CN102637039B - 海洋拖曳线阵三翼定位方法 - Google Patents
海洋拖曳线阵三翼定位方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102637039B CN102637039B CN 201210117522 CN201210117522A CN102637039B CN 102637039 B CN102637039 B CN 102637039B CN 201210117522 CN201210117522 CN 201210117522 CN 201210117522 A CN201210117522 A CN 201210117522A CN 102637039 B CN102637039 B CN 102637039B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wing plate
- line array
- communication
- tow line
- control module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
本发明属于海洋监测技术领域，特别涉及一种海洋地震拖揽定位的装置及对定位的方法。其公开了一种海洋拖曳线阵三翼定位装置，其将深度控制装置与水平控制装置结合在一起，包括：安装在壳体(1)内的姿态传感器(2)，通讯及控制单元，备用电池单元(4)，翼板驱动单元(6)，电源单元(7)，压力传感器(8)，通讯线圈(9)，安装在所述壳体(1)底部的垂直翼板(5)，以及安装在所述壳体(1)两侧的两个水平翼板(10)；该定位装置主要利用翼板相对于水流运动时产生升力的原理，通过控制翼板的攻角来控制翼板水平方向和垂直方向所受作用力，进而来调节拖缆的位置。
Description
技术领域
本发明属于海洋监测技术领域，特别涉及一种海洋地震拖揽定位的方法。
背景技术
为了提高海洋地震勘探的效率及地震数据的精度，要求地震勘探船拖曳的电缆数量越来越多，其相邻电缆之间的间距也越来越小，因此对于阵形参数的控制要求越来越严格，阵形参数主要包括电缆深度、电缆直线度、各个电缆的间距以及电缆相对于拖船航迹的偏移程度等。而当海洋拖曳系统在水中拖曳运动时，常常由于自身负浮力、海流、拖缆几何形状差异等种种原因将会使其偏离其预期的深度和航向或呈弯曲状态，这种曲线形状必将使得系统的测量精度降低，在多个系统并行拖曳时，弯曲的拖缆还有可能导致系统各部件因距离过近而出现缠绕、扭结并从而损坏设备的现象。因此需要对拖缆进行位置控制，以使多根电缆同时作业时，不仅工作在设定深度，并且不会相互缠绕，保持较好的阵形。同时，当拖缆阵形保持较好时，也减少了加密发射的需要，减小了地震勘探的成本。
现有的定位装置的主要缺点是：1)在现有的外挂式装置中，深度控制装置与水平控制装置分离，因此不仅会使系统变得非常庞大、费用昂贵，而且会增加系统的流体噪声；2)在非外挂式装置中，只能实现垂直位置和水平位置的耦合控制，因此当仅需改变拖缆的垂直或者水平位置时，必然会影响到另一个方向的位置；3)仅靠电池组供电，工作寿命较短。
发明内容
本发明的目的是：提供一种克服上述缺陷的海洋拖曳线阵三翼定位方法。
本发明的技术方案是：一种海洋拖曳线阵三翼定位装置，它通过两个连接平台与拖缆进行连接，它包括：安装在壳体内的姿态传感器，通讯及控制单元，备用电池单元，翼板驱动单元，电源单元，以及安装在所述壳体的头部外端的压力传感器和通讯线圈，安装在所述壳体底部的垂直翼板，以及安装在所述壳体两侧同一平面的两个水平翼板；电源单元为海洋拖曳线阵三翼定位装置提供电力，备用电池单元监视电源单元的工作状态，当电源单元发生故障时，由备用电池单元为海洋拖曳线阵三翼定位装置提供电力；
所述壳体的材质为聚氨酯，其内部的骨架由玻璃纤维混合环氧树脂构成；
所述翼板驱动单元包括垂直翼板和两个水平翼板的三套执行机构；三套所述执行机构均包括：编码器,与所述编码器连接的执行电机，与所述执行电机连接的减速器，与所述减速器连接的联轴器；其中，两个所述水平翼板的执行机构完全相同，通过丝杠，螺母，推杆传动，推杆控制水平翼板；所述垂直翼板采用蜗轮，蜗杆传动，蜗杆控制垂直翼板，所述两个水平翼板水平俯仰运动，进行深度调节，所述垂直翼板垂直水平面运动，进行水平调节；
所述通讯线圈收集所述姿态传感器和所述压力传感器的感应信息，通过射频方式与拖揽中的通讯线圈通信；
所述通讯及控制单元接收通过所述通讯线圈9传递的来自拖船综合控制台的指令，驱动所述翼板驱动单元，调节所述垂直翼板与水平翼板的角度；或者通讯及控制单元的自平衡模式下，调节所述垂直翼板与水平翼板的角度，使得所述海洋拖曳线阵三翼定位装置合力矩为零。
一种海洋拖曳线阵三翼定位装置的定位方法，它基于上述的一种海洋拖曳线阵三翼定位装置，并包括以下步骤：
1）多个海洋拖曳线阵三翼定位装置等间距的通过所述连接平台串联在所述拖缆上，拖船尾部连接多条拖缆；
2）预先在拖船上的综合控制台对每条拖缆上的每个海洋拖曳线阵三翼定位装置进行水平及深度位置数据的设定；
3）所述海洋拖曳线阵三翼定位装置内部安装的所述压力传感器和所述姿态传感器将探测到的信号通过通讯线圈传递给所述综合控制台中的监控模块，所述监控模块对所述海洋拖曳线阵三翼定位装置的深度、航向及相邻拖缆之间的相对距离进行实时监测，并通过平均测量值的方式得出每条拖缆的位置信息；
4）所述监控模块将监测到的数据与预先设置的工作位置数据进行对比，若数据不吻合，则通过所述综合控制台中的控制模块给所述海洋拖曳线阵三翼定位装置的通讯线圈下发调整指令；
5）所述通讯线圈将指令传送到通讯及控制单元，通讯及控制单元驱动所述翼板驱动单元，调节所述垂直翼板与水平翼板的角度；通过控制翼板驱动单元中的执行电机的速度、转动方向、启停位置即可控制翼板的角速度、攻角增减和攻角大小；
6）当所述监控模块将监测到的数据与预先设置的工作位置数据吻合时，综合控制台的控制模块对所述海洋拖曳线阵三翼定位装置的通讯及控制单元发送指令，所述海洋拖曳线阵三翼定位装置转为自平衡模式。
有益效果：1）本发明利用翼板相对于水流运动时产生升力的原理，通过控制翼板的攻角来控制翼板水平方向和垂直方向所受作用力，进而来调节拖揽的位置，将深度控制装置和水平控制装置有机的集成在一起，实现了深度控制与水平控制一体化；2）其垂直翼板与水平翼板由各自的执行机构分别控制，深度控制与水平控制既能分别控制也能耦合控制；3）备用电源单元在电源单元无法正常提供电力时，为本发明供电，提高了安全保障性能。
附图说明
图1为本发明组成示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明翼板驱动单元结构示意图；
图4为本发明使用状态示意图；
图5为本发明翼板调节受力示意图；
图6为本发明信号传递示意图。
其中，1―壳体 2―姿态传感器 3―通讯及控制单元 4―备用电池单元 5―垂直翼板6―翼板驱动单元 7―电源单元 8―压力传感器 9―通讯线圈 10―水平翼板 11-连接平台601-编码器 602-执行电机 603-减速器 604-联轴器。
具体实施方式
实施例1.参见附图1、3，一种海洋拖曳线阵三翼定位装置，它通过两个连接平台11与拖缆进行连接，它包括：安装在壳体1内的姿态传感器2，通讯及控制单元3，备用电池单元4，翼板驱动单元6，电源单元7，以及安装在所述壳体1的头部外端的压力传感器8和通讯线圈9，安装在所述壳体1底部的垂直翼板5，以及安装在所述壳体1两侧同一平面的两个水平翼板10；电源单元7为海洋拖曳线阵三翼定位装置提供电力，备用电池单元4监视电源单元7的工作状态，当电源单元7发生故障时，由备用电池单元4为海洋拖曳线阵三翼定位装置提供电力；
所述壳体1的材质为聚氨酯，其内部的骨架由玻璃纤维混合环氧树脂构成；
参见附图2所述翼板驱动单元6包括垂直翼板5和两个水平翼板10的三套执行机构；三套所述执行机构均包括：编码器601,与所述编码器601连接的执行电机602，与所述执行电机602连接的减速器603，与所述减速器603连接的联轴器604；其中，两个所述水平翼板10的执行机构完全相同，通过丝杠，螺母，推杆传动，推杆控制水平翼板10；所述垂直翼板采用蜗轮，蜗杆传动，蜗杆控制垂直翼板5，所述两个水平翼板10水平俯仰运动，进行深度调节，所述垂直翼板5垂直水平面运动，进行水平调节；
所述通讯线圈9收集所述姿态传感器2和所述压力传感器8的感应信息，通过射频方式与拖揽中的通讯线圈通信；
所述通讯及控制单元3接收通过所述通讯线圈9传递的来自拖船综合控制台的指令，驱动所述翼板驱动单元6，调节所述垂直翼板5与水平翼板10的角度；或者通讯及控制单元3的自平衡模式下，调节所述垂直翼板5与水平翼板10的角度，使得所述海洋拖曳线阵三翼定位装置合力矩为零；
所述电源单元7安有水涡轮发电机，其将拖揽运动时和海水产生的相对水流能量转换为驱动发电机的机械能，水涡轮机作为原动机带动发电机发电，经电源模块转换后提供直流电。
实施例2.一种海洋拖曳线阵三翼定位装置的定位方法，它基于如实施例1所述的一种海洋拖曳线阵三翼定位装置，并包括以下步骤：
1）多个海洋拖曳线阵三翼定位装置等间距的通过所述连接平台11串联在所述拖缆上，拖船尾部连接多条拖缆；
2）预先在拖船上的综合控制台对每条拖缆上的每个海洋拖曳线阵三翼定位装置进行水平及深度位置数据的设定；
3）所述海洋拖曳线阵三翼定位装置内部安装的所述压力传感器8和所述姿态传感器2将探测到的信号通过通讯线圈9传递给所述综合控制台中的监控模块，所述监控模块对所述海洋拖曳线阵三翼定位装置的深度、航向及相邻拖缆之间的相对距离进行实时监测，并通过平均测量值的方式得出每条拖缆的位置信息；
4）所述监控模块将监测到的数据与预先设置的工作位置数据进行对比，若数据不吻合，则通过所述综合控制台中的控制模块给所述海洋拖曳线阵三翼定位装置的通讯线圈9下发调整指令；
5）所述通讯线圈9将指令传送到通讯及控制单元3，通讯及控制单元3驱动所述翼板驱动单元6，调节所述垂直翼板5与水平翼板10的角度；通过控制翼板驱动单元6中的执行电机602的速度、转动方向、启停位置即可控制翼板的角速度、攻角增减和攻角大小；
需要对海洋拖曳线阵三翼定位装置进行深度调节时，由综合控制台中的控制模块给所述海洋拖曳线阵三翼定位装置的通讯线圈9下发调整指令，所述通讯线圈9将指令传送到通讯及控制单元3，通讯及控制单元3驱动所述翼板驱动单元6，调节所述垂直翼板5与水平翼板10的角度，两个水平翼板10联动进行深度调节，垂直翼板5差动调节以使本发明装置处于平衡状态；
需要对海洋拖曳线阵三翼定位装置进行水平调节时，由综合控制台中的控制模块给所述海洋拖曳线阵三翼定位装置的通讯线圈9下发调整指令，所述通讯线圈9将指令传送到通讯及控制单元3，通讯及控制单元3驱动所述翼板驱动单元6，调节所述垂直翼板5与水平翼板10的角度，水平翼板10摆动进行水平位置调节，水平翼板10差动调节以使本发明装置处于平衡状态；
6）当所述监控模块将监测到的数据与预先设置的工作位置数据吻合时，综合控制台的控制模块对所述海洋拖曳线阵三翼定位装置的通讯及控制单元3发送指令，所述海洋拖曳线阵三翼定位装置转为自平衡模式；
如图5所示，在自平衡模式下，通讯及控制单元3控制翼板驱动单元6中的三套执行电机602，使得垂直翼板5与水平翼板10所受力矩到垂直翼板5与水平翼板10正上方的拖缆轴线交点O的合力矩为零，即F1、F2及F绕点o的合力矩为零。
Claims (1)
1.一种海洋拖曳线阵三翼定位装置的定位方法，它基于一种海洋拖曳线阵三翼定位装置，该装置通过两个连接平台（11）与拖缆进行连接，它包括：安装在壳体（1）内的姿态传感器（2），通讯及控制单元（3），备用电池单元（4），翼板驱动单元（6），电源单元（7），以及安装在所述壳体（1）的头部外端的压力传感器（8）和通讯线圈（9），安装在所述壳体（1）底部的垂直翼板（5），以及安装在所述壳体（1）两侧同一平面的两个水平翼板（10）；电源单元（7）为海洋拖曳线阵三翼定位装置提供电力，备用电池单元（4）监视电源单元（7）的工作状态，当电源单元（7）发生故障时，由备用电池单元（4）为海洋拖曳线阵三翼定位装置提供电力；
所述壳体(1)的材质为聚氨酯，其内部的骨架由玻璃纤维混合环氧树脂构成；
所述翼板驱动单元（6）包括垂直翼板（5）和两个水平翼板（10）的三套执行机构；三套所述执行机构均包括：编码器（601）,与所述编码器（601）连接的执行电机（602），与所述执行电机（602）连接的减速器（603），与所述减速器（603）连接的联轴器（604）；其中，两个所述水平翼板（10）的执行机构完全相同，通过丝杠，螺母，推杆传动，推杆控制水平翼板（10）；所述垂直翼板采用蜗轮，蜗杆传动，蜗杆控制垂直翼板（5），所述两个水平翼板（10）水平俯仰运动，进行深度调节，所述垂直翼板（5）垂直水平面运动，进行水平调节；
所述通讯线圈（9）收集所述姿态传感器（2）和所述压力传感器（8）的感应信息，通过射频方式与拖揽中的通讯线圈通信；
所述通讯及控制单元（3）接收通过所述通讯线圈（9）传递的来自拖船综合控制台的指令，驱动所述翼板驱动单元（6），调节所述垂直翼板（5）与水平翼板（10）的角度；或者通讯及控制单元（3）的自平衡模式下，调节所述垂直翼板（5）与水平翼板（10）的角度，使得所述海洋拖曳线阵三翼定位装置合力矩为零；
所述方法包括如下步骤：
1）多个海洋拖曳线阵三翼定位装置等间距的通过所述连接平台（11）串联在所述拖缆上，拖船尾部连接多条拖缆；
2）预先在拖船上的综合控制台对每条拖缆上的每个海洋拖曳线阵三翼定位装置进行水平及深度位置数据的设定；
3）所述海洋拖曳线阵三翼定位装置内部安装的所述压力传感器（8）和所述姿态传感器（2）将探测到的信号通过通讯线圈（9）传递给所述综合控制台中的监控模块，所述监控模块对所述海洋拖曳线阵三翼定位装置的深度、航向及相邻拖缆之间的相对距离进行实时监测，并通过平均测量值的方式得出每条拖缆的位置信息；
4）所述监控模块将监测到的数据与预先设置的工作位置数据进行对比，若数据不吻合，则通过所述综合控制台中的控制模块给所述海洋拖曳线阵三翼定位装置的通讯线圈（9）下发调整指令；
5）所述通讯线圈（9）将指令传送到通讯及控制单元（3），通讯及控制单元（3）驱动所述翼板驱动单元（6），调节所述垂直翼板（5）与水平翼板（10）的角度；通过控制翼板驱动单元（6）中的执行电机（602）的速度、转动方向、启停位置即可控制翼板的角速度、攻角增减和攻角大小；
需要对海洋拖曳线阵三翼定位装置进行深度调节时，由综合控制台中的控制模块给所述海洋拖曳线阵三翼定位装置的通讯线圈（9）下发调整指令，所述通讯线圈（9）将指令传送到通讯及控制单元（3），通讯及控制单元（3）驱动所述翼板驱动单元（6），调节所述垂直翼板（5）与水平翼板（10）的角度，两个水平翼板（10）联动进行深度调节，垂直翼板（5）差动调节以使本发明装置处于平衡状态；
需要对海洋拖曳线阵三翼定位装置进行水平调节时，由综合控制台中的控制模块给所述海洋拖曳线阵三翼定位装置的通讯线圈（9）下发调整指令，所述通讯线圈（9）将指令传送到通讯及控制单元（3），通讯及控制单元（3）驱动所述翼板驱动单元（6），调节所述垂直翼板（5）与水平翼板（10）的角度，水平翼板（10）摆动进行水平位置调节，水平翼板（10）差动调节以使本发明装置处于平衡状态；
在自平衡模式下，通讯及控制单元（3）控制翼板驱动单元（6）中的三套执行电机（602），使得垂直翼板（5）与水平翼板（10）所受力矩到垂直翼板（5）与水平翼板（10）正上方的拖缆轴线交点的合力矩为零；
6）当所述监控模块将监测到的数据与预先设置的工作位置数据吻合时，综合控制台的控制模块对所述海洋拖曳线阵三翼定位装置的通讯及控制单元（3）发送指令，所述海洋拖曳线阵三翼定位装置转为自平衡模式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201210117522 CN102637039B (zh) | 2012-04-19 | 2012-04-19 | 海洋拖曳线阵三翼定位方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201210117522 CN102637039B (zh) | 2012-04-19 | 2012-04-19 | 海洋拖曳线阵三翼定位方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102637039A CN102637039A (zh) | 2012-08-15 |
| CN102637039B true CN102637039B (zh) | 2013-09-18 |
Family
ID=46621453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201210117522 Expired - Fee Related CN102637039B (zh) | 2012-04-19 | 2012-04-19 | 海洋拖曳线阵三翼定位方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102637039B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102826208B (zh) * | 2012-08-30 | 2015-12-30 | 刘雁春 | 高精度海洋磁力测量拖曳装置 |
| CN103061963B (zh) * | 2013-01-14 | 2015-06-17 | 北京华恒海惠海洋能有限责任公司 | 主动偏航系统、控制方法和波浪发电装置 |
| CN103543748B (zh) * | 2013-10-11 | 2016-02-03 | 中国船舶重工集团公司第七一〇研究所 | 水下拖体姿态控制方法 |
| CN104731115B (zh) * | 2015-01-26 | 2018-06-26 | 中国海洋石油总公司 | 一种海洋拖曳线阵控制装置 |
| CN106970421A (zh) * | 2017-04-06 | 2017-07-21 | 中国海洋石油总公司 | 一种拖缆尾标装置及其控制方法 |
| CN109633659B (zh) * | 2019-01-19 | 2023-03-24 | 天津大学 | 细小型声呐阵列系统、及结合无人船实现水下监测的装置 |
| CN114509074B (zh) * | 2022-02-06 | 2023-06-30 | 西北工业大学 | 一种在洋流补偿下进行航位推算的水下滑翔机定位方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6439512B1 (en) * | 2000-08-24 | 2002-08-27 | Hr Textron, Inc. | All-hydraulic powered horizontal stabilizer trim control surface position control system |
| CN2682429Y (zh) * | 2004-02-10 | 2005-03-02 | 中国船舶重工集团公司第七二六研究所 | 一种数字化拖曳线列阵装置 |
| CN1924613B (zh) * | 2006-10-11 | 2010-05-12 | 中国船舶重工集团公司第七一○研究所 | 海洋拖曳线阵三翼平衡展开装置及翼板攻角零度的确定方法 |
| CN1932554B (zh) * | 2006-10-11 | 2010-05-12 | 中国海洋石油总公司 | 海洋拖曳线阵双翼自动定深装置 |
| CN101039131A (zh) * | 2007-05-21 | 2007-09-19 | 中国船舶重工集团公司第七一○研究所 | 海洋拖曳线阵射频通信及馈电方法 |
-
2012
- 2012-04-19 CN CN 201210117522 patent/CN102637039B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102637039A (zh) | 2012-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102637039B (zh) | 海洋拖曳线阵三翼定位方法 | |
| EP2295792B1 (en) | A submersible plant | |
| US7933163B2 (en) | Method and system for controlling the position of marine seismic streamers | |
| EP2229596B1 (en) | Device for controlling the position of a instrument cable towed in water | |
| US20140246862A1 (en) | Airborne wind energy system | |
| CN103910053A (zh) | 无人测控船及无人测控系统 | |
| WO2010134997A1 (en) | Tethered system for power generation | |
| CN110268156A (zh) | 使用浮力的能量风筝绞车 | |
| CN102439286A (zh) | 水下涡轮机控制的改进 | |
| EP3645864B1 (en) | Wave powered generator | |
| Driscoll et al. | A 20 kW open ocean current test turbine | |
| Cermelli et al. | Experimental measurements of WindFloat 1 prototype responses and comparison with numerical model | |
| Trslić et al. | Long term, inspection class ROV deployment approach for remote monitoring and inspection | |
| US10465657B2 (en) | Methods and systems for controlling motion of floating ground station | |
| CN101320271A (zh) | 海洋拖曳线阵高精度航向控制方法 | |
| CN111038648A (zh) | 一种水利工程管理用智能测量装置 | |
| CN203864985U (zh) | 无人测控船及无人测控系统 | |
| CN101726756B (zh) | 转动型海洋地震拖缆位置控制器 | |
| CN104731115B (zh) | 一种海洋拖曳线阵控制装置 | |
| CN1924613B (zh) | 海洋拖曳线阵三翼平衡展开装置及翼板攻角零度的确定方法 | |
| Schmehl | Kiting for wind power | |
| CN203230529U (zh) | 主动偏航系统和波浪发电装置 | |
| CN1924614A (zh) | 海洋拖曳线阵双翼自平衡展开装置 | |
| CN103061963B (zh) | 主动偏航系统、控制方法和波浪发电装置 | |
| EP1879053B1 (en) | Method and system for controlling the position of marine seismic streamers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20120815 Assignee: Qingdao Hisun Ocean Equipment Co., Ltd. Assignor: No.710 Inst. China Ship Heavy Industry Group Corp Contract record no.: 2014370000115 Denomination of invention: Ocean towed line array three-wing positioning method Granted publication date: 20130918 License type: Exclusive License Record date: 20140704 |
|
| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130918 Termination date: 20180419 |