CN110525588B - 一种基于海床基式的陡坡波流测量装置及部署方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于海床基式的陡坡波流测量装置及部署方法，包括锚系，所述锚系的结构为：包括第一锚链，所述第一锚链的一端安装第一锚爪，另一端安装第二锚爪，安装第二锚爪处的第一锚链再连接第二锚链，所述第二锚链的端头安装有末端连接件，所述末端连接件处安装有浮力装置，所述浮力装置的结构为：包括浮力筒，所述浮力筒的内部设置有支架，所述支架的一端固定有ADCP，支架的另一端固定有声学释放器，所述声学释放器上固定有舱绳，舱绳伸出浮力筒，并在浮力筒的外围从上往下依次缠绕多圈，最后在浮力筒的底部连接末端连接件。解决了陡坡处的波流测量装置布放的安全性问题，确保了测量稳定性和数据准确性，并且考虑了回收可靠性。

Description

一种基于海床基式的陡坡波流测量装置及部署方法
技术领域
本发明涉及水下姿态监测技术领域，尤其是一种基于海床基式的陡坡波流测量装置及部署方法。
背景技术
声学多普勒流速剖面仪(英文：Acoustic Doppler Current Profilers，简称：ADCP)是一种利用声学多普勒效应测量水流剖面流速的仪器。ADCP包括一种自容式ADCP，自容式ADCP安装在水底，由固定的坐底式支架支撑固定，这种坐底式支架固定的安装方式是一种比较常用且可靠的安装方式，坐底式ADCP本身不易晃动，能够保证数据测量的准确性，且不易受外界自然条件的影响，部署之后不需要进行短期检测和维护。
海底陡坡地形导致流向流速的变化很大且伴有垂向流和横向流，是国际上研究的重点方向。运用ADCP进行陡坡波流监测是一种较为便捷的方式。然而在实际部署过程中，由于陡坡的复杂特殊地形，导致常规的坐底式ADCP的支架无法具备平稳的坐姿，若坐底支架在陡坡处的倾斜角度过大或者侧翻，固定在坐底式支架上的ADCP的测量结果则会出现较大的误差，甚至导致测量的数据无效。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种基于海床基式的陡坡波流测量装置及部署方法，从而可以方便的完成陡坡波流的测量，通过新的部署方法保证了陡坡处的锚链可沿陡坡平整展开，确保整个锚系的正常效用。
本发明所采用的技术方案如下：
一种基于海床基式的陡坡波流测量装置，包括锚系，所述锚系的结构为：包括第一锚链，所述第一锚链的一端安装第一锚爪，另一端安装第二锚爪，安装第二锚爪处的第一锚链再连接第二锚链，所述第二锚链的端头安装有末端连接件，所述末端连接件处安装有浮力装置，所述浮力装置的结构为：包括浮力筒，所述浮力筒的内部设置有支架，所述支架的一端固定有ADCP，支架的另一端固定有声学释放器，所述声学释放器上固定有舱绳，舱绳伸出浮力筒，并在浮力筒的外围从上往下依次缠绕多圈，最后在浮力筒的底部连接末端连接件。
其进一步技术方案在于：
所述第一锚爪、第一锚链和第二锚爪串联连接组成双锚结构。
所述末端连接件为圆环结构。
锚系布放在浅坡或平缓水域及陡坡处，用于连接浮力装置。
ADCP测量陡坡处的波流。
一种基于海床基式的陡坡波流测量装置的部署方法，包括如下操作步骤：
步骤一：完成基于海床基式的陡坡波流测量装置的安装与连接；
步骤二：在部署水域依次设置第一控制点、第二控制点和第三控制点；工作船到达第一控制点处后，工作船利用吊机顺着浅水或缓坡延伸至陡坡的方向进行浅水或缓坡水域第一锚爪、第一锚链和第二锚爪的部署，随后缓慢释放锚链第二锚链；
步骤三：工作船拖带第二锚链缓慢移位至第二控制点处，即陡坡布放位置的水面；
步骤四：在所述第三控制点处挂一根缆绳，将缆绳对折穿过与所述布放在陡坡处的末端连接件；
步骤五：在所述第二控制点处，由工作船利用吊机将所述第二锚链和浮力装置一起吊放至海平面；
步骤六：人员操作，解开吊机；
步骤七：人员操作，同步缓慢释放所述第三控制点处的缆绳，将末端连接件随第二锚链以及浮力装置一起放入水中；
步骤八：待第二锚链以及浮力装置在陡坡处部署完成后，将所述第三控制点处的缆绳收回；
步骤九：利用吊机将浮力装置和锚系收回。
作为上述技术方案的进一步改进：
缆绳的长度大于陡坡部署水深处的三倍。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，采用浮力装置安装ADCP，由于浮力装置净浮力大，可以始终保持ADCP垂直向上，解决了ADCP在陡坡处测量时的倾斜问题(普通三脚架之类的ADCP海床基结构在海底可能倾斜)，可有效保证流速剖面数据和波高数据的高质量。
本发明所述的浮力装置，大大降低了海流的冲击和拖曳造成的摆动和噪音，适合于陡坡处复杂多变海流环境的运用；
本发明通过浮力装置剩余空间安放声学释放器，并在浮力装置外围缠绕释放用舱绳，待水下释放器释放后，结合浮力装置的浮力，贵重的测量设备和释放器随浮体整体浮出水面，全部安全可靠回收(传统方法的浮球释放后，通过缆绳拖绞海底测量设备，仍然丢失的风险)；同时浮体释放并到达海面后，通过舱绳把海底的锚系一起回收并循环利用，既节约了成本，也保护了海洋生态环境；
本发明通过双锚串联的锚系设计，可产生备用的抓驻力，防止因测量设备在陡坡测量过程中滑坡导致的设备损伤甚至于丢失的风险。
本发明采用缆绳系栓锚系一端的部署方法，保证了陡坡处的锚链可沿陡坡平整展开，确保整个锚系的正常效用。
附图说明
图1为本发明锚系的结构示意图。
图2为本发明浮力装置的结构示意图。
图3为本发明部署方法中步骤二的过程示意图。
图4为本发明部署方法中步骤三-步骤五的过程示意图。
图5为本发明部署方法中步骤六-步骤七的过程示意图。
图6为本发明部署方法中步骤八的过程示意图。
其中：1、海平面；2、工作船；3、吊机；4、第一控制点；5、海底地形截面轮廓线；6、第二控制点；7、第三控制点；8、缆绳；
10、ADCP；20、浮力装置；30、锚系；
21、支架；22、浮力筒；23、声学释放器；24、舱绳；
31、第一锚爪；32、第一锚链；33、第二锚爪；34、第二锚链；35、末端连接件。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1和图2所示，本实施例的基于海床基式的陡坡波流测量装置，包括锚系30，锚系30的结构为：包括第一锚链32，第一锚链32的一端安装第一锚爪31，另一端安装第二锚爪33，安装第二锚爪33处的第一锚链32再连接第二锚链34，第二锚链34的端头安装有末端连接件35，末端连接件35处安装有浮力装置20，浮力装置20的结构为：包括浮力筒22，浮力筒22的内部设置有支架21，支架21的一端固定有ADCP10，支架21的另一端固定有声学释放器23，声学释放器23上固定有舱绳24，舱绳24伸出浮力筒22，并在浮力筒22的外围从上往下依次缠绕多圈，最后在浮力筒22的底部连接末端连接件35。
第一锚爪31、第一锚链32和第二锚爪33串联连接组成双锚结构。
末端连接件35为圆环结构。
锚系30布放在浅坡或平缓水域及陡坡处，用于连接浮力装置20。
ADCP10测量陡坡处的波流。
本发明的具体结构为：
测量装置主要包括ADCP10、浮力装置20和锚系30。
浮力装置20包括支架21、浮力筒22、声学释放器23、舱绳24。ADCP10和声学释放器23通过支架21安置在浮力筒22中。
舱绳24包括缠绕在浮力筒22外围、以及其一头与声学释放器23连接，另一头与末端连接件35连接，主要用于释放回收浮力筒22和内置设备和锚系30；与陡坡处的锚系30的末端连接件35连接的缆绳8，可确保浮力筒22悬浮于陡坡处，避免浮力筒22应水流作用与陡坡处部署的锚系30或者陡坡面发生摩擦。
锚系30主要包括第一锚爪31、第一锚链32、第二锚爪33、第二锚链34和末端连接件35。第一锚爪31、第一锚链32和第二锚爪33组成了串联的双锚结构，部署在浅水或缓坡水域，第二锚链34沿浅水或缓坡水域至陡坡处展开，末端连接件35为圆环结构，与舱绳24连接，也用于布放时的辅助缆绳系栓。
如图3-图6所示，本实施例的基于海床基式的陡坡波流测量装置的部署方法，包括如下操作步骤：
步骤一：完成基于海床基式的陡坡波流测量装置的安装与连接；
步骤二：在部署水域依次设置第一控制点4、第二控制点6和第三控制点7；工作船2到达第一控制点4处后，工作船2利用吊机3顺着浅水或缓坡延伸至陡坡的方向进行浅水或缓坡水域第一锚爪31、第一锚链32和第二锚爪33的部署，随后缓慢释放锚链第二锚链34；
步骤三：工作船2拖带第二锚链34缓慢移位至第二控制点6处，即陡坡布放位置的水面；
步骤四：在第三控制点7处挂一根缆绳8，将缆绳8对折穿过与布放在陡坡处的末端连接件35；
步骤五：在第二控制点6处，由工作船2利用吊机3将第二锚链34和浮力装置20一起吊放至海平面1；
步骤六：人员操作，解开吊机3；
步骤七：人员操作，同步缓慢释放第三控制点7处的缆绳8，将末端连接件35随第二锚链34以及浮力装置20一起放入水中；
步骤八：待第二锚链34以及浮力装置20在陡坡处部署完成后，将第三控制点7处的缆绳8收回；
步骤九：利用吊机3将浮力装置20和锚系30收回。
海底地形截面轮廓线5，陡坡处为浮力装置20的着地点。
缆绳8的长度大于陡坡部署水深处的三倍。
需要说明的是，本实施例中提供的基于海床基式的陡坡波流测量装置部署方法，在实际操作中，还应满足以下要求：
海况的要求：适用于在5级风速及以下、1.5节流速及以下、3级浪及以下的作业环境。
人员的要求：甲板操作人员至少3人。
船舶机械的要求：起吊装置的起重能力大于0.3吨。
缆绳8长度的要求：约为部署位置水深的三倍。
本实施例中提供的基于海床基式的陡坡波流测量装置，应用到的设备简单，操作方便，成本低，可以有效应对复杂的海底地形、地貌和地质类型，保证ADCP10的姿态偏角在可控范围内。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (1)

1.一种基于海床基式的陡坡波流测量装置的部署方法，其特征在于：包括测量装置，具体结构为：包括锚系(30)，所述锚系(30)的结构为：包括第一锚链(32)，所述第一锚链(32)的一端安装第一锚爪(31)，另一端安装第二锚爪(33)，安装第二锚爪(33)处的第一锚链(32)再连接第二锚链(34)，所述第二锚链(34)的端头安装有末端连接件(35)，所述末端连接件(35)处安装有浮力装置(20)，所述浮力装置(20)的结构为：包括浮力筒(22)，所述浮力筒(22)的内部设置有支架(21)，所述支架(21)的一端固定有ADCP(10)，支架(21)的另一端固定有声学释放器(23)，所述声学释放器(23)上固定有舱绳(24)，舱绳(24)伸出浮力筒(22)，并在浮力筒(22)的外围从上往下依次缠绕多圈，最后在浮力筒(22)的底部连接末端连接件(35)；所述第一锚爪(31)、第一锚链(32)和第二锚爪(33)串联连接组成双锚结构；所述末端连接件(35)为圆环结构；锚系(30)布放在浅坡、平缓水域、陡坡海域，用于连接浮力装置(20)；ADCP(10)测量陡坡处的波流；部署方法包括如下操作步骤：
步骤一：完成基于海床基式的陡坡波流测量装置的安装与连接；
步骤二：在部署水域依次设置第一控制点(4)、第二控制点(6)和第三控制点(7)；工作船(2)到达第一控制点(4)处后，工作船(2)利用吊机(3)顺着浅水或缓坡延伸至陡坡的方向进行浅水或缓坡水域第一锚爪(31)、第一锚链(32)和第二锚爪(33)的部署，随后缓慢释放锚链第二锚链(34)；
步骤三：工作船(2)拖带第二锚链(34)缓慢移位至第二控制点(6)处，即陡坡布放位置的水面；
步骤四：在所述第三控制点(7)处挂一根缆绳(8)，将缆绳(8)对折，然后穿过所述布放在陡坡处的末端连接件(35)；缆绳(8)的长度大于陡坡部署水深处的三倍；
步骤五：在所述第二控制点(6)处，由工作船(2)利用吊机(3)将所述第二锚链(34)和浮力装置(20)一起吊放至海平面(1)；
步骤六：人员操作，解开吊机(3)；
步骤七：人员操作，同步缓慢释放所述第三控制点(7)处的缆绳(8)，将末端连接件(35)随第二锚链(34)以及浮力装置(20)一起放入水中；
步骤八：待第二锚链(34)以及浮力装置(20)在陡坡处部署完成后，将所述第三控制点(7)处的缆绳(8)收回；
步骤九：利用吊机(3)将浮力装置(20)和锚系(30)收回。
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