CN103890613A

CN103890613A - 海床装置的布置

Info

Publication number: CN103890613A
Application number: CN201280046193.3A
Authority: CN
Inventors: H·G·D·高斯林
Original assignee: Go Science Ltd
Current assignee: Mobile Science 2013 Ltd; Mobile Science Group Ltd
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2014-06-25
Also published as: US20140226440A1; BR112014006611A2; EP2810098A2; WO2013041838A2; GB201116285D0; RU2014114437A; WO2013041838A3

Abstract

一种用可潜水交通工具把装置布置在海床的方法，所述交通工具包含一个限定船体轴的船体，沿着船体轴看去，其呈现大体上环形。所述船体包含一个限定了管的内部，所述管两端开口。所述装置安装在船体一个或多个支柱上，所以其放置与所述管对齐或至少部分在所述管内。所述装置被运输到海底安装在船体支柱上，在此过程中水流经过所述管。在所述装置被所述交通工具运输到海床之后，所述装置然后布置在海床上。

Description

海床装置的布置

技术领域

本申请涉及一种布置海床装置的方法，例如地震传感器，潜水交通工具/装置组件合。需要注意的是术语“海床”在这里是一个普通术语，不局限于海的床，而是包括所有大的水、例如海，湖或者河的主体的床。

背景技术

WO2006/106085描述了一种展开地震传感器节点的方法。节点从一个支持船上扔入，其轨迹受自治引导设备的控制。每个节点的轨迹可通过可移动舵或者在节点结构内移置一个电池而受到控制。这种安排的一个问题是节点只能直接在支持船的下面或者附近的一个点展开。

WO02/37140描述了另外一种展开地震传感器节点的方法。节点包括推进鳍，其在海床上转换成耦合和定向单元，所述推进鳍在该海床挖入海底以提高耦合。这种安排的一个问题是节点必须包括一个记录架，动力单元，推进控制单元和浮力控制单元。上述增加节点的重量、成本和复杂度。

US2006/015924描述了一种展开地震传感器节点的进一步方法。在一个实施例中，包含多个节点的搬运器附连于遥控的交通工具（ROV）。遥控的交通工具把节点运输到海床，所述节点从搬运器上搬移放置在该海床上。这个方法的一个问题是需要复杂的搬运器和布置机构。在另一个实施例中，邻近海床的遥控的交通工具与从船延伸的展开线接合。所述展开线用来引导附加于其的节点向下到遥控交通工具，已便“准时”运送到达和放置在海床上。这种安排的一个问题是只能将节点布置在直接在支持船的下面或者附近的一个点。

在WO01/73477中，自主式水下交通工具（AUVs）布置和接收地震传感器节点到海洋底部。每个自主式水下交通工具运送在储存卷轴上的大约缠绕了10km的地震传感器节点和线缆部分。所述线缆和传感器节点从储存卷轴中释放，并布置在海洋底部。这个方法的一个问题是需要一个复杂的存储卷轴和布置机构。

发明内容

本发明的第一个方面提供一种把装置布置在海床的方法，所述方法包括提供能潜水的交通工具，所述交通工具包含限定船体轴的船体，从船体轴看过去其呈现大体上的环状，所述船体的内部限定两端开口的管；将所述装置安装到船体在一个或多个支柱上，从而使得所述装置被放置成同所述管对齐或者至少部分在管内；运输所述安装到船体在支柱上的装置到海床，在这过程中水流过管；并且所述装置被交通工具运输到海床后将其布置到海床上。

本发明的第二个方面提供一种交通工具/装置组件，所述组件包括能潜水的交通工具，所述交通工具具有限定船体轴的船体，从船体轴看过去其呈现大体上的环状，所述船体的内部限定两端开口的管；装置，所述装置可释放地安装到交通工具的船体在一个或多个支柱上并放置成同所述管对齐或者至少部分在管内。

所述装置可被支柱（不是在前就是在后）完全放置在管外，同管对齐。然而所述装置更典型地安装到船体在一个或多个支柱上从而使得所述装置被放置至少部分在管内，最优选地全部在管内。这导致更加紧凑的安排，这种安排使得交通工具/装置组件更易于操纵，装载和将多个组件叠加在一起。

所述装置的布置如下进行：先从支柱上释放装置，然后允许其在重力的作用下掉到海床或者通过其自身的发动动力游到海床。

另选的，当所述装置被布置在海床上时，所述装置可保持安装到船体在支柱上。

所述支柱可主动地将所述装置布置到海床，此时（每个）支柱相对于交通工具的船体向海床运动（例如通过平移或转动）。在这种情况下，所述交通工具优选地在支柱布置装置之前降落在海床上。这种布置模式使得所述装置可以当其被运输到海床时整个放置在管内。

可选地，所述装置可被推进海床。为了透入海床，所述装置优选地包含尖状物，刀片（优选地锯齿状的刀片）或者具有适宜透入海床的锋利边缘或尖端的任何其他部分。在所述交通工具降落到海床上之后，所述装置可利用交通工具的动量和/或者所述支柱被推进海床，从而将所述装置推入海床。

优选地，所述装置被运输到海床，其中所述交通装置的前端和所述装置的前端指向向下。所述交通工具在其到达海床之后执行翻转，以致于交通工具的前端和所述装置的前端都指向向上。然后布置所述装置，使所述交通工具的前端和所述装置的前端指向向上。较佳地，所述交通工具包括双推进向量的推动系统，推动系统包含一对或者多对的推动装置，每对包括可枢转地安装在船体轴的第一侧的第一推进装置和可枢转地安装在船体轴的第二侧的第二推进装置，第二推进装置与所述第一推进装置相对，其中所述装置通过推动装置的指向后面与船体轴对齐的推进向量被运送到海床。其中所述翻转通过枢转所述推动装置使得所述推动装置的推进向量指向相对船体轴为一锐角来执行。优选的，所述推动装置至少部分安装在管内。

所述装置典型地通过可潜水的交通工具从海床取回。

典型地，流过管的水在装置运输到海床的过程中还流过所述装置。

典型地，所述装置当其运输到海床时形成水利的升力，（每个）支柱传递所述水利升力到所述交通工具。

优选的，或是在所述装置已经布置在海床上之后，或是在所述装置布置在海床上的时候，所述交通工具从所述装置移开。所述方法可进一步包括将所述交通工具停放在靠近所述装置的海床上。另选的，所述交通工具可在所述装置布置后返回到水面，把所述装置留在海床上。

优选的，（每个）支柱大体上是刚性的，从而沿着其长度抵抗压缩。这使得（每个）支柱从所述装置到所述船体传递压缩力，或在所述装置运输到海床的时候，或所述装载布置在海床上时。

典型地，在布置所述装置之后和从所述装置移走所述交通工具之前，所述装置从（每个）支柱释放，或者（或每个）支柱从交通工具释放。

（或每个）支柱可进一步包括释放机构用于从所述支柱释放所述装置或者用于从所述交通工具的船体释放所述支柱。例如，（每个）支柱可通过可缩回的销或带状夹联接于所述装置，所述销或所述带状夹能够松开以释放所述装置。

所述装置可在两个或多个支柱上，或者通过单独一个支柱可释放地安装在所述交通工具的所述船体上。其中当只用单个支柱时，所述支柱可包含一对在其末端的指状件，每个指状件被安装到所述装置。

所述装置可以是任何必须布置到海床的装置。例如，所述装置可包括获得数据的传感器，例如地震数据，声音数据，光学数据，化学数据，温度数据，压力数据，盐度数据，或者电磁数据。所获得的数据可储存在传感器中，或者更加优选的，所述方法进一步包括通过柔性系链传送数据到所述交通工具，并且存储所述数据在所述交通工具上。另选的，所述装置可包括通讯节点以替代传感器。

所述装置可包括带有地震检波器和/或水中听音器的地震传感器。最优选的，所述地震传感器包括三个直交定向的地震检波器，有选择的与一个水中听音器结合。

优选的，所述装置通过柔性线缆以及所述支柱联接于所述交通工具。所述线缆可以用于从所述装置到所述交通工具传送数据（和/或反之）和/或所述线缆可以用于把所述装置从海床拖走。

附图说明

现将参照附图描述本发明的实施例，其中：

图1是地震传感器节点的立体图；

图2是传感器节点的后视图；

图3是交通工具/传感器组件的前视图；

图4是交通工具/传感器组件的后视图；

图5是在海床附近交通工具/传感器组件的侧视图；

图6是在海床附近交通工具/传感器组件的立体图；

图7是在海床上交通工具/传感器组件降落尾部朝下的侧视图；

图8是在传感器已经嵌入以后和支柱被释放之前的交通工具/传感器组件的侧视图。

图9是在海床附近的交通工具/传感器组件的侧视图，其中交通工具的部分以截面示出。

图10是在传感器已经嵌入之后和支柱被释放之后的交通工具/传感器组件的侧视图。

图11显示支柱释放机构的放大侧视图。

图12是显示交通工具在传感器旁边停放的立体图。

图13是根据本发明的第二个实施例的交通工具/传感器组件的侧视图，其中部分截面。

图14是承载传感器的支柱和指针的立体图。

图15是在传感器已经嵌入之后和指状件被释放之前的交通工具/传感器组件的侧视图。

图16显示了通过传感器节点阵列获得地震数据的方法。

具体实施方式

地震传感器节点1，如图1-5所示，包括环形支持框架2，用来在其下边缘承载环形裙部3。所述支持框架2和裙部3一起限定中心环形轴并围绕管5，管5在上端和下端开口允许水流过管。所述管5张开，其横截面的面积随管5朝裙部3的切割边缘延伸而增加。

所述管5具有在裙部3附近的第一（下部）端和远离裙部3的第二（上部）端。管5的第一端的横截面面积（由裙部3限定）是管5第二端的横截面面积（由支撑框架2的上部边缘4限定）的2倍多。

Z轴地震检波器传感器16通过4个支柱17安装在管5内。在管5外的环形本体2承载X轴地震检波器传感器8和Y轴地震检波器传感器9。在可选的实施例中（没有显示），X和Y地震检波器传感器可同Z轴地震检波器安装在管内支柱上。支柱17也承载一对测量节点的相对垂直方向的倾斜角的加速度计（没有显示）。

裙部3通过8个支柱14安装在框架2的基底上，在框架2和裙部3之间留出一个开口槽15。。裙部3朝向在其下部周围的切边向外渐锥或者张开。如图1所示，当从相对于环形轴呈一角度的侧面看去，所述切边呈现出一系列向内渐锥带有尖端10的齿。所述切边具有在每对相邻齿之间的弯曲槽口11。

如图2所示，所述裙部也包含一系列肋12和通道13，一系列肋12和通道13朝切边延伸并在切边中止，所以从与环形轴平行的下边看去，切边有波动的形状。每个肋12在齿10的相对应一个中止在其下部边。每个肋12向突脊朝内渐锥，该突脊远离切边延伸，并且如图2所示从下边看去，通道13以弯曲呈现，提供了对剪切波地震能量的聚焦效应。

带有4个支柱7的圈18安装在支持框架2的上部边。所述圈18承载水中听音器传感器6。

如图2所示的尖状物60从地震检波器16向下延伸到一点，该点同齿的尖端10在同一个平面。所述尖状物60与裙部3一起穿入海床，传送剪切波给地震检波器16。压力波通过水中听音器6感应。

数据端口19a与地震检波器16，8，9连接，数据端口（没有显示）与水中听音器6连接。线缆（没有显示）与数据端口连接，传输数据到传感器和/或从传感器传输数据。

图3-9显示根据本发明的第一实施例利用环形可潜水的交通工具将传感器1布置到海床29的方法。所述交通工具具有如图5所示限定了船体轴21的船体20，如图3和4所示，沿船体轴看过去，其呈现出大体上的环形。

一对推进器在船体轴的相对两侧对称安装。推进器包括电动机单元23,24，电动机单元23,24携带容纳在覆盖物70，71中的螺旋器25，26。电动机单元23,24安装在支持部件27，28上，支持部件27，28依次可枢转地安装在船体内部，以致于其可以相对于船体绕着平行于交通工具的俯仰轴的轴旋转360度，因此提供了推力向量的推进力。因此，例如，推进器23，24可以在如图6所示的相同指向的构造与相反指向的构造（没有显示）或成角度的构造（没有显示）之间转动，

在相同指向的构造中，推进器23，24提供推力以推进交通工具朝前并沿着船体轴，在相反指向的构造中，推进器23，24引起交通工具不断地绕着船体轴滚动，在成角度的构造中，推进器23，24的推动向量相同指向并且相对于船体轴以锐角指向。两个无刷直流电动机驱动推进器25，26，两个直流电动机驱动支持部件27，28。

船体20包含2个船首顶部30，31和2个船尾顶部32，33，它们围绕船体外围偏移90度，所以，从如图5所示的一边看过去，船体呈现向后掠；从图5看过去的方向偏移90度看过去，其呈现向前掠。船首顶部30，31在一对点34相遇，船尾顶部32，33在一对点35相遇。

涉及到图3和4，船体20包含一个外部表面20a和一个内部表面20b。船体的内部表面20b限定了一个从交通工具的船首到其船尾的管22，其两端是打开的。涉及到图5，所述管包含一个完全包围的环形部分22a，其在点34之后在点35之前（例如，如图5所示在虚线36，37之间）所述管还具有在船首顶部30，31之间的部分开口的头部部分22b和在船尾顶部32，33之间的部分开口的尾部部分22c。

传感器1被运输到海床，交通工具的船首顶部30，31指向向下，传感器1放置如图5-7所示。传感器被整个放置在管22中，其前端（例如，所述水中听音器6）在所述管的环形部分22a中，其尾部（例如，裙部3）在所述管的尾部部分22c中。这是优选的构造（例如，传感器的头部在交通工具的船首之后，传感器的尾部在交通工具的船尾之前），因为其紧凑并且允许多个交通工具/传感器组件堆叠在一起。然而，支柱可进一步朝后延伸使得部分或全部传感器被放置在所述管外，在船尾顶部32，33之后，与所述管22对齐，这是可能的。当传感器1被运送到海床时，流过管22a，22b，22c的水也流过传感器1。在传感器1的裙部的所述肋12和通道13提供的流体动力的优点在于，所述肋12和通道13充当所谓的“崖沟”（bulffgrooves），使得所述传感器在低速时飞得良好和在滚动时比较稳定。当所述交通工具到达海床，操纵所述推进向量推动系统执行翻转，使得所述交通工具如图5和图6所示定向。所述翻转是需要的，因为在运送到海床过程中所述推动器被放置在传感器1的前面，但是在可选的安排中，所述交通工具可构造成在运送到海床过程中所述推动器放置在传感器1的后面，在这种情况下，翻转就是不需要的。

然后，所述交通工具（通过重力的作用）而落下，直到如图7所示所述交通工具降落在海床29上。注意的是传感器没有延伸到船尾顶部32，33之后的部分，所以在这一点上，所述传感器还没有接触到海床29。当所述交通工具在海床上降落和停留时，所述推动器可被区别地操纵，或者与船体轴有一个角度地操纵，以确保船体轴准确地保持垂直。

传感器1可拆卸地安装到如图8所示的船体20，在一对滑动支柱40，41上。在所述交通工具在海床上降落之后，如图8所示，一对驱动电动机42运转用来相对于船体20向下移动支柱40，41并把所述传感器推入海床。所述支柱纵向刚性，用来沿着其长度方向抵抗压缩和在把传感器推入海床时防止其塌陷。

传感器1在其被运送到海床时产生水利的升力，支柱传递所述水利升力到所述交通工具的船体。所述传感器在其被运输到海床时还产生水利的拖拽阻力，支柱传递所述水利拖拽阻力到所述交通工具。所述传感器具有环形形状和管5，所述管在两端开口，在其被运输到海床时，流经所述交通工具的管22的水还流经所述装置的管4。传感器1的环形形状保证传感器有在低速时相对高的升力与拖拽阻力的比值。优选的，管5的轴大体上与管22的轴平行，虽然如果需要可有一个微小的倾斜角度。

图9具体显示了支柱41之一，另外支柱40相同。支柱41承载在滑动件43上，滑动件43可滑动安装在船体内表面的轨道44内。轨道44具有弯曲的形状，所以当滑动件向下移动时，其微微移动偏离船体轴21。在传感器裙部的齿的尖端10完全被推入海床之后，通过从传感器中的一对孔46撤回一对销45（如图1所示孔46中的一个），如图11所示支柱40，41从传感器1释放。

当销45已经从传感器释放，由于轨道44的弯曲形状，滑动件43已经移动微微偏移，由于这个事实，支柱40，41反弹回船体。支柱被释放以后，如图12所示，推进向量推动系统被操作使交通工具离开海床和将其停靠在传感器1旁边。

当裙部3被支柱推入海床，海床材料进入传感器管5。因为管5的横截面面积在朝向位于其基部的切边的比较大，，当海床材料经过管时，其被管5的锥形截头锥壁向内压缩。管的锥形形状意味着节点的重心低于作为圆柱的节点的重心，因此与圆柱的节点相比增加了节点的稳定性。

节点1呈负浮力，在水中的重量为0.5－1.1kg等级。这有助于压缩通过管的海床材料和激励地震能量与传感器的正耦合。

如图13-15所示根据本发明的第二实施例的交通工具/传感器组件。传感器1在单个支柱50上可释放地安装于船体20，该支柱50通过铰链51枢轴安装在船体。支柱50承载一对指状件52，每个指状件52具有在其末端的可收回的销，用来可释放的夹住传感器1的相对两侧。

在所述交通工具在海床上降落之后，如图15所示，电动机53运行以相对于船体20向下转动支柱50并把传感器推入海床。

在传感器裙部的齿的尖端已经全部被推入海床之后，指状件52通过收回销和/或移开指状件而从传感器1释放。在支柱被释放之后，推进向量推动系统运行，使交通工具运动离开海床并将其停靠在传感器1旁边。

取代转动臂50以布置传感器，交通工具可以运送到海床，其中臂50在图15的位置。

图16显示通过传感器1获取地震数据的方法。传感器1是多个这种传感器1，1a，1b等其中之一，这些传感器从水面船62布置，每个节点1，1a，1b通过其自己专门的可潜水交通工具被运输到海床29。

随后从水面船62发射声音脉冲61来执行地震勘测。每个传感器然后接收来自海床的地震波63，其通过裙部3和尖状物60传送到船载地震检波器和水中听音器。地震数据然后可通过地震传感器16，8，9，21得到，并通过柔性线缆50，51（如图12所示）传送给交通工具并存储到交通工具上。剪切波通过压缩的海床材料并且还通过裙部3和支持框架2传送到地震检波器16，8，9。

尽管以上参照一个或多个较佳实施例描述了本发明，但应理解到在不脱离如在所附权利要求书中限定的本发明的范围的情况下，可作各种改变或修改。

Claims

1.一种把装置布置到海床的方法，包括：

提供可潜水的交通工具，所述交通工具具有船体，所述船体限定船体轴，并且沿着船体轴看去呈现大体上环形，所述船体有限定了管的内部，所述管在两端开口；

安装所述装置到船体在一个或者多个支柱上，使得所述装置放置成与所述管对齐或者至少部分在管内；

运输所述装置到海床，其中所述装置安装于船体在所述支柱上，在这过程中水流经所述管；

在所述装置被所述交通工具运输到海床之后，把所述装置布置在海床上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述装置布置在海床上时保持安装于船体并在所述支柱上。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，

所述装置利用所述交通工具将所述装置推入海床的动量布置在海床上。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，

所述（每个）支柱将所述装置布置在海床上，并在这过程中相对于交通工具的船体朝向海床运动。

5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括在用（每个）支柱将装置布置在海床上之前，所述交通工具降落在海床上。

6.根据前面任一权利要求所述的方法，进一步包括：

运输所述装置到海床，其中所述交通工具的前端和所述装置的前端指向向下；

在所述交通工具到达海床之后，其执行一个翻转，使得所述交通工具的前端和所述装置的前端都指向向上；

将所述装置布置到海床，其中所述交通工具的前端和所述装置的前端指向向上。

7.根据权利要求6所述的方法，其中

所述交通工具包含双推进向量的推动系统，所述推动系统包含一对或者多对的推动装置，每对包括枢轴安装在船体轴的第一侧的第一推动装置和枢轴安装在船体轴的第二侧的第二推动装置，所述第二推动装置与所述第一推动装置相对，其中所述装置被运送到海床，而推动装置的推进向量指向后面与船体轴对齐；其中，

所述翻转通过枢转所述推动装置使得其推进向量相对所述船体轴指向一锐角。

8.根据前面任一权利要求所述的方法，进一步包括用所述可潜水交通工具从海床取回所述装置。

9.根据前面任一权利要求所述的方法，其中

所述装置具有带有管的环形形状，所述管在两端开口；其中流经所述交通工具的所述管的水还在所述装置运输到海床中流经所述装置的所述管。

10.根据前面任一权利要求所述的方法，其中

所述装置安装于所述船体在一个或者多个支柱上，使得其至少部分放置在所述管内。

11.根据权利要求10所述的方法，其中

所述装置安装于所述船体在一个或者多个支柱上，使得其全部放置在所述管内。

12.根据前面任一权利要求所述的方法，进一步包括，在所述装置嵌入到海床之后和把所述交通工具移离所述装置之前，从所述支柱释放所述装置，或者从所述交通工具释放所述支柱。

13.根据权利要求5所述的方法，其中

所述交通工具包括双推进向量的推动系统，其包括一对或者多对的推动装置，每对包括可枢转地安装在船体轴第一侧的第一推动装置和可枢转地安装在船体轴第二侧的第二推动装置，所述第二推动装置与所述第一推动装置相对；其中

所述推动装置有区别地和/或相对船体轴呈一角度地运行，以确保所述交通工具降落在海床，而其船体轴在想要的方位。

14.一种从海床获得地震数据的方法，该方法包括根据前面任一权利要求所述的方法将传感器布置到海床，并且通过已经布置在海床上的所述传感器获取来自海床的地震数据。

15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括通过柔性脐带式线缆将地震数据从所述传感器传输到所述交通工具。

16.根据权利要求14和15所述的方法，其中

通过用所述柔性脐带式线缆拖曳所述交通工具后面的所述传感器而从所述海床取回所述传感器。

17.一种交通工具/装置组件，包括：

能潜水的交通工具，所述交通工具具有限定船体轴的船体，从船体轴看过去其呈现大体上的环状，船体内部限定两端开口的管；以及

装置，所述装置可释放地安装于所述交通工具的船体在一个或多个支柱上，并放置成与所述管对齐或者至少部分在管内。

18.根据权利要求17所述的组件，其中

所述交通工具包括双推进向量的推动系统，所述推动系统包括一对或者多对推动装置，每对包括可枢转地安装在船体轴的第一侧的第一推动装置和可枢转地安装在船体轴的第二侧的第二推动装置，所述第二推动装置与所述第一推动装置相对，其中推动装置能够在第一结构和第二结构之间转动，在第一结构，所述推动装置的推进向量指向后面与船体轴对齐，在第二结构，其推进向量相对船体轴指向一锐角。

19.根据权利要求17或18所述的组件，其中

（或每个）支柱相对所述交通工具的船体运动，其中

所述交通工具进一步包括驱动装置，以使（或每个）支柱相对所述交通工具的船体运动以将装置布置在海床上。

20.根据权利要求17到19任一权利要求所述的组件，其中

（每个）支柱进一步包括释放机构，用于从所述支柱释放所述装置或者用于从所述交通工具的船体释放所述支柱。