CN113306667A - 一种极地锚碇潜标回收方法、系统及应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于海洋潜标回收技术领域，公开了一种极地锚碇潜标回收方法、系统及应用，进行潜标回收前的准备；利用声学释放器建立通讯，在距离潜标点周围不同位置进行测距，确定潜标释放器位置和状态；声学释放器应答信号稳定，甲板单元发出释放指令，释放器完成与重块的脱钩，判断头球位置和潜标姿态；海况条件允许，开始潜标回收作业；释放器没有应答信号，进入潜标搜寻程序，搜寻没有结果则进入潜标打捞流程；利用深水钢缆连接锚链重物，搭载打捞钩或刀片，割断潜标尼龙绳，实现潜标部分回收；采用船载吊机、π架和绞缆机配合回收潜标搭载的仪器、缆绳和浮球，完成潜标回收。本发明易于实现、效率高，且成本低。

Description

一种极地锚碇潜标回收方法、系统及应用

技术领域

本发明属于海洋潜标回收技术领域，尤其涉及一种极地锚碇潜标回收方法、系统及应用。

背景技术

目前，海洋潜标是开展海洋环境长期定点连续观测最有效的手段，也是水下海洋调查监测系统的重要组成部分。海洋潜标观测是欧拉法在极区海洋观测中的具体体现，也是目前极区海洋观测所采用的重要手段，可以定量、准确的描述极地海洋环境。海洋潜标系统具有观测时间长、隐蔽、测量不易受海面气象条件影响的优点。目前随着观测技术的进步和极地观测需求的增加，极地潜标搭载的仪器越来越多，潜标结构越来越复杂，回收的难度也随之加大，如何实现极地锚碇潜标的回收是目前亟需解决的技术问题。

极地海洋环境与近海、大洋有较大差异，尤其是极地的冰情对潜标的回收有较大影响。近海水深较浅，潜标的回收方法较为简单，而极区环境比较恶劣，受浮冰或冰山的影响，回收的时间窗口也极其有限，如何实现在极地环境下的锚碇潜标安全可靠地回收是目前的热点问题。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：回收风险大，耗时长，成本高，需要破冰船和船员间熟练的配合，遇到恶劣的回收环境，无法保证潜标安全可靠地回收。

解决以上问题及缺陷的难度为：极地环境恶劣且特殊，不仅面临深海大风大浪大雾的影响，还有浮冰和冰山的破坏，此外，极地潜标结构复杂，回收时不仅要保证搭载仪器的安全回收，还要考虑恶劣海况下缆绳和连接件的受力情况，因此锚碇潜标的回收是科考船上最具难度的作业之一。解决以上问题及缺陷的意义为：提高极地锚碇潜标的回收率，回收高价值的仪器和宝贵的长时间定点连续观测的海洋环境数据，为解决极地科学问题和服务我国北极航道开发、海洋强国和极地强国战略提供技术支撑。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种极地锚碇潜标回收方法、系统及应用。

本发明是这样实现的，一种极地锚碇潜标回收方法，所述极地锚碇潜标回收方法包括以下步骤：

步骤一，提前作好回收潜标站位附近的海况、气象、冰情信息的收集，清理甲板作业面，检查船载设备工作状态，完成潜标回收前的准备；提前准备工作可提供潜标回收作业时间窗口决策参考，节省船时，查漏补缺。

步骤二，破冰船到达潜标点，利用甲板单元与潜标底部的声学释放器建立通讯，在距离潜标点周围1km的不同三个位置进行测距，计算确定潜标释放器具体位置和状态；潜标定位为破冰船提供准确位置信息，获悉释放器的姿态、电量、位置，为下一步回收作业提供参考。

步骤三，声学释放器应答信号稳定，甲板单元发出释放指令，释放器完成与重块的脱钩，在浮球的作用下开始上浮，判断头球位置和潜标姿态；上浮过程中根据释放器反馈信息可以获知潜标出水时间和大概位置，安排多人多位置瞭望，节省发现潜标的时间。

步骤四，海况条件允许，采用下放小艇且与破冰船配合或不放小艇、破冰船独立回收的方式开始潜标回收作业；小艇机动性更好，海况允许下发现浮球和潜标主体后，更容易捕捉头部浮球，方便后续回收，也节省时间。

步骤五，释放器没有应答信号，进入潜标搜寻程序，搜寻没有结果则进入潜标打捞流程；面对潜标回收中的可能情况，尝试潜标回收和搜寻，排除故障原因。

步骤六，利用船载的深水钢缆头部搭载锚链或钢锭等重物，再搭载锋利的打捞钩或刀片，船在潜标点周围以3～5节船速由近及远来回巡航绕圈，用钢缆或刀片割断潜标尼龙绳，实现潜标部分回收；面临潜标无法上浮的突发情况，采取应急回收策略，使潜标能够回收部分仪器和数据。

步骤七，采用船载吊机、π架和绞缆机配合回收潜标搭载的仪器、缆绳和浮球，完成潜标回收；使得潜标搭载的大仪器回收更安全，缆绳和浮球回收更方便、快捷。

进一步，利用甲板单元与潜标底部的声学释放器建立通讯，在距离潜标点周围1km的不同三个位置进行测距。

进一步，步骤一中，所述潜标回收前的准备还包括：

提前收集待回收潜标站位附近的海况、气象信息，尤其是现场冰情情况，确保现场浮冰少于3成，能见度大于500m、海况小于3级满足回收条件；清理甲板作业面，尤其是艉部甲板，留出足够的操作空间，温度较低时还需除冰作业；检查绞车、π架、吊机和橡皮艇等船载设备工作状态正常；检查释放器配套甲板单元工作状态正常，其中，所述工作状态包括电量、电压、和释放器通讯、发送指令；关闭船上所有影响潜标通讯的声学设备；准备回收工具和材料，完成潜标回收前的准备工作。

进一步，步骤二中，所述计算确定潜标释放器具体位置和状态，还包括：

搜寻信号，利用释放器配套甲板单元和换能器与释放器建立水中通讯，测距，确定潜标的准确位置和释放器的状态；对于极地浅水潜标，单点测距后，所测距离约在当地水深2～3倍即可确定潜标位置；对于极地深水潜标，采取潜标位置周围1km的不同三个位置，三点不在一条直线，三点与潜标点连线的相互夹角30～150度，进行测距来定位潜标具体位置。

进一步，步骤三中，若应答信号连续、稳定，操作甲板单元对声学释放器发送释放信号，释放钩打开，释放器与重块断开连接，释放器应答信号显示开钩成功后，等待潜标主体上升过程中，不间断对声学释放器进行测距，根据反馈信息显示的距离变化，以及现场风、流情况估计潜标的出水位置；其中，所述距离为声学释放器和甲板单元换能器之间距离。同时加强瞭望，看到浮球和潜标主体大部分浮出水面后，判断头球位置和潜标状态。

进一步，步骤四中，所述开始潜标回收作业，包括：

(1)海况允许，即小于2级海况，下放小艇，利用小艇上的打捞杆和牵引绳将潜标头部浮球牵引至破冰船艉部甲板；

(2)海况不好，即大于2级海况，不放小艇，破冰船顶风伺机靠近潜标头部浮球，采取打捞钩抛钩回收，勾住后利用牵引绳将潜标牵引至船艉甲板；

将牵引绳穿过导向轮，在绞缆机的缆桩上缠绕2～3圈，启动绞缆机回收尼龙绳，导向轮可开合，遇到浮球和仪器，先将潜标缆绳在缆桩上绕圈固定，拆卸掉浮球和仪器后，继续绞缆回收，缆绳回收至折叠仓储笼里；利用艉甲板的吊机和π架回收较重的大型仪器；其中，所述大型仪器包括声学多普勒流速剖面仪、声学释放器、沉积物捕获器和大浮体等。

进一步，步骤四中，所述开始潜标回收作业，还包括：

将潜标缆绳在吊机吊钩上打结固定或通过卸扣、吊带与绞车的钢缆相连，调整吊机吊臂或π架角度，垂直上升提拉缆绳结将仪器提至艉甲板高度以上，回收吊臂放置仪器至艉甲板作业面，完成大型仪器的回收；依次回收所有仪器、浮球、缆绳及声学释放器后，对仪器和设备进行检查并作记录，将仪器设备和连接件从缆绳上拆卸下来，用淡水冲洗，仪器干燥后读取数据，数据回收完毕后将仪器整理放入仪器箱内，完成潜标回收作业。

进一步，步骤五中，若声学释放器信号不稳定或没有信号，采用放小艇或破冰船测量的方式，测量潜标布放后用以定位的三个定位点，如有信号进行释放操作，开始潜标回收流程；若没有信号，小艇或破冰船在以潜标点为起点，周围1海里的三个不同点位置，即点位与潜标点连线夹角范围约为30～150度，进行测距操作，每个点测距操作不少于四次，仍然没有信号，回到潜标点下风处3km位置，操作声学释放器配套的甲板单元发送释放器脱钩指令，通过驾驶台和船上四周瞭望搜索浮球，根据潜标结构和浮力配比估算最底部浮球上浮所需时间，超过上浮时间未发现浮体，进行潜标搜寻流程，即沿着风和流的矢量方向，以潜标位置为起点，搜寻半径2～5海里，进行扇形搜寻。

进一步，步骤五中，若潜标回收过程中出现释放器没有应答信号，采取释放器脱钩操作，或有应答信号，采取释放脱钩操作，但潜标均未顺利浮出水面的情况，此时采取应急回收策略，包括：

(1)利用船载的深水钢缆搭载锚链、钢锭等重物，增加重量，其上再搭载锋利的打捞钩或刀片，船在潜标点周围以3～5节船速来回巡航绕圈，观察钢缆张力计读数，用钢缆缠绕或刀片割断潜标尼龙绳，实现潜标的部分回收；

(2)若破冰船载有水下机器人，利用水下机器人装载机械臂下潜到海面下观察潜标状态，使潜标脱困或割断潜标缆绳，启动回收流程，回收部分或全部潜标。

进一步，所述极地锚碇潜标回收方法，还包括：

极地潜标回收至船上后，利用船载温盐深剖面仪在潜标回收点进行全深度全剖面水体观测，或采用抛弃式观测方式，即投放抛弃式温盐深仪(XCTD)，获取潜标位置的当地温度、盐度和深度数据，用以潜标搭载仪器回收的数据进行验证和比对。

当潜标点现场出现3成冰以上，但冰的厚度较薄，且潜标点周围有冰融化后露出的较大开阔水道，根据现场气象和水文情况，使用破冰船在潜标点周围来回巡航，将潜标位置周围大块浮冰压碎，在风和流的作用下，浮冰会逐渐分离成小块碎冰，出现较大开阔海面和水道，开始进行潜标回收作业流程。当回收过程中遇到突发情况，潜标上的仪器或设备在浮出水面过程中卡到大块冰裂缝中或压到船底，此时将潜标缆绳迅速剪断，分段回收潜标。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述的极地锚碇潜标回收方法的极地锚碇潜标回收系统，所述极地锚碇潜标回收系统包括：小艇、折臂吊、缆桩、π架、船载温盐深剖面仪、多波束系统、测深仪、释放器配套甲板单元和换能器、羊角、绞缆机、导向轮、折叠仓储笼和艉部甲板。小艇位于艉甲板中部，使用时使用大吊机从船舷左侧吊放；折臂吊位于船艉部甲板船舷边，缆桩位于甲板尾部两侧，π架位于甲板尾部正上方，可向外、向内调整角度-90°～90°，π架上装有滑轮，滑轮里穿过船载深水钢缆或纤维缆；折叠仓储笼位于缆桩下侧，在回收过程中缆绳穿过导向轮与缆桩连接，缆绳在绞缆机转轮上缠绕2～3圈，绞缆机控制转轮的速度，缆绳通过转轮旋转回收至折叠仓储笼里；艉部甲板船舷边还放置有声学释放器配套的甲板单元和换能器，换能器沿船舷放入水面下；羊角位于甲板尾部两侧船舷边，用来临时固定缆绳。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的极地锚碇潜标回收方法，以简约的方式实现了对极地锚碇潜标的安全高效回收，易于实现、效率高，且成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的极地锚碇潜标回收方法流程图。

图2是本发明实施例提供的极地锚碇潜标回收方法原理图。

图3是本发明实施例提供的艉甲板回收作业示意图；

图中：1、折臂吊；2、换能器；3、甲板单元；4、缆桩；5、π架；6、浮球；7、温盐深仪；8、声学释放器；9、羊角；10、绞缆机；11、缆绳；12、折叠仓储笼；13、艉部甲板；14、导向轮；15、小艇。

图4是本发明实施例提供的不放小艇回收示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种极地锚碇潜标回收方法、系统及应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的极地锚碇潜标回收方法包括以下步骤：

S101，提前收集待回收潜标站位附近的海况、气象、冰情信息，清理甲板作业面，检查船载设备工作状态，完成潜标回收前的准备；

S102，破冰船到达潜标点，利用甲板单元与潜标底部的声学释放器建立通讯，在距离潜标点周围1km的不同三个位置进行测距，确定潜标释放器具体位置和状态；

S103，声学释放器应答信号稳定，甲板单元发出释放指令，释放器完成与重块的脱钩，在浮球的作用下开始上浮，判断头球位置和潜标姿态；

S104，海况条件允许，采用下放小艇且与破冰船配合或不放小艇，破冰船独立回收的方式开始潜标回收作业；

S105，释放器没有应答信号，进入潜标搜寻程序，搜寻没有结果则进入潜标打捞流程；

S106，利用船载的深水钢缆头部连接锚链或钢锭等重物，再搭载锋利的打捞钩或刀片，沿船尾下放等于当地水深长度的钢缆，船在潜标点周围以3～5节船速来回巡航绕圈，用钢缆或刀片割断潜标缆绳，回收部分潜标；

S107，采用船载吊机、π架和绞缆机配合回收潜标搭载的仪器、缆绳、浮球等，完成潜标回收。

本发明实施例提供的极地锚碇潜标回收方法原理图如图2所示。

如图3所示，本发明实施例提供的极地锚碇潜标回收系统包括：折臂吊1、换能器2、甲板单元3、缆桩4、π架5、羊角9、绞缆机10、导向轮14、折叠仓储笼12、艉部甲板13和小艇15。下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

本发明公开了一种极地锚碇潜标回收方法，该方法包括：提前作好回收潜标站位附近的海况、气象、冰情信息的收集，清理甲板作业面，检查船载设备工作状态，完成潜标回收前的准备。破冰船到达潜标点，利用甲板单元与潜标底部的声学释放器建立通讯，在距离潜标点周围约1km的不同三个位置进行测距，确定潜标释放器具体位置和状态。若声学释放器应答信号稳定，甲板单元发出释放指令，释放器完成与重块的脱钩，在浮球的作用下开始上浮，判断头球位置和潜标姿态。海况条件允许，采用下放小艇(破冰船配合)或不放小艇(破冰船独立回收)的方式开始潜标回收作业。若释放器没有应答信号，进入潜标搜寻程序，搜寻没有结果则进入潜标打捞流程。利用船载的深水钢缆连接锚链、钢锭等重物，其上再搭载锋利的打捞钩或刀片，船在潜标点周围以3～5节船速来回巡航绕圈，利用钢缆或刀片割断潜标尼龙绳，实现潜标主体的部分回收；或利用水下机器人下潜到海面下观察潜标状态，割断潜标缆绳或使其潜标脱困，回收部分或全部潜标。采用船载吊机、π架和绞缆机配合回收潜标搭载的仪器、缆绳、浮球等，完成潜标回收作业。潜标主体回收至甲板上后，利用船载温盐深剖面仪进行全水深全剖面水文环境观测或采取抛弃式观测进行上层水深剖面观测。其中，本发明实施例提供的不放小艇回收示意图见图4。

1.该方法包括：提前作好回收潜标站位附近的海况、气象信息的收集，尤其是现场冰情情况，确保现场浮冰少于3成，能见度大于500m、海况小于3级满足回收条件；清理甲板作业面，尤其是艉部甲板，留出足够的操作空间，温度较低或降雪时还需除冰除雪，防止打滑；检查绞车、π架、吊机、橡皮艇等船载设备工作状态正常；检查释放器配套甲板单元工作状态(电量、电压、和释放器通讯、发送指令)正常；关闭船上所有影响潜标通讯的声学设备，包括多波束系统、测深仪；准备回收工具和材料，完成潜标回收前准备工作。

2.搜寻信号，利用声学释放器配套的甲板单元和换能器与释放器建立水中通讯，测距，确定潜标的准确位置和声学释放器的状态。根据声学释放器反馈的信号获悉释放器的距离、电量、电压和姿态，此处的距离是指换能器与释放器之间的直线距离。对于极地浅水潜标，单点测距后，所测距离约在当地水深2～3倍即可确定潜标位置；对于极地深水潜标，采取潜标位置周围约1km的不同三个位置(三点不在一条直线，三点与潜标点连线的相互夹角约120度)进行测距来定位潜标的具体位置。

3.若应答信号连续、稳定，操作甲板单元对释放器发动脱钩指令，释放器底部的释放钩打开，声学释放器完成与重块断开连接，释放器应答信号显示脱钩成功后，等待潜标在浮球的作用力下上升的过程中，不间断对释放器进行测距，根据返回的距离变化信息(距离为释放器和甲板单元换能器之间距离)和现场气象、水文情况估计潜标出水位置。同时加强瞭望，看到浮球和潜标主体大部分浮出水面后，根据不同颜色浮球判断的头球位置和潜标状态；开始潜标回收流程：(1)海况允许(小于等于2级海况)，下放小艇，利用小艇上的打捞杆和牵引绳将潜标头部浮球牵引至破冰船艉部甲板；(2)海况不好(大于2级海况)，不放小艇，破冰船顶风伺机靠近潜标头部浮球，采取打捞钩抛钩回收，勾住后利用牵引绳将其牵引至破冰船艉甲板。将牵引绳穿过导向轮，在绞缆机的缆桩上缠绕2～3圈，启动绞缆机回收缆绳，导向轮可开合，遇到卸扣或绳头较大通过不了时，可将缆绳在羊角处固定，打开导向轮，使卸扣或绳头通过，继续回收；遇到浮球和仪器，先将潜标的缆绳在缆桩或羊角上打结固定，拆卸掉浮球和仪器后，继续绞缆回收，缆绳回收至折叠仓储笼里。利用艉甲板的吊机或绞车、π架配合回收较重的大型仪器(声学多普勒流速剖面仪、声学释放器、沉积物捕获器等)，其步骤包括将潜标缆绳在吊机吊钩上打结固定，吊机吊臂伸长，垂直提升仪器至甲板面高度以上，回收吊臂放置仪器至艉甲板作业面，完成大型仪器回收。依次回收所有仪器、浮球、缆绳绳及声学释放器后，对仪器和设备进行检查并作记录，将仪器设备和连接件从缆绳上拆卸下来，用淡水冲洗，仪器干燥后读取数据，数据回收完毕后将仪器整理到仪器箱内。完成潜标主体回收。导向轮为船用吊货滑轮或导缆滚轮或滚柱导缆器，主要起改变缆绳方向的作用。打捞钩为不锈钢三爪锚钩，尾部连接有30m～50m的高强度尼龙绳，打捞钩投掷方式有手动和气动两种，手动抛钩采用人力将三爪锚钩扔出，距离较近且受人为因素影响较大，准确性不高，而气动式采取高压气瓶释放将轻质打捞钩抛射出去，距离较远且精度较高。

4.若释放器信号不稳定或没有信号，采用放小艇或破冰船测量的方式，测量潜标布放后定位的三个定位点，如有信号发送释放指令，开始潜标回收流程；若没有信号，小艇或破冰船在以潜标点为起点，周围约1海里的三个不同点位置(点位与潜标点连线夹角范围约为30～150度)进行测距操作，每个点测距操作不少于四次，仍然没有信号，回到潜标点下风处约3km位置，操作甲板单元发送释放器释放指令，发送释放指令不少于三次；通过驾驶台和船上四周瞭望搜索浮球，根据潜标结构和浮力配比估算最底部浮球上浮所需时间，超过上浮时间未发现浮体，进行潜标搜寻流程，即沿着风和流的矢量方向，以潜标位置为起点，搜寻半径2～5海里，搜寻方式采用扇形搜寻。

5.潜标回收过程中出现声学释放器没有应答信号，采取释放操作，或声学释放器有应答信号，采取释放操作，但在规定时间内潜标并未顺利浮出水面的情况，此时采取应急回收策略，(1)利用船载的深水钢缆连接锚链、钢锭等重物，增加重量，其上再搭载锋利的打捞钩或刀片，船在潜标点周围以3～5节船速由近及远来回巡航绕圈，观察钢缆张力计读数，用钢缆或刀片割断潜标尼龙绳，实现潜标的部分回收；(2)若破冰船载有水下机器人，利用水下机器人装载机械臂下潜到海面下观察潜标状态，使潜标脱困或割断潜标缆绳，启动回收流程，回收部分或全部潜标主体。

6.极地潜标回收至船上后，利用船载温盐深剖面仪在潜标回收点进行全深度全剖面水体观测，或采用抛弃式观测方式，即采取投放抛弃式温盐深仪(XCTD)，获取潜标位置上层水深的当地温度、盐度和深度数据，用于验证和比对潜标搭载仪器回收的观测数据。

7.由于极地距离我国较远，国内目前仅有雪龙号和雪龙2号两艘破冰船，潜标的工作时间一般为1～2年，释放器的电池电量一般最多坚持2～3年，因此当潜标点现场出现3成冰以上，但冰的厚度较薄，且潜标点周围有冰融化后露出的较大水道，根据风、流等现场天气情况，使用破冰船来回巡航或绕潜标点航行将潜标位置周围大块浮冰压碎，在风和流的作用下，浮冰会逐渐分离成小块碎冰，出现较为开阔的海面，开始进行潜标回收作业流程。当回收过程中遇到突发情况，潜标上的仪器或设备在浮出水面过程中卡到大块冰裂缝中或压到船底，此时迅速将潜标缆绳剪断，采取分段回收方式进行潜标回收。

下面结合实验对本发明的技术效果作详细的描述。

表1

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种极地锚碇潜标回收方法，其特征在于，所述极地锚碇潜标回收方法包括：

提前作好回收潜标站位附近的海况、气象、冰情信息的收集，清理甲板作业面，检查船载设备工作状态，完成潜标回收前的准备；

破冰船到达潜标点，利用甲板单元与潜标底部的声学释放器建立通讯，在距离潜标点周围的不同三个位置进行测距，计算确定潜标释放器具体位置和反馈释放器状态；

声学释放器应答信号稳定，甲板单元发出释放指令，释放器完成与重块的脱钩，潜标主体在浮球的作用下开始上浮，判断浮球头球位置和潜标姿态；

海况条件允许，采用下放小艇且与破冰船配合或不放小艇、破冰船独立回收的方式开始潜标回收作业；

释放器没有应答信号，进入潜标搜寻程序，搜寻没有结果则进入潜标打捞流程；

利用船载的深水钢缆连接锚链重物，再搭载锋利的打捞钩或刀片，船在潜标点周围由近及远以3～5节船速来回巡航绕圈，用钢缆或刀片割断潜标尼龙绳，实现潜标主体部分回收；

采用船载吊机、π架和绞缆机配合回收潜标搭载的仪器、缆绳和浮球，完成潜标回收。

2.如权利要求1所述的极地锚碇潜标回收方法，其特征在于，利用甲板单元与潜标底部的声学释放器建立通讯，在距离潜标点周围1km的不同三个位置进行测距。

3.如权利要求1所述的极地锚碇潜标回收方法，其特征在于，所述潜标回收前的准备还包括：提前收集待回收潜标站位附近的海况、气象信息，尤其是现场冰情情况，确保现场浮冰少于3成，能见度大于500m、海况小于3级满足回收条件；清理甲板作业面，尤其是艉部甲板，留出足够的操作空间，温度较低时还需除冰；检查绞车、π架、吊机和橡皮艇在内的船载设备工作状态正常；检查释放器配套甲板单元工作状态正常，其中，所述工作状态包括电量、电压、和释放器通讯、发送指令；关闭船上所有影响潜标通讯的声学设备；准备回收工具和材料，完成潜标回收前的准备工作。

4.如权利要求1所述的极地锚碇潜标回收方法，其特征在于，所述计算确定潜标释放器具体位置和状态，还包括：搜寻信号，利用释放器配套甲板单元和换能器与释放器建立水中通讯，测距，确定潜标的准确位置和释放器的状态；对于极地浅水潜标，单点测距后，所测距离在当地水深2～3倍即可确定潜标位置；对于极地深水潜标，采取潜标位置周围1km的不同三个位置，三点不在一条直线，三点与潜标点连线的相互夹角约120度，进行测距来定位潜标具体位置。

5.如权利要求1所述的极地锚碇潜标回收方法，其特征在于，若应答信号连续、稳定，操作甲板单元对声学释放器发出释放信号，释放钩打开，释放器与重块断开连接，释放器应答信号显示成功后，等待潜标主体上浮过程中，不间断对释放器进行测距，根据反馈的距离变化信息和现场风、流情况估计潜标出水位置；其中，所述距离为声学释放器和甲板单元换能器之间距离；同时加强瞭望，看到潜标主体大部分浮出水面后，判断头球位置和潜标状态。

6.如权利要求1所述的极地锚碇潜标回收方法，其特征在于，所述开始潜标回收作业，包括：

(1)海况允许，即小于2级海况，下放小艇，利用小艇上的打捞杆和牵引绳将潜标头部浮球牵引至艉部甲板；

(2)海况不好，即大于2级海况，不放小艇，破冰船顶风伺机靠近潜标头部浮球，采取打捞钩抛钩回收，勾住后利用牵引绳将潜标牵引至艉甲板；

将牵引绳穿过导向轮，在绞缆机的缆桩上缠绕2～3圈，启动绞缆机回收尼龙绳，导向轮可开合，遇到浮球和仪器，先将潜标缆绳在缆桩和羊角处上打结固定，拆卸掉缆绳上的浮球和仪器后，继续绞缆回收，尼龙绳回收至折叠仓储笼里；利用艉甲板的吊机回收较重的大型仪器；其中，所述大型仪器包括声学多普勒流速剖面仪、释放器和沉积物捕获器。

7.如权利要求1所述的极地锚碇潜标回收方法，其特征在于，所述开始潜标回收作业，还包括：将潜标缆绳在吊机吊钩上打结固定，吊机吊臂伸长，垂直提升仪器至甲板以上，回收吊臂放置仪器至艉甲板作业面，完成大型仪器回收；依次回收所有仪器、浮球、缆绳及释放器后，对仪器和设备进行检查并作记录，将仪器设备和连接件从缆绳上拆卸下来，用淡水冲洗，仪器干燥后读取数据，数据回收完毕后将仪器整理到仪器箱内，即可完成潜标回收。

8.如权利要求1所述的极地锚碇潜标回收方法，其特征在于，若释放器信号不稳定或没有信号，采用放小艇或破冰船测量的方式，测量潜标布放后测距的三个定位点，如有信号进行释放操作，开始潜标回收流程；若没有信号，小艇或破冰船在以潜标点为起点，周围1海里的三个不同点位置，即点位与潜标点连线夹角约为30～150度，进行测距操作，每个点测距操作不少于四次，仍然没有信号，回到潜标点下风处3km位置，操作甲板单元发送释放器脱钩指令，通过驾驶台和船上四周瞭望搜索浮球，根据潜标结构和浮力配比估算最底部浮球上浮所需时间，超过上浮时间未发现浮体，进行潜标搜寻流程，即沿着风和流的矢量方向，以潜标点位置为起点，搜寻半径2～5海里，进行扇形搜寻。

9.如权利要求1所述的极地锚碇潜标回收方法，其特征在于，若潜标回收过程中出现释放器没有应答信号，采取释放脱钩操作；以及有应答信号，采取释放脱钩操作，但潜标并未顺利浮出水面的情况，此时采取应急回收策略，包括：

(1)利用船载的深水钢缆头部搭载锚链、钢锭等重物增加重量，其上再搭载锋利的打捞钩或刀片，船在潜标点周围以3～5节船速由近及远来回巡航绕圈，观察钢缆张力计读数，用钢缆缠绕或刀片割断潜标尼龙绳，实现潜标部分回收；

(2)若破冰船载有水下机器人，利用水下机器人装载机械臂下潜到海面下观察潜标状态，使潜标脱困或割断潜标缆绳，启动回收流程，回收部分或全部潜标；

所述极地锚碇潜标回收方法，还包括：极地潜标回收至船上后，利用船载温盐深剖面仪在潜标回收点进行全深度剖面水体观测，或采用抛弃式观测方式，即投放抛弃式温盐深仪(XCTD)，获取潜标位置的当地温度、盐度、深度数据，用于潜标搭载仪器回收的数据进行验证和比对；

当潜标点现场出现3成冰以上，但冰的厚度较薄，且潜标点周围有冰融化后露出的较大海面，根据现场气象和水文情况，使用破冰船绕潜标点来回航行，将潜标点位置周围大块浮冰压碎，在风和流的作用下，浮冰会逐渐分离成小块碎冰，出现大片无冰海面，开始进行潜标回收作业流程；当回收过程中遇到突发情况，潜标上的仪器或设备在浮出水面过程中卡到大块冰裂缝中或缆绳压到船底时，此时将潜标缆绳剪断，分段回收潜标。

10.一种实施权利要求1～9任意一项所述的极地锚碇潜标回收方法的极地锚碇潜标回收系统，其特征在于，所述极地锚碇潜标回收系统包括：小艇、折臂吊、缆桩、π架、船载温盐深剖面仪、多波束系统、测深仪、释放器配套甲板单元和换能器、羊角、绞缆机、导向轮、折叠仓储笼和艉部甲板。

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