【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及深海原位探测潜标装备，尤其是一种深海黑烟囱原位探测潜标及探测方法。
技术介绍
1、在深海海底，海底热液区活跃时会产生高温喷射水流，形成所谓的黑烟囱。在黑烟囱内部放置浮标放进行原位数据采集是较好的探测方法。但是存在以下困难：
2、为了捕获黑烟囱喷发初期的特征，潜标需要布置在可能喷发的热液区上方。但是，黑烟囱的喷发带有一定的随机性，难以准确预测喷发时间和喷发位置。因此，需要预先布置浮标长期待机，导致极易偏离最佳探测点。通常只能布置多个潜标进行大范围覆盖，从而造成浪费。
3、即便是确定了布放目标点，在布放潜标的过程中，由于海流扰动、布放初速度、下潜非定常力影响等，都会导致实际布放点小幅偏离目标布放点，导致布放失败。这对布放过程提出了较高的要求，对于大批量的精确布放，工程代价难以承受。
4、黑烟囱喷发初期的射流尽管温度较低，但是会携带沉积碎石或者矿石以较高速度喷出。如果此时潜标处于射流上方，容易被碰撞损坏。因此，在喷发初期潜标需要远离或较高于喷口，等待稳定喷发后再移动到黑烟囱内，抵近喷口进行探测。
5、为了实现以上功能需求，通常需要配备能源、传感器、驱动系统和控制系统等复杂机构，工程造价较高，难以应用于批量布放。因此，急需一种满足以上综合需求、结构简单、造价低廉的海底黑烟囱原位探测装置及探测方法。
技术实现思路
1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种深海黑烟囱原位探测潜标及探测方法，从而在无能源和无动力的情况就可以完
2、本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种深海黑烟囱原位探测潜标，包括浮标，所述浮标带有正浮力，浮标为探测单元，浮标的底部设置有以浮标垂直轴中心对称的四个连接点，每个连接点安装一根系固弹簧，每根系固弹簧连接坐底锚，四个坐底锚分布在同一水平面位置，相邻两个坐底锚中间通过约束缆连接；
4、单个坐底锚的结构为：包括耐压球壳，耐压球壳的舱内底部位置设置有压载铁，耐压球壳的外表面设置有艉垂直翼，艉垂直翼与耐压球壳的基线垂直，耐压球壳的侧向轴线处设置有呆木，呆木关于艉垂直翼所在平面对称，呆木与水平面之间的夹角为45°，艉垂直翼和呆木均采用矩形薄板。
5、作为上述技术方案的进一步改进：
6、所述系固弹簧采用可伸缩弹簧。
7、所述系固弹簧由形状记忆合金制成。
8、收缩后的系固弹簧的长度为原系固弹簧长度的1/10。
9、单根约束缆采用微负浮力轻绳。
10、单根约束缆的长度为未收缩状态下系固弹簧长度的
11、两个约束缆被连接到单个坐底锚上，连接处关于艉垂直翼对称。
12、连接处位于耐压球壳所在水平面内，并且过连接处的垂直面与艉垂直翼之间的夹角为45°。
13、坐底锚为水下负浮力，用于提供坐底锚定力。
14、一种深海黑烟囱原位探测潜标的探测方法，包括如下操作步骤：
15、第一步：水下母艇航行至海底热液活跃区上方，通过艇基探测结合喷发规律分析，预测黑烟囱喷发位置、温度分布及外形特征，估算形状记忆合金相变温度所在高度及该处的黑烟囱半径r，确定目标布放点；
16、母艇悬停在目标点上方，释放潜标，潜标释放之初四个坐底锚关于中心对称，艏部朝外，尾翼朝内，相邻两个坐底锚的尾翼呈90°夹角；
17、第二步：负浮力维持潜标具有一定的下潜速度，坐底锚上的倾斜呆木产生水平水动力促使坐底锚水平移动；在对称布置的约束缆的作用下，最终坐底锚自动开展并维持稳定，呈现四棱锥状态下潜；
18、第三步：坐底后，判断浮标位置是否与目标点的水平偏差小于5r，并且目标点上方有系固弹簧存在，如果满足确认布放成功，潜标坐底待机，否则，打捞起潜标重新布放；
19、第四步：潜标坐底长期待机中，一旦遇到黑烟囱喷发，由于潜标位置较高并且通常情况下会偏离目标点，避免喷发初期沉积石块的碰撞；
20、第五步：随着喷发持续进行，黑烟囱内的高温水域逐渐升高，直至覆盖到上方的系固弹簧，系固弹簧遭遇高温收缩，一端连接的坐底锚上，会拉动另一端带着浮标往收缩段移动，由于系固弹簧收缩后长度为原始长度的1/10，并且浮标与目标点的水平距离小于5r，因此，持续收缩中会将浮标拉动至黑烟囱内，当浮标进入黑烟囱内后，浮标两侧系固弹簧同时收缩，继续拉动浮标下移，靠近喷发口进行探测，直到黑烟囱内部的系固弹簧全部收缩，整个系统达到稳定状态，浮标系统实现了对黑烟囱的捕捉和位置的自动调整；
21、打捞设备回收，转运到另一处后再次利用。
22、本专利技术的有益效果如下：
23、本专利技术结构紧凑、合理，操作方便，通过浮标、系固弹簧、坐底锚和约束缆等部件之间的互相配合工作，可以方便的在深海环境下完成对黑烟囱的自动捕捉和位置调整工作。
24、同时，本专利技术具备如下优点：
25、(1)无需能源和动力，结构简单、可重复利用、造价低廉、适用于全海深，满足大批量布置的需求。
26、(2)利用海底黑烟囱的热量作为动力，实现对黑烟囱的自动捕捉和位置调整。
27、(3)大幅降低了布放的精度要求，减少了浪费，提高了作业效率。
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1.一种深海黑烟囱原位探测潜标，其特征在于：包括浮标(1)，所述浮标(1)带有正浮力，浮标(1)为探测单元，浮标(1)的底部设置有以浮标(1)垂直轴中心对称的四个连接点，每个连接点安装一根系固弹簧(2)，每根系固弹簧(2)连接坐底锚(3)，四个坐底锚(3)分布在同一水平面位置，相邻两个坐底锚(3)中间通过约束缆(4)连接；
2.如权利要求1所述的一种深海黑烟囱原位探测潜标，其特征在于：所述系固弹簧(2)采用可伸缩弹簧。
3.如权利要求2所述的一种深海黑烟囱原位探测潜标，其特征在于：所述系固弹簧(2)由形状记忆合金制成。
4.如权利要求3所述的一种深海黑烟囱原位探测潜标，其特征在于：收缩后的系固弹簧(2)的长度为原系固弹簧(2)长度的1/10。
5.如权利要求4所述的一种深海黑烟囱原位探测潜标，其特征在于：单根约束缆(4)采用微负浮力轻绳。
6.如权利要求5所述的一种深海黑烟囱原位探测潜标，其特征在于：单根约束缆(4)的长度为未收缩状态下系固弹簧(2)长度的
7.如权利要求6所述的一种深海黑烟囱原位探测潜标，其
8.如权利要求7所述的一种深海黑烟囱原位探测潜标，其特征在于：连接处位于耐压球壳(31)所在水平面内，并且过连接处的垂直面与艉垂直翼(33)之间的夹角为45°。
9.如权利要求8所述的一种深海黑烟囱原位探测潜标，其特征在于：坐底锚(3)为水下负浮力，用于提供坐底锚定力。
10.一种如权利要求9所述的深海黑烟囱原位探测潜标的探测方法，其特征在于：包括如下操作步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种深海黑烟囱原位探测潜标，其特征在于：包括浮标(1)，所述浮标(1)带有正浮力，浮标(1)为探测单元，浮标(1)的底部设置有以浮标(1)垂直轴中心对称的四个连接点，每个连接点安装一根系固弹簧(2)，每根系固弹簧(2)连接坐底锚(3)，四个坐底锚(3)分布在同一水平面位置，相邻两个坐底锚(3)中间通过约束缆(4)连接；
2.如权利要求1所述的一种深海黑烟囱原位探测潜标，其特征在于：所述系固弹簧(2)采用可伸缩弹簧。
3.如权利要求2所述的一种深海黑烟囱原位探测潜标，其特征在于：所述系固弹簧(2)由形状记忆合金制成。
4.如权利要求3所述的一种深海黑烟囱原位探测潜标，其特征在于：收缩后的系固弹簧(2)的长度为原系固弹簧(2)长度的1/10。
5.如权利要求4所述的一种深海黑烟囱原位探...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯康佳，周念福，张文忠，渠继东，
申请(专利权)人：深海技术科学太湖实验室，
类型：发明
国别省市：
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