CN104731115A - 一种海洋拖曳线阵控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋拖曳线阵控制装置，包括：耐压壳体、通讯部件、翼板、声学接收器、电路部件、驱动部件、电源部件、堵头、锁紧机构。电路部件接收通讯部件测得的拖缆当前深度值和声学接收器接收的拖揽发出的声波信号并分别处理获得拖缆当前深度信息、缆型信息，采集位罗经测得的当前横滚值、俯仰值及航向值，处理后得到本装置的姿态信息，并通过通讯部件将上述信息发送到船舱控制室；通讯部件将船舱控制室根据上述信息计算得到的翼板角度下发给电路部件。电路部件接收角度控制命令，通过驱动部件控制翼板转到设定角度。通过本发明方案，能够自动定位并控制采集电缆的间距、深度，使采集电缆始终保持设定的阵形，保证地震采集作业顺利进行。

Description

一种海洋拖曳线阵控制装置

技术领域

本发明涉及海洋石油地震勘探技术领域，尤其是一种海洋拖曳线阵控制装置。

背景技术

目前，海洋地震勘探通常是通过人工激发地震波，由拖曳在物探船后面的数条采集拖缆接收地层反射波。按照地震作业要求，数条采集拖缆之间需要在横向(海平面)上保持设定间距，纵向(平行于航向且垂直于海平面的平面)上沉放并保持在海面下一定深度。随着科技的进步，物探船拖曳的采集拖缆数量越来越多，对拖缆形状要求也越来越严格；因此需要具有定位、深度及横向控制功能的一体化控制装置来调节拖缆的缆形、保障采集作业的顺利进行。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种海洋拖曳线阵控制装置，能够自动定位、控制采集电缆的间距、深度，使采集电缆始终保持设定的阵形，保证地震采集作业顺利进行。

为了达到上述目的，一种海洋拖曳线阵控制装置，该装置包括：耐压壳体、通讯部件、翼板、声学接收器、电路部件、驱动部件、电源部件、堵头、锁紧机构。

锁紧机构，用于固定连接耐压壳体与拖揽。

耐压壳体，用于固定、支撑其他部件，并保持内部水密。

电源部件，用于为海洋拖曳线阵控制装置供电。

通讯部件，用于通过位于通讯部件中的深度传感器测得拖缆的当前深度值；并将当前深度值发送给电路部件。

声学接收器，用于接收拖揽发出的声波信号，并将声波信号发送给电路部件。

电路部件，用于接收当前深度值和声波信号；对当前深度值进行处理获得拖缆的当前深度信息；对声波信号进行处理，生成可提供拖缆的缆型信息的测距信号，并采集位于电路部件上的罗经测得的当前横滚值、俯仰值及航向值，处理后得到海洋拖曳线阵控制装置的姿态信息。

通讯部件，还用于将处理后的拖缆的当前深度信息、缆型信息、海洋拖曳线阵控制装置的姿态信息发送到船舱控制室；并且将船舱控制室通过将拖缆的缆型信息、深度信息、海洋拖曳线阵控制装置的姿态信息与预定的目标信息进行对比之后，计算得到的海洋拖曳线阵控制装置的纵向控制翼板、横向控制翼板需要转动的翼板角度下发给电路部件。

电路部件，还用于接收通讯部件下发的角度控制命令，通过驱动部件控制各个翼板转到设定角度。

驱动部件，用于接收到电路部件的控制信息后，将电机的旋转运动减速并变换成直线运动，将直线运动再变换成翼板的旋转运动。

翼板，用于根据电路部件发送的角度信息调节自身角度。

优选地，耐压壳体包括圆筒形状的主体，主体内部依次装配堵头、电源部件、驱动部件、电路部件和声学接收器。

堵头及声学接收器分别安装在耐压壳体的两端，其上各安装有密封圈，用于耐压壳体的主体的内腔的密封。

耐压壳体还包括位于耐压壳体外部的两个凸台，以及位于两个凸台中间的安装平面；两个凸台用于装配锁紧机构，安装平面用于安装通信部件。

其中，堵头及声学接收器通过螺钉固定在耐压壳体的主体的内部。

优选地，驱动部件包括：驱动部件外壳、通讯部件接插件、电路板接插件及电源接插件。

驱动部件外壳是具有4道密封槽的圆筒结构，用于安装并固定驱动部件的各个组成零件。

电路板接插件位于驱动部件一端，用于与电路部件连接。

电源接插件位于驱动部件的另一端，用于与电源部件连接。

通讯部件接插件位于驱动部件的圆筒外表面上，用于与通讯部件连接。

驱动部件还包括：三套各自独立的执行机构。

执行机构包括依次连接的编码器、电机、减速器、联轴器、丝杠、螺母、翼板轴、电机外壳。

翼板包括两个纵向控制翼板和一个横向控制翼板，两个纵向控制翼板包括左纵向控制翼板和右纵向控制翼板；三套各自独立的执行机构分别用于控制左纵向控制翼板、右纵向控制翼板和横向控制翼板。

优选地，翼板轴位于耐压壳体的中部，通过挡环安装在耐压壳体上，翼板轴为拨叉结构，左纵向控制翼板的翼板轴与右纵向控制翼板的翼板轴成90度夹角，横向控制翼板的翼板轴竖直向下，与左纵向控制翼板的翼板轴和右纵向控制翼板的翼板轴分别成135度夹角，3个翼板轴分别与三套执行机构连接；左纵向控制翼板、右纵向控制翼板和横向控制翼板分别固定连接在以尾部为圆心做转动的左纵向控制翼板的翼板轴、右纵向控制翼板的翼板轴和横向控制翼板的翼板轴的一端，翼板轴的另一端分别置于三套独立的执行机构中的螺母的挡槽内。

其中，横向控制翼板内具有配重铅块。

优选地，编码器、电机、减速器装在电机的外壳的一端孔口内，减速器的输出轴通过联轴器与丝杠轴的一端连接，丝杠轴的另一端与螺母连接，螺母的外壳上有挡槽，翼板轴的端部的拨杆位于所述挡槽内，螺母的外壳远离丝杠的一端装有顶簧。

优选地，通信部件包括：通讯部件壳体、通信线圈、深度传感器、第二接插件。

通信线圈安装在通信部件壳体的靠近锁紧机构中的第一锁紧机构一端的上孔内，深度传感器安装在靠近第一锁紧机构的一端的下孔内，通信线圈及深度传感器的信号线通过通信部件壳体上的孔与通信部件上的第二接插件连接。

优选地，海洋拖曳线阵控制装置通过卡环固定于采集拖缆上；卡环由锁紧机构固定，锁紧机构包括第一锁紧机构和第二锁紧机构；第一锁紧机构布置在耐压壳体上的远离声学接收器的一端，第二锁紧机构布置在耐压壳体的中部。

本发明还提出一种基于海洋拖曳线阵控制装置的控制方法，该方法包括：

通过声学接收器接收拖揽发出的声波信号并将声波信号发送给电路部件，经电路部件处理后生成提供拖缆的缆型信息的测距信号。

通过位于通信部件中的深度传感器测得所述拖缆当前深度值，并将当前深度值发送给电路部件，经电路部件处理后得到拖缆的当前深度信息。

通过位于电路部件上的罗经测得当前横滚值、俯仰值及航向值，经电路部件采集处理后得到海洋拖曳线阵控制装置的姿态信息。

将上述的当前拖缆的缆型信息、深度信息、海洋拖曳线阵控制装置的姿态信息处理后通过通信部件发送到船舱控制室。

船舱控制室获得当前拖缆的缆型信息、深度信息、海洋拖曳线阵控制装置的姿态信息，并与预定的目标信息进行对比，计算海洋拖曳线阵控制装置的纵向控制翼板、横向控制翼板需要转动的翼板角度。

通过通信部件将翼板角度的命令下发给电路部件，电路部件通过驱动部件控制各个翼板转到设定角度，并且在纵向控制翼板、横向控制翼板的转动作用下产生纵向控制力及横向控制力，控制拖缆向设定方向运动。

优选地，电路部件通过驱动部件控制各个翼板转到设定角度是指：电路部件根据命令使电机驱动执行机构改变横向控制翼板和纵向控制翼板的攻角，产生使海洋拖曳线阵控制装置向设定方向运动的流体动力，流体动力驱动海洋拖曳线阵控制装置运动到设定的横向及纵向位置。

其中，一个横向控制翼板和两个纵向控制翼板的攻角的大小根据计算得到的角度独立进行控制。

优选地，电机驱动执行机构改变横向控制翼板和纵向控制翼板的攻角是指：

当所述执行机构收到电路部件发来的控制指令时，电机经过减速器、联轴器带动丝杠旋转，丝杠的旋转运动变为与其连接的螺母的直线运动，推动螺母向左或者向右运动；当螺母向左或者向右运动时，推动与其连接的翼板轴绕其轴线旋转，翼板轴的旋转带动固定其上的翼板转动产生攻角变化。

其中，通过控制电机的速度、转动方向、起停位置控制所述翼板的角速度、攻角增减和攻角大小。

与现有技术相比，本发明包括：耐压壳体、通讯部件、翼板、声学接收器、电路部件、驱动部件、电源部件、堵头、锁紧机构。锁紧机构，用于固定连接耐压壳体与拖揽。耐压壳体，用于固定、支撑其他部件，并保持内部水密。电源部件，用于为海洋拖曳线阵控制装置供电。通讯部件，用于通过位于通讯部件中的深度传感器测得拖缆的当前深度值；并将当前深度值发送给电路部件。声学接收器，用于接收拖揽发出的声波信号，并将声波信号发送给电路部件。电路部件，用于接收当前深度值和声波信号；对当前深度值进行处理获得拖缆的当前深度信息；对声波信号进行处理，生成可提供拖缆的缆型信息的测距信号，并采集位于电路部件上的罗经测得的当前横滚值、俯仰值及航向值，处理后得到海洋拖曳线阵控制装置的姿态信息。通讯部件，还用于将处理后的拖缆的当前深度信息、缆型信息、海洋拖曳线阵控制装置的姿态信息发送到船舱控制室；并且将船舱控制室通过将拖缆的缆型信息、深度信息、海洋拖曳线阵控制装置的姿态信息与预定的目标信息进行对比之后，计算得到的海洋拖曳线阵控制装置的纵向控制翼板、横向控制翼板需要转动的翼板角度下发给电路部件。电路部件，还用于接收通讯部件下发的角度控制命令，通过驱动部件控制各个翼板转到设定角度。驱动部件，用于接收到电路部件的控制信息后，将电机的旋转运动减速并变换成直线运动，将直线运动再变换成翼板的旋转运动。翼板，用于根据电路部件发送的角度信息调节自身角度。通过本发明的方案，能够自动定位、控制采集电缆的间距、深度，使采集电缆始终保持设定的阵形，保证地震采集作业顺利进行。

附图说明

下面对本发明实施例中的附图进行说明，实施例中的附图是用于对本发明的进一步理解，与说明书一起用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限制。

图1为本发明海洋拖曳线阵控制装置的主视图；

图2为本发明海洋拖曳线阵控制装置的驱动部件剖视图；

图3为本发明海洋拖曳线阵控制装置的执行机构剖视图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为本发明海洋拖曳线阵控制装置的安装方式；

图6为本发明海洋拖曳线阵控制装置的平衡原理图；

图7为本发明海洋拖曳线阵控制装置的实施例。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述，并不能用来限制本发明的保护范围。

本发明提出了一种海洋拖曳线阵控制装置，如图1所示，该装置整体为流线型，包括：耐压壳体01、通讯部件02、翼板03、声学接收器04、电路部件05、驱动部件06、电源部件07、堵头08、锁紧机构09。

锁紧机构09，用于固定连接耐压壳体与拖揽。

耐压壳体01，是本装置中所有部件的安装平台，用于固定、支撑其他部件，并保持内部水密。

优选地，耐压壳体01包括圆筒形状的主体011，主体011内部依次装配堵头、电源部件07、驱动部件06、电路部件05和声学接收器04。

堵头08及声学接收器04分别安装在耐压壳体01的两端，其上各安装有密封圈，用于耐压壳体01的主体011的内腔的密封。

耐压壳体01还包括位于耐压壳体01外部的两个凸台012，以及位于两个凸台012中间的安装平面013；两个凸台012用于装配锁紧机构09，安装平面013用于安装通信部件02。

其中，堵头08及声学接收器04通过螺钉固定在耐压壳体01的主体的内部。

本装置的耐压壳体01采用工程塑料聚氨脂，圆筒内的主体011为碳纤维内衬，这种结构不但使装置质量轻、防海水腐蚀、抗冲击、弹性好，而且圆筒内的主体011具有较高的强度和刚度，不会碰撞变形。

电源部件07，用于为海洋拖曳线阵控制装置供电。

优选地，电源部件07为圆筒形结构，电源部件07包括塑料外壳071、电源072以及连接器073，电源072安装在塑料外壳071的内部，连接器073安装在塑料外壳071的端部，电源部件07通过连接器073与驱动部件06相连。

通讯部件02，用于通过位于通讯部件02中的深度传感器测得拖缆的当前深度值；并将当前深度值发送给电路部件05。

优选地，通信部件02包括：通讯部件壳体021、通信线圈022、深度传感器023、第二接插件024。

通信线圈022安装在通信部件02的壳体的靠近锁紧机构09中的第一锁紧机构091一端的上孔内，深度传感器023安装在靠近第一锁紧机构091的一端的下孔内，通信线圈022及深度传感器023的信号线通过通信部件02壳体上的孔与通信部件02上的第二接插件024连接。

声学接收器04，用于接收拖揽发出的声波信号，并将声波信号发送给电路部件05。

优选地，声学接收器04包括：接收器041、顶销042、弹簧043；声学接收器04通过其圆周上的螺钉与耐压壳体01连接。

电路部件05，用于接收当前深度值和声波信号；对当前深度值进行处理获得拖缆的当前深度信息；对声波信号进行处理，生成可提供拖缆的缆型信息的测距信号，并采集位于电路部件上的罗经测得的当前横滚值、俯仰值及航向值，处理后得到海洋拖曳线阵控制装置的姿态信息。

通讯部件02，还用于将处理后的拖缆的当前深度信息、缆型信息、海洋拖曳线阵控制装置的姿态信息发送到船舱控制室；并且将船舱控制室通过将拖缆的缆型信息、深度信息、海洋拖曳线阵控制装置的姿态信息与预定的目标信息进行对比之后，计算得到的海洋拖曳线阵控制装置的纵向控制翼板、横向控制翼板需要转动的翼板角度下发给电路部件05。

电路部件05，还用于接收通讯部件02下发的角度控制命令，通过驱动部件06控制各个翼板03转到设定角度。

优选地，电路部件05通过第一接插件051与其驱动部件06连接；电路部件05包括端盖052、电路板支架053、电路板054。

驱动部件06，用于接收到电路部件05的控制信息后，将电机的旋转运动减速并变换成直线运动，将直线运动再变换成翼板的旋转运动；控制各个所述翼板转到设定角度。

翼板03，用于根据电路部件05发送的角度信息调节自身角度，从而调节控制目标的间距、深度，对拖曳线阵进行定位、横向和纵向的自动调节控制。

优选地，驱动部件06包括：驱动部件外壳061、通讯部件接插件062、电路板接插件063及电源接插件064。

驱动部件外壳061是具有4道密封槽的圆筒结构，用于安装并固定驱动部件06的各个组成零件。

电路板接插件063位于驱动部件06一端，用于与电路部件05连接。

电源接插件064位于驱动部件06的另一端，用于与电源部件07连接。

通讯部件接插件062位于驱动部件06的圆筒外表面上，用于与通讯部件02连接。

驱动部件06还包括：三套各自独立的执行机构065。

执行机构065包括依次连接的编码器0651、电机0652、减速器0653、联轴器0654、丝杠0655、螺母0656、翼板轴0657、电机外壳0658。

翼板03包括两个纵向控制翼板031和一个横向控制翼板032，两个纵向控制翼板包括左纵向控制翼板0311和右纵向控制翼板0312；三套各自独立的执行机构065分别用于控制左纵向控制翼板0311、右纵向控制翼板0312和横向控制翼板032。

优选地，翼板轴0657位于耐压壳体的中部，通过挡环安装在耐压壳体上，翼板轴为拨叉结构，左纵向控制翼板0311、右纵向控制翼板0312和横向控制翼板032分别安装在各自的翼板轴上，左纵向控制翼板的翼板轴06570与右纵向控制翼板的翼板轴06571之间成90度夹角，横向控制翼板的翼板轴06572竖直向下，与左纵向控制翼板的翼板轴06570和右纵向控制翼板的翼板轴06571分别成135度夹角，3个翼板轴分别与三套执行机构065连接；左纵向控制翼板0311、右纵向控制翼板0312和横向控制翼板032分别固定连接在以尾部为圆心做转动的左纵向控制翼板的翼板轴06570、右纵向控制翼板的翼板轴06571和横向控制翼板的翼板轴06572的一端，翼板轴0657的另一端分别置于三套独立的执行机构065中的螺母0656的挡槽内。

其中，横向控制翼板032内具有配重铅块，使本装置在水中保持竖直状态。本装置外形左右对称，上轻下重，当本装置放到水里时，可使横向控制翼板032保持竖直状态。并且本装置的翼板03都采用复合材料，翼板03外形对称并进行了平衡配重设计，可保证在海洋中工作时纵向控制翼板呈垂直位置工作。

优选地，编码器0651、电机0652、减速器0653装在电机的外壳的一端孔口内，减速器0653的输出轴通过联轴器0654与丝杠0655的丝杠轴的一端连接，丝杠轴的另一端与螺母0656连接，螺母0656的外壳上有挡槽，翼板轴的端部的拨杆位于所述挡槽内，螺母0656的外壳远离丝杠0655的一端装有顶簧。

优选地，海洋拖曳线阵控制装置通过卡环固定于采集拖缆上；卡环由锁紧机构09固定，锁紧机构09包括第一锁紧机构091和第二锁紧机构092；第一锁紧机构091布置在耐压壳体01上的远离声学接收器的一端，第二锁紧机构布置在耐压壳体的中部。

本发明还提出一种基于海洋拖曳线阵控制装置的控制方法，该方法包括：

通过声学接收器接收拖揽发出的声波信号并将声波信号发送给电路部件，经电路部件处理后生成提供拖缆的缆型信息的测距信号。

通过位于通信部件中的深度传感器测得所述拖缆当前深度值，并将当前深度值发送给电路部件，经电路部件处理后得到拖缆的当前深度信息。

通过位于电路部件上的罗经测得当前横滚值、俯仰值及航向值，经电路部件采集处理后得到海洋拖曳线阵控制装置的姿态信息。

将上述的当前拖缆的缆型信息、深度信息、海洋拖曳线阵控制装置的姿态信息处理后通过通信部件发送到船舱控制室。

船舱控制室获得当前拖缆的缆型信息、深度信息、海洋拖曳线阵控制装置的姿态信息，并与预定的目标信息进行对比，计算海洋拖曳线阵控制装置的纵向控制翼板、横向控制翼板需要转动的翼板角度。

通过通信部件将翼板角度的命令下发给电路部件，电路部件通过驱动部件控制各个翼板转到设定角度，并且在纵向控制翼板、横向控制翼板的转动作用下产生纵向控制力及横向控制力，控制拖缆向设定方向运动。

优选地，电路部件通过驱动部件控制各个翼板转到设定角度是指：电路部件根据命令使电机驱动执行机构改变横向控制翼板和纵向控制翼板的攻角，产生使海洋拖曳线阵控制装置向设定方向运动的流体动力，流体动力驱动海洋拖曳线阵控制装置运动到设定的横向及纵向位置。

其中，一个横向控制翼板和两个纵向控制翼板的攻角的大小根据计算得到的角度独立进行控制。

优选地，电机驱动执行机构改变横向控制翼板和纵向控制翼板的攻角是指：

当所述执行机构收到电路部件发来的控制指令时，电机经过减速器、联轴器带动丝杠旋转，丝杠的旋转运动变为与其连接的螺母的直线运动，推动螺母向左或者向右运动；当螺母向左或者向右运动时，推动与其连接的翼板轴绕其轴线旋转，翼板轴的旋转带动固定其上的翼板转动产生攻角变化。

其中，通过控制电机的速度、转动方向、起停位置控制所述翼板的角速度、攻角增减和攻角大小。

下面结合附图，通过具体实施方式详细介绍本发明。

本海洋拖曳线阵一体化控制装置的安装方式如图5所示，其中1为采集拖缆、2为安装环、3为本发明装置，本装置外挂安装后可绕拖缆沿拖缆轴线自由转动，本装置为外挂式装置，整体采用流线型设计，以减小拖曳式产生的流体噪声。

图6为本装置的平衡原理图，上位机通过分析计算得到各翼板的攻角，驱动部件驱动翼板达到所需攻角，一体化装置受力如图6所示。根据力的合成与分解定理，纵向力F_Y＝-(F₁″+F₂″)，横向力F_X＝-F₁'+F₂'-F₃，转矩M＝F₁L₁-F₂L₂-F₃L₃+M_{当前静力矩}。

图1为本装置的主视图，其主要包括耐压壳体01、通讯部件02、翼板03(包括横向控制翼板032和纵向控制翼板031)、声学接收器04、电路部件05、驱动部件06、电源部件07、堵头08、锁紧机构09。当船舱控制室内的控制器通过通信线圈设定本发明的一体化海洋拖曳线阵控制装置的横向、纵向位置时，控制器发出指令，电机驱动执行机构来改变横向控制翼板和纵向控制翼板的攻角，产生使得本装置向设定方向运动的流体动力，使本装置运动到设定的横向及纵向位置。

本装置采用多重密封技术，使其可以在水下长时间可靠工作。耐压壳体01是本装置中所有部件的安装平台，其内部各部件采用模块化设计，翼板03采用美国NACA系列翼型，翼板03通过支撑转轴活动安装在耐压壳体01的相应位置上，执行机构065主要包括依次连接执行电机0652、减速器0653、联轴器0654、丝杠0655、螺母0656、带有拨叉的翼板轴0657，执行机构065的输出端与翼板03连接，翼板03由垂直方向的横向控制翼板032和两个成90度的纵向控制翼板031组成，锁紧机构09是展开装置与拖缆上的安装环之间的锁紧连接装置。

图2为本发明装置驱动部件剖视图。

如图3、4所示，执行机构065主要包括依次连接的编码器0651、电机0652、减速器0653、联轴器0654、丝杠0655、螺母0656、翼板轴0657、电机外壳0658。三套独立的执行机构065分别控制左纵向控制翼板0311、右纵向控制翼板0312、横向控制翼板032。当执行机构065收到电路部件05发来的控制指令时，电机0652经过减速器0653、联轴器0654带动丝杠0655旋转，丝杠0655的旋转运动变为与其连接的螺母0656的直线运动，推动螺母0656向左或者向右运动，螺母0656的外壳上具有挡槽，翼板轴0657端部的拨叉结构位于挡槽内，翼板轴0657可绕其轴线进行旋转运动。当螺母0656向左或者向右运动时，推动与其连接的翼板轴0657绕其轴线旋转，翼板轴0657的旋转带动固定其上的翼板03转动产生攻角变化。控制电机0652的速度、转动方向、起停位置可控制翼板的角速度、攻角增减和攻角大小。

图4分别为执行机构中的A-A剖视图，当丝杠0655在执行电机0652的驱动下作旋转运动时，螺母0656做垂直于纸面的直线运动，其上的翼板03的攻角发生变化。

图7为本发明的一个实施例，1为船载的控制器，2为采集拖缆，3本发明的装置。其工作原理为：当拖船以一定速度前进时，本装置在纵向控制翼板031、横向控制翼板032的作用下产生纵向控制力及横向控制力，使被控制的电缆向设定方向运动。

在执行时会综合设定三个翼板的角度，使得装置的姿态平衡。本装置可绕采集拖缆的轴线自由转动，并且本装置接近零浮力，质量左右对称、重心处于浮心正下方，在静水中靠自身的重力、浮力可保持横向控制翼板032处于竖直位置。

本发明还具有流校准原理：当有侧流时，测流会使本装置姿态发生变化，产生横滚，这时通过船载的控制器会根据当前拖缆的缆型信息、深度信息、本装置的横滚角等信息与目标信息进行对比，根据设定算法计算出本装置的纵向控制翼板031、横向控制翼板032需要转动的翼板角度，从而补偿海流所产生的旋转力矩。

应用本发明的装置进行了初步试验验证，拖缆在3～7节速度范围内，本发明装置能够实现拖缆定位，控制拖缆的横向及纵向位置，并且能保持在允许的范围内。

需要说明的是，以上所述的实施例仅是为了便于本领域的技术人员理解而已，并不用于限制本发明的保护范围，在不脱离本发明的发明构思的前提下，本领域技术人员对本发明所做出的任何显而易见的替换和改进等均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海洋拖曳线阵控制装置，其特征在于，所述装置包括：耐压壳体、通讯部件、翼板、声学接收器、电路部件、驱动部件、电源部件、堵头、锁紧机构；

所述锁紧机构，用于固定连接所述耐压壳体与拖揽；

所述耐压壳体，用于固定、支撑其他部件，并保持内部水密；

所述电源部件，用于为所述海洋拖曳线阵控制装置供电；

所述通讯部件，用于通过位于所述通讯部件中的深度传感器测得所述拖缆的当前深度值；并将所述当前深度值发送给所述电路部件；

所述声学接收器，用于接收所述拖揽发出的声波信号，并将所述声波信号发送给所述电路部件；

所述电路部件，用于接收所述当前深度值和所述声波信号；对所述当前深度值进行处理获得所述拖缆的当前深度信息；对所述声波信号进行处理，生成可提供所述拖缆的缆型信息的测距信号，并采集位于所述电路部件上的罗经测得的当前横滚值、俯仰值及航向值，处理后得到所述海洋拖曳线阵控制装置的姿态信息；

所述通讯部件，还用于将处理后的所述拖缆的当前深度信息、缆型信息、所述海洋拖曳线阵控制装置的姿态信息发送到所述船舱控制室；并且将所述船舱控制室通过将所述拖缆的缆型信息、深度信息、所述海洋拖曳线阵控制装置的姿态信息与预定的目标信息进行对比之后，计算得到的海洋拖曳线阵控制装置的纵向控制翼板、横向控制翼板需要转动的翼板角度下发给所述电路部件；

所述电路部件，还用于接收所述通讯部件下发的所述角度控制命令，通过所述驱动部件控制各个所述翼板转到设定角度；

所述驱动部件，用于接收到所述电路部件的控制信息后，将电机的旋转运动减速并变换成直线运动，将所述直线运动再变换成所述翼板的旋转运动；

所述翼板，用于根据所述电路部件发送的角度信息调节自身角度。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述耐压壳体包括圆筒形状的主体，所述主体内部依次装配所述堵头、所述电源部件、所述驱动部件、所述电路部件和所述声学接收器；

所述堵头及所述声学接收器分别安装在所述耐压壳体的两端，其上各安装有密封圈，用于所述耐压壳体的所述主体的内腔的密封；

所述耐压壳体还包括位于所述耐压壳体外部的两个凸台，以及位于所述两个凸台中间的安装平面；所述两个凸台用于装配锁紧机构，所述安装平面用于安装通信部件；

其中，所述堵头及所述声学接收器通过螺钉固定在所述耐压壳体的所述主体的内部。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动部件包括：驱动部件外壳、通讯部件接插件、电路板接插件及电源接插件；

所述驱动部件外壳是具有4道密封槽的圆筒结构，用于安装并固定所述驱动部件的各个组成零件；

所述电路板接插件位于所述驱动部件一端，用于与所述电路部件连接；

所述电源接插件位于所述驱动部件的另一端，用于与所述电源电源部件连接；

所述通讯部件接插件位于所述驱动部件的圆筒外表面上，用于与所述通讯部件连接；

所述驱动部件还包括：三套各自独立的执行机构；

所述执行机构包括依次连接的编码器、电机、减速器、联轴器、丝杠、螺母、翼板轴、电机外壳；

所述翼板包括两个纵向控制翼板和一个横向控制翼板，所述两个纵向控制翼板包括左纵向控制翼板和右纵向控制翼板；所述三套各自独立的执行机构分别用于控制所述左纵向控制翼板、所述右纵向控制翼板和所述横向控制翼板。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述翼板轴位于所述耐压壳体的中部，通过挡环安装在所述耐压壳体上，所述翼板轴为拨叉结构，所述左纵向控制翼板的翼板轴与所述右纵向控制翼板的翼板轴成90度夹角，所述横向控制翼板的翼板轴竖直向下，与所述左纵向控制翼板的翼板轴和所述右纵向控制翼板的翼板轴分别成135度夹角，3个所述翼板轴分别与所述三套执行机构连接；所述左纵向控制翼板、所述右纵向控制翼板和所述横向控制翼板分别固定连接在以尾部为圆心做转动的所述左纵向控制翼板的翼板轴、所述右纵向控制翼板的翼板轴和所述横向控制翼板的翼板轴的一端，所述翼板轴的另一端分别置于所述三套独立的执行机构中的所述螺母的挡槽内；

其中，所述横向控制翼板内具有配重铅块。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述编码器、所述电机、所述减速器装在所述电机的外壳的一端孔口内，所述减速器的输出轴通过所述联轴器与丝杠轴的一端连接，所述丝杠轴的另一端与所述螺母连接，所述螺母的外壳上有挡槽，所述翼板轴的端部的拨杆位于所述挡槽内，所述螺母的外壳远离所述丝杠的一端装有顶簧。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通信部件包括：通讯部件壳体、通信线圈、深度传感器、第二接插件；

所述通信线圈安装在所述通信部件壳体的靠近所述锁紧机构中的第一锁紧机构一端的上孔内，所述深度传感器安装在靠近所述第一锁紧机构的一端的下孔内，所述通信线圈及所述深度传感器的信号线通过所述通信部件壳体上的孔与所述通信部件上的所述第二接插件连接。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述海洋拖曳线阵控制装置通过卡环固定于采集拖缆上；所述卡环由锁紧机构固定，所述锁紧机构包括第一锁紧机构和第二锁紧机构；所述第一锁紧机构布置在所述耐压壳体上的远离所述声学接收器的一端，所述第二锁紧机构布置在所述耐压壳体的中部。

8.一种基于权利要求1-7任意一项海洋拖曳线阵控制装置的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

通过所述声学接收器接收所述拖揽发出的声波信号并将所述声波信号发送给所述电路部件，经所述电路部件处理后生成提供所述拖缆的缆型信息的测距信号；

通过位于所述通信部件中的深度传感器测得所述拖缆当前深度值，并将所述当前深度值发送给所述电路部件，经所述电路部件处理后得到所述拖缆的当前深度信息；

通过位于所述电路部件上的罗经测得当前横滚值、俯仰值及航向值，经所述电路部件采集处理后得到所述海洋拖曳线阵控制装置的姿态信息；

将上述的当前拖缆的所述缆型信息、深度信息、海洋拖曳线阵控制装置的姿态信息处理后通过所述通信部件发送到所述船舱控制室；

所述船舱控制室获得当前拖缆的缆型信息、深度信息、海洋拖曳线阵控制装置的姿态信息，并与预定的目标信息进行对比，计算海洋拖曳线阵控制装置的纵向控制翼板、横向控制翼板需要转动的翼板角度，

通过通信部件将所述翼板角度的命令下发给电路部件，所述电路部件通过驱动部件控制各个所述翼板转到设定角度，并且在所述纵向控制翼板、所述横向控制翼板的转动作用下产生纵向控制力及横向控制力，控制所述拖缆向设定方向运动。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述电路部件通过驱动部件控制各个所述翼板转到设定角度是指：所述电路部件根据所述命令使电机驱动执行机构改变所述横向控制翼板和所述纵向控制翼板的攻角，产生使所述海洋拖曳线阵控制装置向设定方向运动的流体动力，所述流体动力驱动所述海洋拖曳线阵控制装置运动到设定的横向及纵向位置；

其中，一个所述横向控制翼板和两个所述纵向控制翼板的攻角的大小根据计算得到的角度独立进行控制。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电机驱动执行机构改变所述横向控制翼板和所述纵向控制翼板的攻角是指：

当所述执行机构收到所述电路部件发来的控制指令时，所述电机经过减速器、联轴器带动丝杠旋转，所述丝杠的旋转运动变为与其连接的螺母的直线运动，推动所述螺母向左或者向右运动；当所述螺母向左或者向右运动时，推动与其连接的翼板轴绕其轴线旋转，所述翼板轴的旋转带动固定其上的翼板转动产生攻角变化；

其中，通过控制电机的速度、转动方向、起停位置控制所述翼板的角速度、攻角增减和攻角大小。