載，所以取樣管的材料往往采用高強鋼，內(nèi)徑一般約為5 in（127 mm）。

圖2 取樣管

1.1.2 主體+配重

其是承接其他部件的核心部件（如圖3所示），對上連著釋放機構(gòu)，對下連著取樣管。有些型號的重力活塞取樣器主體和配重是連體在一起的（這時候主體結(jié)構(gòu)會因為配重種類的不同而不同），而有些是分體式的，有些主體上還有導流裝置增加水下下墜時的穩(wěn)定性。主體上可以進行配重，或者在主體下增加配重塊，以增加取樣管進入沉積物的深度。配重質(zhì)量根據(jù)科學家對底質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析進行調(diào)配，一般配重的型式有左輪手槍式與杠鈴片式。

圖3 主體配重（左輪手槍式）

1.1.3 樣品管

樣品管內(nèi)襯于取樣管的內(nèi)部（參見圖4），是由PVC材質(zhì)做成，用于取樣完畢后將樣芯完整取出，使用PVC材質(zhì)的原因也是方便在船上將樣芯切割成段。

圖4 樣品管

1.1.4 活塞系統(tǒng)

活塞系統(tǒng)類似于針管中的活塞（參見圖5），與針管中的活塞不同之處在于：針筒通過活塞的抽動形成真空，取樣管釋放過程中活塞相對不動，而取樣管下墜，形成一個短暫的真空空間供樣品進入。

圖5 活塞

1.1.5 平衡錘

又稱重錘（參見下頁圖6），通過重力來平衡釋放機構(gòu)中的平衡桿，投放時平衡錘低于取樣管末端的刀口，可以比取樣管更早接觸到海底而失去對平衡桿的重力平衡，進而觸發(fā)平衡裝置釋放，使取樣管下墜和活塞形成相對運動。在長期的實踐過程中，科學家發(fā)現(xiàn)取樣管內(nèi)的沉積物樣品會因為擠壓而變形甚至發(fā)生層次上的混亂，這樣就會導致分析結(jié)果出現(xiàn)偏差，而且這個現(xiàn)象在海底表面的樣品中最為明顯，后續(xù)的樣品進入后使表面沉積物受擠壓的可能性最大。所以目前比較先進的重力活塞取樣器會把平衡錘也設(shè)計成一個小的重力取樣器，PVC管、刀頭、花瓣、配重等一應俱全，由于其取樣長度較短表層沉積物受擠壓概率很低，可以在承擔觸發(fā)任務(wù)的同時也獲取未受擠壓的表面沉積物，供科學家修正樣品的偏差。

圖6 平衡錘

1.1.6 觸發(fā)機構(gòu)

觸發(fā)機構(gòu)是整個重力活塞取樣器最復雜的一個裝置，是在平衡錘觸底之后將活塞與取樣管脫離形成相對運動構(gòu)造出真空空間。圖7顯示了典型觸發(fā)機構(gòu)的詳圖［2］，其中平衡桿下方的卡口與主體配重上的吊環(huán)直接卡接，當平衡桿因失去平衡錘的重力而上抬后，卡口打開，主體配重脫落；主纜與船上的地質(zhì)絞車連接，主纜在觸發(fā)機構(gòu)和主體配重之間留有幾十米的余量供取樣器觸發(fā)釋放后自由落體；而活塞纜則直接與取樣管內(nèi)的活塞連接，兩者間的余量也相對小得多，要保證觸發(fā)之后活塞纜率先繃緊以形成真空空間。

1.2 工作原理

正如前文所述，長柱狀重力活塞取樣器的收放是一種相對復雜的作業(yè)方式，尤其是機械釋放的取樣器又多了平衡桿和平衡錘，使其在布放和回收的過程比起聲學釋放的型式變得更為復雜。一般而言，由于取樣之后沉積物樣品進入取樣管內(nèi)部，活塞已經(jīng)由取樣管底部端口移動到了頂部，所以與布放時主纜直接連接整個重力活塞取樣器不同，回收時主纜連接觸發(fā)機構(gòu)（平衡桿）再連接活塞纜再連接取樣管，當觸發(fā)機構(gòu)回收到甲板上第一個滑輪時取樣管還在海面以下，所以其回收過程比布放過程更加復雜、困難。所以，在闡述整個收放的過程中，我們一般認為需要分三個階段——甲板布放階段、海底取樣階段、甲板回收階段。

圖7 典型觸發(fā)機構(gòu)詳圖

在甲板布放階段，由于取樣管長度方向的尺度較大，在船上的存放只能平置于甲板上。在開始作業(yè)時，首先通過主絞車（地質(zhì)絞車）放出主纜，通過甲板滑輪導引到舷側(cè)吊架（舷側(cè)A架或舷側(cè)伸縮臂）最后與重力活塞取樣器連接。隨后通過一套特殊設(shè)計的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)將取樣管翻至舷外并旋轉(zhuǎn)至垂直狀態(tài)，然后掛載平衡桿和平衡錘，最終啟動主絞車將其投放到水下。一般而言，科考船上稱諸如舷側(cè)吊架和翻轉(zhuǎn)機構(gòu)組成的系統(tǒng)為收放系統(tǒng)，這其中翻轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計的妥善與否決定了重力取樣的安全性和便捷性，這在下一小節(jié)中會詳述。

而在海底取樣階段，需要經(jīng)歷如下頁圖8所示的五個步驟：

（1）重力活塞取樣器系統(tǒng)高速向海底下墜。

圖8 海底取樣階段的取樣步驟

（2）平衡錘接觸海底，觸發(fā)平衡桿上抬。

（3）平衡桿上抬后，主體配重脫鉤和取樣管一起貫入沉積物，而同時活塞被活塞纜牽在觸發(fā)機構(gòu)上與取樣管形成相對運動，抽出真空空間。

（4）取樣管在刀口的破土力和配重的重力以及真空壓力的三重作用下繼續(xù)貫入沉積物深處。

（5）主絞車上提帶動整個系統(tǒng)離開海底。

而到了甲板回收階段，由于平衡桿已經(jīng)與主體配重脫離，且之間的活塞纜長度又有幾十米，此時整個活塞取樣器的長度、形態(tài)已經(jīng)與布放階段不一致了，可見圖8中（5）與（1）的差別。當主絞車不斷回收直至平衡桿卡在吊架的滑輪上之時，主體配重甚至尚未出水，我們最需要回收的取樣管及其中的樣品尚在海面以下，所以在回收階段，我們將重力活塞取樣器拆分為三大部件：部件一是平衡桿、重錘和重錘纜，部件二是活塞纜，部件三是主體配重和取樣管及樣品。為能夠順利回收部件三，我們必須引入其他甲板機械的配合來優(yōu)先回收部件一和部件二。根據(jù)長期的操作經(jīng)驗來看，在回收階段需要額外兩臺輔助絞車來配合。輔助絞車A負載較大，掛鉤到平衡桿之下的第一個卸扣與活塞纜直接相連，承擔整個重力活塞取樣器的重力，此時脫開活塞纜和平衡桿之間的卸扣。再將輔助絞車B和平衡錘纜連接，脫開平衡桿和平衡錘纜的卸扣，再脫開主纜和平衡桿之間的連接，回收平衡桿。與此同時，輔助絞車B回收平衡錘纜和平衡錘，至此，完成了部件一的回收。而后輔助絞車A回收活塞纜將重力取樣管提升水線以上，此時活塞纜已全部卷至輔助絞車A的滾筒之上，完成了部件二的回收。然后再逆向操作布放時的步驟，將重力活塞取樣器固定在翻轉(zhuǎn)機構(gòu)之上，翻轉(zhuǎn)回收至甲板面上，科學家取出襯管完成樣品的回收。

需要指出的是，在上一代科考船中，曾出現(xiàn)過長柱狀重力取樣器難以回收的案例，這主要是因為沒有配置輔助絞車，導致海上作業(yè)困難。一般工作中常用的平衡錘質(zhì)量有150 kg和250 kg兩種，而平衡桿自重也有30 kg［4］，而取完樣的20 m級重力取樣器自重也有數(shù)噸，30 m級的重力取樣器會更重，所以如果沒有輔助絞車配合作業(yè)的話，靠人力或者非專用的甲板機械輔助，勢必會造成回收困難。根據(jù)筆者的經(jīng)驗，對于上述的30 m級重力取樣器，輔助絞車A建議配置安全工作負荷5～8 t，同時需有100 m左右的容繩量以容納絞車自身鋼絲繩+活塞纜，而輔助絞車B僅需1 t左右的安全工作負荷即可，但需要較大的容繩量以保證回收絞車自身鋼絲繩+重錘纜，一般需比輔助絞車A的實際容繩量多10～20 m。

2 取樣器收放技術(shù)分析

2.1 常見的取樣器收放系統(tǒng)型式

現(xiàn)階段幾個主流的科考船上主要配置了以下三種長柱狀重力取樣收放系統(tǒng)：長托架式、短托架式和無托架式。

2.1.1 長托架式

長托架式的取樣系統(tǒng)（參見下頁圖9）最顯著的特征是具有一個可以覆蓋取樣管全長的框架式托架將其承載于其中，整個托架的強度和剛度都足以支撐一定海況下的收放。而在長框架的頭部（主體配重端）有一個機械翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，而在尾部則往往是一臺吊機將其牽住，這樣就形成了一個雙支點的梁支撐整個系統(tǒng)的運作。在需要布放的過程中，頭部的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)主動將托架從甲板上抬起并越過舷墻至舷外，同時尾部的吊機跟隨整個翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的動作也將取樣管起升、移出。在托架完全處于舷外之后頭部的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)成為了一個旋轉(zhuǎn)中心，而尾部的吊機釋放鋼絲繩直至整個托架處于垂直位置。隨后主吊架（可以是舷側(cè)A架、也可以是伸縮臂）和主絞車一起運動將重力活塞取樣器提出框架，然后由伸縮臂進一步向外移動使框架和取樣器完全脫離，然后釋放主絞車將重力活塞取樣器放向深海。

圖9 長托架式長柱狀重力取樣收放機構(gòu)

圖10 短托架式長柱狀重力取樣收放機構(gòu)

2.1.2 短托架式

短托架式又稱為吊桿式的長柱狀重力取樣收放機構(gòu)（參見圖10）。它和長托架最明顯的區(qū)別是其沒有完整長度的托架承載整個取樣管，僅在頭部有一個非常短的托架承載主體配重部分。而在尾部，由于失去了整個長托架的保護，不可能僅靠一臺吊機來起吊取樣管，否則取樣管脆弱的剛性將會使其在起吊之后迅速彎曲，取而代之的是采用若干臺小吊桿均布地承載取樣管的質(zhì)量。當然，與長托架類似的是，其在頭部也有一個翻轉(zhuǎn)機構(gòu)來完成取樣管頭部的抬起、平移和翻轉(zhuǎn)工作，后面幾臺小吊桿也相應做類似的動作。所不同的是，小吊桿與取樣管采用卡箍連接，在布放的過程中，當取樣管完全豎直之后需要通過松纜等一套特殊的操作來解除卡箍，而在回收過程中也需要人工安裝卡箍。

2.1.3 無托架式

無托架式的長柱狀重力取樣收放裝置（參見下頁圖11）一般都是定制產(chǎn)品很少使用。其特征是整個取樣管的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)長度與取樣管的長度幾乎一致，但是在高度方向隱藏在舷墻內(nèi)，在寬度方向盡可能占用最少的船寬。整個取樣管則在舷內(nèi)就對接到翻轉(zhuǎn)機構(gòu)之上，然后跟隨其一起翻出，故而省去了托架結(jié)構(gòu)，在其翻出舷外之后呈現(xiàn)出若干個水平吊桿起到與短托架收放裝置類似的作用。而且為保證翻轉(zhuǎn)機構(gòu)占用的甲板面積最小化導致每個吊點的尺寸不能像短托架一樣大，所以其吊點的安全工作負荷可能比較低，需要用更多的吊點來支撐同樣規(guī)格的活塞取樣器。由于整個取樣管需要現(xiàn)場對接到翻轉(zhuǎn)機構(gòu)之上，同時翻轉(zhuǎn)機構(gòu)與取樣管之間也一樣需要卡箍或者類似的連接件連接，再者翻轉(zhuǎn)機構(gòu)本身并不像短托架一樣允許取樣管存在變形，所以需要在滿足翻轉(zhuǎn)機構(gòu)精度的條件下同時連接取樣管和卡箍，操作非常麻煩，這也是其在綜合科考船上使用越來越少的原因。

圖11 無托架式長柱狀重力取樣收放機構(gòu)

圖12 無托架式收放機構(gòu)中取樣管撓度

圖13 短托架式收放機構(gòu)中取樣管撓度

2.2 取樣器收放的幾個關(guān)鍵因素

2.2.1 取樣管撓度的控制

撓度指的是取樣管在水平狀態(tài)下的垂直變形量，相對應的是布放過程中“移動至舷外”和回收過程中“移動至舷內(nèi)”兩步驟。我們在設(shè)計過程中總是對撓度的大小有非常敏感的意識，過大的撓度不但對取樣管本身的安全性不利，而且在跨舷作業(yè)時易和舷墻發(fā)生干涉。

為減少撓度，最切實有效的辦法是增加取樣管的支撐點（吊點），圖12描述了某科考船項目采用無托架長柱狀重力取樣管方案（4吊點）在取樣完成之后的變形量有限元計算結(jié)果；圖13描述了某科考船項目采用短托架長柱狀重力取樣管方案（2吊點）在取樣完成之后的變形量有限元計算結(jié)果。保守起見，取樣管均暫定為127×7，圖12和圖13中的撓度非實際比例，僅為觀察方便。

由上述計算可見，采用4吊點系統(tǒng)（無托架方案）的支撐點較多，且在取樣管的主要受力段形成單/多跨梁，所以變形情況較好。采用2吊點系統(tǒng)（短托架方案）的支撐點少，在惡劣條件下容易形成懸臂梁而有較大變形，但是即便如此，其相對變形仍然控制在0.5%以內(nèi)，且足夠回收進舷內(nèi)。

需要指出的兩點是：

（1）算例中短托架方案僅僅是因為考慮到布置、成本等綜合因素導致了吊點數(shù)量不及無托架方案，如果不計成本，則可以增加吊點數(shù)量以改善撓度；

（2）對于長托架收放機構(gòu)，雖然其本身不會對取樣管造成任何變形，可以將取樣管保護在一個不受彎的工況中，但長托架也有一個比較大的問題，那就是重力取樣管在貫入海底的一剎那會因為底質(zhì)層的硬度過高或其他原因?qū)е氯庸軓澱?，這就需要用其他吊機或者甲板機械輔助將彎曲的取樣管盡可能扳正到垂直面內(nèi)，以期盡可能地放入托架內(nèi)。

2.2.2 收放系統(tǒng)的控制簡易度

從前文的描述中可以看到，取樣器系統(tǒng)包含的起吊點、支撐點是比較多的，但是如果在控制中出現(xiàn)偏差的話則會造成整個系統(tǒng)的操作故障，所以筆者認為盡可能地減少系統(tǒng)中的工作部件并降低部件之間的協(xié)同難度始終是系統(tǒng)設(shè)計的真諦。

對于長柱狀重力取樣管而言，取樣管下放時以靠近前部的支撐點為圓心作圓周運動，逐步旋轉(zhuǎn)至豎直位置。如果在進行該運動時對取樣管的支撐點越多，那么在運動過程中需要協(xié)調(diào)的點就越多，各點之間的速度關(guān)系需滿足式（1）。

式中：vi為第i個支撐點的下放線速度，m/s；li為第i個支撐點距旋轉(zhuǎn)中心的距離，m；ω為取樣管旋轉(zhuǎn)的角速度，rad/s。

這樣就會對同步性提出更高的要求，也對設(shè)備在海上長期工作埋下故障隱患。當取樣管確定為30 m，而要在保證作業(yè)效率的前提下必須保證一定的收放速度（ω不能太低），減少i的總數(shù)（即支撐點的數(shù)量）是非常有意義的。但是如果減少了支撐點的數(shù)量又會和上述第一點相矛盾，也會增加取樣管在收放過程中的變形量，這對系統(tǒng)設(shè)計者而言就需要經(jīng)過精密計算并結(jié)合工程經(jīng)驗之后反復權(quán)衡來獲得一個均衡的配置。特別地，對于短托架和無托架的收放系統(tǒng)而言，毫無疑問其i均大于1，導致的結(jié)果就是這兩型收放系統(tǒng)都需要至少2個部件協(xié)同操作，并且與在線速度成精確的比例關(guān)系。但是，這種速度比例越精確，對于用普遍采用液壓驅(qū)動的取樣器收放系統(tǒng)而言就越困難，間接導致了必須在這類小設(shè)備上采用變頻控制的絞車以獲得精確到0.1 m/s數(shù)量級的速度控制能力，這也無形中增加了成本。

2.2.3 收放系統(tǒng)的舷外工作強度

作為先進的綜合科考船，盡可能地降低舷外的工作強度始終是設(shè)計者必須面臨的挑戰(zhàn)。雖然重力取樣收放裝置比較特殊，舷外作業(yè)不可避免，但是我們也要選擇一種盡可能安全、可靠的收放系統(tǒng)型式，以降低舷外作業(yè)的強度和風險。

對于長托架而言，唯一需要舷外作業(yè)的地方就是處理平衡桿和平衡錘的掛和脫。但是對于短托架和無托架的方案而言顯然除了上述工作之外還需要回收和掛上所有吊點的卡箍，這樣就會增加舷外工作的時間，而且如果卡箍數(shù)量越多，則舷外工作的時間越長、強度也越大、危險系數(shù)也越高。

圖14 典型的舷外作業(yè)情況

2.3 取樣器收放系統(tǒng)對比

綜合上述無托架、短托架和長托架這三種長柱狀重力活塞取樣器的特點，對其變形控制、控制簡易度、舷外工作強度、占用甲板面積、系統(tǒng)全重幾個方面進行了較全面的對比，參見下頁表1。

表1 三種型式的長柱狀重力取樣收放系統(tǒng)對比

從表1中可以看出，三種型式的各有自己的優(yōu)缺點?？傮w來講，在具體選用哪一型的問題上，可以綜合全船的排水量和甲板面積來考慮。筆者建議如果有類似系統(tǒng)的設(shè)計可以先分析甲板面積和質(zhì)量上最適合哪種型式，再結(jié)合船東的使用經(jīng)驗、使用頻率和未來的學科發(fā)展來綜合判定具體哪種型式更適合所設(shè)計的科考船。在此給出一定的判斷依據(jù)：

（1）長托架的方案在操作和使用上相對更為便利、可靠，但其占用面積大、系統(tǒng)也較重。筆者推薦用在排水量和甲板空間比較富裕的科考船上，對于船東操作該系統(tǒng)經(jīng)驗比較少的，由于長托架的操作比較方便也應被優(yōu)先考慮。但是，如果作業(yè)任務(wù)牽涉到40～50 m或者更長的取樣管時，長托架就有了比較大的劣勢，不但會因為托架過重，增加收放系統(tǒng)的安全工作負荷，還會因為長度過大導致托架本身的剛度都難以控制；

（2）無托架方案在布置和質(zhì)量上有很大優(yōu)勢，非常適合一些排水量和甲板面積緊張的船舶。但其執(zhí)行機構(gòu)最多、最復雜，不但會增加機械結(jié)構(gòu)的故障風險，還會造成操作人員的培訓周期長、操作流程復雜等困難，故不利于船東短期內(nèi)熟練使用；

（3）短托架的方案則介于兩者之間，是一種相對平衡的方案，也是近年來國際主流科考船使用最多的一種方案。特別需要指出的是，短托架方案可以通過增設(shè)小吊桿來收放更長的取樣器，目前國際上50 m以上的長柱狀取樣器也基本上都是通過短托架的方案完成的。

3 結(jié) 語

本文通過對長柱狀重力活塞取樣器結(jié)構(gòu)的介紹、對取樣流程的闡述，以及對不同取樣器翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的對比，給設(shè)計者一個合理的推薦參考。由于長柱狀重力取樣裝置除了基本的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)之外還需要主絞車（一般是纖維纜絞車）和主吊架（一般為舷側(cè)A架或者舷側(cè)伸縮臂）來配合作業(yè)，這兩種設(shè)備的參數(shù)、型式選取也非常復雜，鑒于本文的篇幅有限，所以未詳細展開。未來我國的長柱狀重力取樣器的發(fā)展還是需要面向全海深、超長度、智能化的方向發(fā)展，進一步縮小與國外頂尖科考船的差距，其中全海深的要求重點在于絞車系統(tǒng)的技術(shù)革新，而50 m以上的超長度由于不方便再采用長托架完成顯得異常困難，需要有更新型的取樣器收放系統(tǒng)來高效、可靠的完成取樣作業(yè)。