CN108802823A - 一种自埋式海底地震仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海洋地震观测设备领域，公开了一种自埋式海底地震仪。自埋式海底地震仪包括地震计模块，地震计模块包括钻头和驱动钻头旋转的驱动组件，钻头内设有腔体，腔体内设有地震计。本发明提供的自埋式海底地震仪将地震计安装在钻头内，在驱动组件的驱动下，钻头旋入海底沉积层内，有效减少了海底底流对地震计的影响，还减少了由于海洋中的长重力波周期性的压迫导致的低频噪音对地震计的影响，提高了地震计采集数据的质量，尤其是水平分量数据的质量。
Description
技术领域
本发明涉及海洋地震观测设备领域，尤其涉及一种自埋式海底地震仪。
背景技术
海底地震仪在研究地壳运动、资源勘探开发、地球内部结构成像、海底动力学过程监测等领域应用广泛。海底地震仪内部的地震计属于高精度的仪器，容易受到外界因素的干扰而影响数据采集的质量，尤其海底底流的影响。分体式海底地震仪尽管在回收率上有了突破，但对于分体式海底地震仪中的地震计在采集数据的质量上，尤其是水平分量的质量上仍然需要进一步提高，这是因为海底底流对于分体式海底地震仪中的地震计的影响并没有完全消除，而且海洋中的长重力波周期性的压迫海底会导致低频噪音，低频噪音也会影响地震计采集数据的质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自埋式海底地震仪，降低了海底底流对地震计的影响，以及减少了由于海洋中的长重力波周期性的压迫导致的低频噪音对地震计的影响，提高了地震计采集数据的质量。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种自埋式海底地震仪，包括地震计模块，所述地震计模块包括钻头和驱动所述钻头旋转的驱动组件，所述钻头内设有腔体，所述腔体内设有地震计。
作为优选技术方案，所述钻头包括钻头本体和与所述钻头本体连接的上端盖；所述驱动组件包括电机，所述电机的电机轴通过联轴器与所述上端盖连接。
作为优选技术方案，所述地震计模块还包括连接座和活动杆，所述连接座套设在所述活动杆上，且所述连接座相对所述活动杆上下移动，所述电机安装在所述连接座上。
作为优选技术方案，还包括安装架，所述安装架包括方形框架，所述框架的一侧设有伸出臂，所述伸出臂包括一端与所述框架连接的斜支撑臂，以及与所述斜支撑臂的另一端连接的横支撑臂，所述斜支撑臂向上倾斜延伸，所述活动杆与所述横支撑臂连接。
作为优选技术方案，所述框架的另一侧设有用于安装主控舱的第一安装部，所述第一安装部包括两端与所述框架连接的U型架，且所述U型架向下倾斜设置，所述U型架上设有第一安装板，所述主控舱通过U型夹固定在所述第一安装板上。
作为优选技术方案，所述框架的中部设有用于安装机械释放器的第二安装部，所述第二安装部包括与所述框架连接的释放器安装架，所述释放器安装架与所述斜支撑臂的倾斜方向相同，且所述释放器安装架向上延伸，所述释放器安装架上设置第二安装板，所述机械释放器通过U型夹固定在所述第二安装板上。
作为优选技术方案，所述框架内所述第二安装部的两侧分别设有用于安装浮力球的第三安装部，所述第三安装部包括多个固定在所述框架的边框上的第三安装板，以及与所述第三安装板连接的浮力球支架。
作为优选技术方案，所述安装架的下部设有配重块，所述机械释放器的底部设有脱钩，所述脱钩通过脱钩绳与所述配重块连接。
作为优选技术方案，所述主控舱内设有控制器和供电电源。
作为优选技术方案，所述地震计通过调平锁紧装置与所述钻头的所述腔体的内壁连接，所述调平锁紧装置用于调节所述地震计的水平度。
本发明的有益效果：本发明提供的自埋式海底地震仪将地震计安装在钻头内，在驱动组件的驱动下，钻头旋入海底沉积层内，有效减少了海底底流对地震计的影响，还减少了由于海洋中的长重力波周期性的压迫导致的低频噪音对地震计的影响，提高了地震计采集数据的质量，尤其是水平分量数据的质量。
附图说明
图1是本发明实施例所述的自埋式海底地震仪的立体结构示意图；
图2是本发明实施例所述的自埋式海底地震仪的主视图；
图3是本发明实施例所述的地震计模块的结构示意图；
图4是本发明实施例所述的地震计模块的剖面图；
图5是本发明实施例所述的安装架结构示意图。
图中：
1、地震计模块；11、钻头；111、钻头本体；112、上端盖；113、密封件；12、驱动组件；121、电机；122、联轴器；13、地震计；14、连接座；141、电机安装板；142、活动杆安装板；143、连接杆；144、套筒；15、活动杆；16、挡板；17、调平锁紧装置；171、调平组件；1711、内平衡环；1712、中间平衡环；1713、外平衡环；172、锁紧组件；
2、安装架；21、框架；22、伸出臂；221、斜支撑臂；222、横支撑臂；23、第一安装部；231、U型架；232、第一安装板；24、第二安装部；241、释放器安装架；2411、第一横杆；2412、第二横杆；2413、V型杆；2414、竖杆；242、第二安装板；2421、U型杆；2422、安装块；25、第三安装部；251、第三安装板；252、浮力球支架；
3、主控舱；4、机械释放器；41、脱钩；42、脱钩绳；5、浮力球；6、配重块。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
如图1-5所示，本实施例提供了一种自埋式海底地震仪，用于天然地震的观测，同时也适合人工震源的观测。该自埋式海底地震仪包括地震计模块1，地震计模块1包括钻头11和驱动钻头11旋转的驱动组件12，钻头11内设有腔体，腔体内设有地震计13。将地震计13安装在钻头11内，在驱动组件12的驱动下，钻头11旋入海底沉积层内，有效减少了海底底流对地震计13的影响，还减少了由于海洋中的长重力波周期性的压迫导致的低频噪音对地震计13的影响，提高了地震计13采集数据的质量，尤其是水平分量数据的质量。
具体地，如图3和图4所示，钻头11包括钻头本体111和上端盖112，上端盖112与钻头本体111连接，以将腔体的开口处密封，且上端盖112与钻头本体111的连接处还设有密封件113，有效地防止了海水等物质进入到腔体内而影响地震计13的正常工作。在本实施例中，密封件113优选O型密封圈，钻头11优选为螺旋式钻头。
驱动组件12包括电机121，电机121的电机轴通过联轴器122与上端盖112连接，电机121旋转驱动钻头11旋转。
地震计模块1还包括连接座14和活动杆15，连接座14套设在活动杆15上，连接座14能相对活动杆15上下移动，电机121安装在连接座14上。在本实施例中，连接座14包括电机安装板141和活动杆安装板142，电机安装板141和活动杆安装板142之间通过多个连接杆143连接，电机安装板141与活动杆安装板142之间形成容纳电机121的空间，电机轴穿过电机安装板141与联轴器122连接。活动杆安装板142上设有套筒144，活动杆15的一端连接有挡板16且置于容纳电机121的空间内，另一端穿过套筒144置于容纳电机121的空间外，钻头11相对活动杆15能上下移动。在其它实施例中，连接座14还可以是其它结构，在此不再叙述。
如图4所示，地震计13通过调平锁紧装置17与钻头11的腔体内壁连接，调平锁紧装置17用于调节地震计13的水平度，在地震计13的倾斜角度超出设置值后，自动调平地震计13。
在本实施例中，调平锁紧装置17包括调平组件171和锁紧组件172。调平组件171包括由内向外依次套设的三个平衡环，相邻两个平衡环之间铰接，三个平衡环分别为内平衡环1711、中间平衡环1712和外平衡环1713，内平衡环1711套设于地震计13外，且地震计13的中心低于内平衡环1711的转动轴线所在的水平面，外平衡环1713与钻头11的腔体内壁固接。锁紧组件172设置于内平衡环1711与中间平衡环1712之间以及中间平衡环1712与外平衡环1713之间。锁紧组件172包括止动环、驱动单元及刹车带，止动环、驱动单元分别设于相邻两个平衡环上，刹车带的一端连接于设有驱动单元的平衡环上，其另一端从止动环一侧的外周壁绕过并连接于驱动单元的输出端；驱动单元能够驱动刹车带抱紧或松开止动环的外周壁使相邻两个平衡环能够相互锁紧或转动。在本实施例中，锁紧组件172为现有技术，其具体结构在此不再详细叙述。此外，调平锁紧装置17还可以是其它结构，在此不再一一赘述。
在采用上述调平锁紧装置17对地震计13进行调平时，在需要进行调平时，通过驱动单元驱动刹车带松开止动环的外周壁使相邻两个平衡环能够相互转动，在地震计13的重力所产生的复原力矩的作用下，三个平衡环之间产生相对转动使得地震计13恢复水平状态，完成对地震计13的自动调平，之后通过驱动单元能够驱动刹车带抱紧止动环的外周壁使相邻两个平衡环能够相互锁紧，实现对地震计13的自动锁紧，大大的提高了地震计13的调平效率以及调平时的便捷性。
如图5所示，自埋式海底地震仪还包括安装架2，安装架2包括方形框架21，框架21的一侧设有用于安装地震计模块1的伸出臂22，框架21的另一侧设有用于安装主控舱3的第一安装部23，框架21的中部设有用于安装机械释放器4的第二安装部24，框架21内第二安装部24的两侧分别设有用于安装浮力球5的第三安装部25。安装架2的结构设计可直接将地震仪的各个部件挂载在安装架2上，实现快速安装，同时各个部件能可靠紧凑地安装在安装架2上，使整个地震仪结构紧凑，方便地震仪的起吊与回收。
具体地，如图2所示，伸出臂22包括一端与框架21连接的斜支撑臂221，以及与斜支撑臂221的另一端连接的横支撑臂222，斜支撑臂221向上且朝向框架21外侧倾斜延伸，置于容纳电机121空间外侧的活动杆15的端部固接在横支撑臂222上。
在本实施例中，如图1和图5所示，第一安装部23包括U型架231，U型架231的两端与框架21连接，U型架231向下倾斜设置，U型架231的两侧以及中部分别设有第一安装板232，且三个第一安装板232上分别开有两个用于安装U型夹的孔，主控舱3通过三个U型夹固定在第一安装板232上。间隔设置三个第一安装板232，减轻了安装架2的重量，使整个地震仪轻量化。在其它实施例中，第一安装部23还可以设置一个第一安装板232，其直接与框架21连接，主控舱3通过U型夹或者其它连接件固定在第一安装板232上，在此不再详细叙述。上述的主控舱3内设有控制器和供电电源。
如图2和图5所示，第二安装部24包括与框架21连接的释放器安装架241，释放器安装架241与斜支撑臂221的倾斜方向相同，且延伸的方向与斜支撑臂221也相同。在本实施例中，释放器安装架241包括第一横杆2411、第二横杆2412和V型杆2413，第一横杆2411的两端与框架21相对的两边框连接，第一横杆2411与框架21的连接处设有竖杆2414，V型杆2413的两端分别与两个竖杆2414连接，第二横杆2412与第一横杆2411平行，且第二横杆2412的两端分别与V型杆2413连接，V型杆2413的尖端部与第二横杆2412之间形成能容纳吊钩起吊地震仪的起吊部。第二安装板242的一端与第一横杆2411连接，另一端与第二横杆2412连接。为了使地震仪轻量化，第二安装板242优选为U型杆2421，在U型杆2421上设置两组或者多组安装块2422，安装块2422上开有孔，机械释放器4通过U型夹固定在安装块2422上。在其它实施例中，第二安装部24还可以是其它结构，在此不再详细叙述。
安装架2的下部设有配重块6，机械释放器4的底部设有脱钩41，脱钩41通过脱钩绳42与配重块6连接。在机械释放器4收到释放命令后，脱钩41解锁与脱钩绳42分离，释放掉配重块6，同时地震计模块1的电机121带动钻头11反转，钻头11从沉积层内旋出，地震仪从海底自由上浮，即可实现地震仪的回收。
如图1和图5所示，第三安装部25包括多个固定在框架21上的第三安装板251，在本实施例中，框架21上安装有四个浮力球5，因此在框架21连接有伸出臂22的边框中部和连接有第一安装部23的边框中部分别设有第三安装板a，此处的第三安装板a上分别开有两个孔，第一横杆2411的两端与框架21的连接处的两侧分别设有第三安装板b，此处的每个第三安装板b上分别开有一个孔。靠近伸出臂22的第三安装板a与第一横杆2411两端靠近伸出臂22一侧的两个第三安装板b配合用于固定两个浮力球支架252，靠近第一安装部23的第三安装板a与第一横杆2411两端靠近第一安装部23一侧的两个第三安装板b配合用于固定另外两个浮力球支架252。浮力球5下部穿过浮力球支架252，且其中部固定在浮力球支架252上，方便安装浮力球5，且通过支架结构固定浮力球5，减小了地震仪的整体重量，方便地震仪的释放与回收。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自埋式海底地震仪，其特征在于，包括地震计模块(1)，所述地震计模块(1)包括钻头(11)和驱动所述钻头(11)旋转的驱动组件(12)，所述钻头(11)内设有腔体，所述腔体内设有地震计(13)。
2.根据权利要求1所述的自埋式海底地震仪，其特征在于，
所述钻头(11)包括钻头本体(111)和与所述钻头本体(111)连接的上端盖(112)；
所述驱动组件(12)包括电机(121)，所述电机(121)的电机轴通过联轴器(122)与所述上端盖(112)连接。
3.根据权利要求2所述的自埋式海底地震仪，其特征在于，所述地震计模块(1)还包括连接座(14)和活动杆(15)，所述连接座(14)套设在所述活动杆(15)上，且所述连接座(14)相对所述活动杆(15)上下移动，所述电机(121)安装在所述连接座(14)上。
4.根据权利要求3所述的自埋式海底地震仪，其特征在于，还包括安装架(2)，所述安装架(2)包括方形框架(21)，所述框架(21)的一侧设有伸出臂(22)，所述伸出臂(22)包括一端与所述框架(21)连接的斜支撑臂(221)，以及与所述斜支撑臂(221)的另一端连接的横支撑臂(222)，所述斜支撑臂(221)向上倾斜延伸，所述活动杆(15)与所述横支撑臂(222)连接。
5.根据权利要求4所述的自埋式海底地震仪，其特征在于，所述框架(21)的另一侧设有用于安装主控舱(3)的第一安装部(23)，所述第一安装部(23)包括两端与所述框架(21)连接的U型架(231)，且所述U型架(231)向下倾斜设置，所述U型架(231)上设有第一安装板(232)，所述主控舱(3)通过U型夹固定在所述第一安装板(232)上。
6.根据权利要求4所述的自埋式海底地震仪，其特征在于，所述框架(21)的中部设有用于安装机械释放器(4)的第二安装部(24)，所述第二安装部(24)包括与所述框架(21)连接的释放器安装架(241)，所述释放器安装架(241)与所述斜支撑臂(221)的倾斜方向相同，且所述释放器安装架(241)向上延伸，所述释放器安装架(241)上设置第二安装板(242)，所述机械释放器(4)通过U型夹固定在所述第二安装板(242)上。
7.根据权利要求6所述的自埋式海底地震仪，其特征在于，所述框架(21)内所述第二安装部(24)的两侧分别设有用于安装浮力球(5)的第三安装部(25)，所述第三安装部(25)包括多个固定在所述框架(21)的边框上的第三安装板(251)，以及与所述第三安装板(251)连接的浮力球支架(252)。
8.根据权利要求6所述的自埋式海底地震仪，其特征在于，所述安装架(2)的下部设有配重块(6)，所述机械释放器(4)的底部设有脱钩(41)，所述脱钩(41)通过脱钩绳(42)与所述配重块(6)连接。
9.根据权利要求5所述的自埋式海底地震仪，其特征在于，所述主控舱(3)内设有控制器和供电电源。
10.根据权利要求1所述的自埋式海底地震仪，其特征在于，所述地震计(13)通过调平锁紧装置(17)与所述钻头(11)的所述腔体的内壁连接，所述调平锁紧装置(17)用于调节所述地震计(13)的水平度。
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Application publication date: 20181113 Assignee: Shenzhen Heman Marine Technology Co.,Ltd. Assignor: Southern University of Science and Technology Contract record no.: X2021990000518 Denomination of invention: A self buried seabed seismograph License type: Exclusive License Record date: 20210823 |
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