一种海底气泡发生模拟装置的制作方法

本实用新型属于海洋勘探技术领域，具体涉及一种海底气泡发生模拟装置。

背景技术：

天然气水合物是一种新型的潜在能源，是石油、天然气之后最佳替代清洁能源，主要分布于海底沉积物和陆上永久冻土带中。在地壳动力作用下，天然气水合物地壳内部向上运移，通过空隙、裂隙或断层等运移通道穿过海底沉积层以渗漏或喷涌形式进入海水，形成海底气泡羽状流，在水合物贮存区域上覆海水中经常发现气泡羽状流，海底气泡羽状流是识别天然气水合物的重要标志。多波束测深仪、浅地层剖面仪、侧扫声纳等设备均可以探测，真实环境下的海底渗漏水合物气体往往以点状小范围存在，调查较难发现。为了研究从已知到未知，利用模拟的海底气泡羽状流，进行测试对比和试验，有利于提高海底水合物渗漏识别精度，提高海底水合物探测准确性，还可以满足相关探测仪器测试需求，提供模拟气泡发生装置，也可用于海洋试验场，提供海底气泡源，用于测试、改进和提高仪器设备探测性能。申请号为201720105376.8的中国专利公开了一种海底气幕发生器，但是该装置不能固定于海底，不能模拟不同海洋环境和地质条件下，不同海底气泡、海底羽状流。

技术实现要素：

针对现有技术中没有在真实海底环境下模拟海底气泡的装置的问题，本实用新型提供一种海底气泡发生模拟装置，该装置能够在真实海地环境下模拟海底气泡的产生，促进海底水合物等探测技术发展。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种海底气泡发生模拟装置，包括供气装置、气泡发生器、浮体、声学释放器和配重块；

所述供气装置包括依次连接的高压储气罐、减压阀和高压气管；

所述气泡发生器包括排气喷头，排气喷头的下方连接锥形容器，锥形容器内填充砂砾石，锥形容器的尾部设置直管，直管与高压气管连接；

所述浮体包括第一浮体和第二浮体，第一浮体设置在三角支架中，所述三角支架包括上层板和下层板，上层板和下层板之间形成容纳第一浮体的空间，所述上层板上固定设置气泡发生器，气泡发生器的上方设置监测设备；三角支架的底部通过缆绳连接声学释放器，缆绳上设置第二浮体和挂环，所述挂环的两端分别设置在第二浮体的两侧；

所述声学释放器的下方连接配重块。

进一步的，所述排气喷头上设置多个排气孔，排气孔无规则排列。

进一步的，所述海底气泡发生模拟装置上搭载定位信标，所述定位信标设在三角支架上。

进一步的，所述监测设备为流速传感器、压力传感器、摄像设备或者烃类气体传感器等，可根据实际需要选用。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

本实用新型的海底气泡发生装置能够准确沉放到预定海区的海底附近，模拟从近海底释放气泡气流,通过底部漏斗形排气装置，将气体通过砂砾石层向上扩散形成小面积渗漏出露，使海底气泡生成效果上与真实海底底羽状流接近。能够持续稳定的产生气泡，气泡的形态可控，可监测，并且能够回收，实现装置的重复利用。能够为海底浅层气探测、海底水合物泄漏探测、海底冷泉探测、海底管道泄漏、海底羽状流、海底水合物资源调查提供已知气源，对相关海洋调查设备提供测试及对比数据，为海洋环境效应评价和海洋资源勘查服务。

附图说明

图1为实施例1海底气泡发生模拟装置的结构示意图；

图2为实施例1供气装置的结构示意图；

图3为实施例1气泡发生器的结构示意图；

图4为实施例1三角支架的结构示意图；

图5为实施例2海底气泡发生模拟装置的结构示意图。

图中：1-船，2-供气装置，21-高压储气罐，22-减压阀，3-高压气管，4-三角支架及监测设备，41-三角支架，42-固定环，43-卡套接头，44-定位信标，45-探照灯，46-摄像头，47-气泡发生器，471-砂砾石锥形容器，472-排气喷头，473-砂砾石填充层，48-烃类含量检测仪，49-钢管，5-第一浮体，6-挂环，7-第二浮体，8-声学释放器，9-配重块，10-海面，11-海底。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图对本实用新型做进一步详细说明。

实施例1

本实施例提供一种海底气泡发生模拟装置，如图1所示，包括供气装置2、气泡发生器47、第一浮体5、第二浮体7、三角支架41、声学释放器8和配重块9，供气装置2连接气泡发生器47，第一浮体5设置在三角支架41中，第二浮体7、声学释放器8和配重块9依次连接。

供气装置2为水上设备，提供气体，如图2所示，包括依次连接的高压储气罐21、减压阀22和高压气管3。高压储气罐21内储存高压气体，减压阀22安装在高压储气罐2的出口处，通过减压阀调可将阀前较高的气体压力减少至阀后管路所需的水平。

除供气装置2之外的其他设备为水下设备。

如图3所示，气泡发生器47包括花洒状的排气喷头472，排气喷头472的下方连接锥形容器471，锥形容器内填充砂砾石473，排气喷头的尾部设置耐腐蚀的钢管49，钢管49与高压气管3连接。排气喷头472上设置单个孔或者多个孔。当设置多个排气孔时，优选排气孔以不规则的形式排列。气体从高压气管进入砂砾石层，然后从排气喷头排出，模拟气泡从海底表层渗漏情况。排气喷头472与锥形容器471之间以可拆卸方式固定连接，以方便更换砂砾石。

为了使水下设备位置相对固定，该模拟装置上设置了浮体。浮体包括第一浮体5和第二浮体7，第一浮体5设置在三角支架41中。如图4所示，三角支架41包括上层板、下层板和三根连接杆，上层板和下层板之间形成容纳第一浮体的空间，上层板上设置气泡发生器卡位，用于固定设置气泡发生器。气泡发生器的上方连接杆上分别设置探照灯45、摄像头46、定位信标44和烃类含量检测传感器48。三角支架41的三个脚上设置固定环42，固定环用于系缆绳。如图1所示，缆绳上连接声学释放器8，声学释放器8连接配重块9，声学释放器8接收到释放指令后，能够脱钩释放水泥配重。缆绳上设置第二浮体7和挂环6，挂环6的两端分别设置在第二浮体7的两侧。

第一浮体5为空心的，可充气，起到向上浮力的作用，浮力大于气泡发生装置47、三角支架及监测设备4的重力。第二浮体7也为空心结构，产生的浮力大于声学释放器8和缆绳及其附属设备的重力，小于配重块9的重力。工作时，配重块9与两个浮体共同作用，使气泡发生装置能够稳定的沉放在海地的固定区域内。当回收设备时，在浮体的带动下，设备顺利浮到水面。

本实施例提供的模拟装置需要搭载船只或平台工作，要求工作水深大于30m，船只到达预定海区后停泊，先进行水下设备连接，水下设备连接完成后连接甲板设备，将高压气管与高压储气罐连接，甲板端拖缆固定，系统连接完成后将水下设备沉入预定海底区域，贮存的甲烷气或空气通过减压阀、气管、砂砾石层、排气孔，在海水中释放，缓慢产生气泡或气流，附带的压力、海流、烃类含量检测传感器等监测设备收集相应的数据。

实施例2

本实施例提供另一种海底气泡发生模拟装置，与实施例1不同之处在于供气装置设置2在水下，如图5所示，高压储气罐21为挂载式气瓶，设在第二浮体7上方的缆绳上。这种模拟不需要搭载的船只或平台工作，因此，操作更简单，应用范围更广。测试完成后，甲板声纳控制器发出释放指令，声学释放器释放水泥配重块，水下设备在浮力作用下浮出水面，船上后甲板工作人员回收水下设备。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。