CN113671562B - 一种海底勘探平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种海底勘探平台，包括壳体，壳体顶部设有第一连接机构，壳体侧面设有推进机构，壳体中设有设备舱，设备舱中设有控制设备、监测设备、存储设备和电源，壳体底部设有第二连接机构和变形支撑锚，变形支撑锚包括中空的配重筒体，配重筒体上端与第二连接机构相连接，配重筒体中滑动设有第一活塞，配重筒体侧壁开设有若干条槽道，每条槽道中均设有配重脚架，配重脚架包括相互铰连接的第一脚架和第二脚架，壳体中还设有密封腔体，密封腔体底部与配重筒体相连通，密封腔体中设有用于驱动第一活塞上下移动的驱动机构，所述海底勘探平台布放效率高，能够适用于不同地形和深度的海底环境，从而更好地采集海底勘探数据。

Description

一种海底勘探平台

技术领域

本发明涉及水下勘探设备技术领域，尤其涉及一种海底勘探平台。

背景技术

在对海底地质构造进行分析的过程中，通过观测海底地震活动现象，确定震源参数，从而分析海底地震活动规律，对于海底地质构造分析是十分有帮助的，分析结果可以广泛应用于海底矿产开采、石油钻采等领域。而由于海水对声波传播的影响，陆地上使用的地震监测设备不再适用，需要将专门的海底地震监测设备投放到指定海域进行数据采集和监测。目前此类海底地震监测设备主要分为锚定浮标式、自由下落自动升浮式和海底电缆式，锚定浮标式是在浮标的下方通过尼龙缆绳连接地震监测设备，该方式在回收地震监测设备时较为方便，但缆绳容易收到外界环境影响，从而给地震监测带来干扰；自由下落自动升浮式是将海底地震监测设备与可分离的锚相连接，将其投入海中自由落体到指定位置，在完成预定时长的监测任务后海底地震监测设备与锚分离并上浮到海面上，工作人员再打捞回收，该方式中海底地震监测设备自由落体速度受设备外形影响较大，且下落过程中容易受到水流影响导致偏离预定的监测位置；海底电缆式是用海底电缆将海底地震监测设备与陆地观测站连接起来进行半永久监测，但仅适用于离岸不远的浅海地区。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种海底勘探平台，以克服或至少部分解决现有技术所存在的上述问题。

为实现上述发明目的，本发明提供一种海底勘探平台，包括壳体，壳体顶部设置有用于连接、释放缆绳的第一连接机构，壳体侧面设置有用于推进壳体在水下移动的推进机构，壳体中设置有设备舱，所述设备舱中设置有控制设备、监测设备、存储设备和电源，所述壳体底部设置有第二连接机构和变形支撑锚，所述第二连接机构用于连接、释放变形支撑锚，所述变形支撑锚包括一中空的配重筒体，所述配重筒体的上端与第二连接机构相连接，配重筒体中滑动设置有第一活塞，配重筒体的侧壁开设有若干条槽道，每条槽道中均设置有配重脚架，所述配重脚架包括第一脚架和第二脚架，所述第一脚架的一端与第一活塞底部铰连接，另一端与第二脚架一端铰连接，所述壳体中还设置有密封腔体，所述密封腔体底部与配重筒体相连通，密封腔体中设置有用于驱动第一活塞上下移动的驱动机构，所述推进机构、监测设备、存储设备、第二连接机构、驱动机构分别与控制设备电连接，所述电源用于为平台运行提供电能。

进一步的，所述推进机构包括环绕设置于壳体侧面的若干个伺服电机，所述伺服电机的转子与U形支架相连接，所述U形支架的两端之间设置有推进器，所述伺服电机、推进器分别与控制设备信号相连。

进一步的，所述第二连接机构包括分别设置于壳体底部左右两侧的第一推杆电机和第二推杆电机，所述第一推杆电机和第二推杆电机的推杆端部均设置有半环形卡箍，所述配重筒体的侧壁上设置有适应半环形卡箍的凹槽，所述第一推杆电机和第二推杆电机分别与控制设备信号相连。

进一步的，所述驱动机构包括设置于密封腔体中的第三推杆电机，密封腔体底部设置有环形密封圈，所述第三推杆电机的推杆穿过环形密封圈抵在第一活塞上。

进一步的，所述监测设备包括地震监测仪、定位装置和接近传感器，所述地震监测仪、定位装置、接近传感器分别与控制设备信号相连。

进一步的，所述壳体的侧面环绕设置有多个压力检测补偿机构，所述压力检测补偿机构与控制设备信号相连，所述压力检测补偿机构用于平衡壳体内外压力以及监测洋流对壳体的推动方向，所述控制设备用于根据压力检测补偿机构所检测到的推动方向信息控制推进机构保持壳体的动态平衡。

进一步的，所述压力检测补偿机构包括设置于壳体侧壁中的多个中空腔体，所述中空腔体一侧设置有开口，所述开口中设置有半透膜，中空腔体中填充有缓冲介质，所述缓冲介质为浓度高于海水的溶液，中空腔体中还设置有用于监测缓冲介质实时浓度的浓度监测装置，壳体中还设置有用于调节中空腔体内压强的压强调节机构，所述浓度监测装置、压强调节机构分别与控制设备信号相连。

进一步的，所述压强调节机构包括增压器和换向阀，所述增压器的输出端与换向阀相连通，所述换向阀通过管道与中空腔体一端相连通，所述中空腔体中滑动设置有第一活塞，所述第一活塞两端分别填充有所述缓冲介质和气体，中空腔体中填充有气体的一端设置有压强传感器，所述增压器、压强传感器分别与控制设备信号相连。

进一步的，所述控制设备包括：

浓度监测模块，用于获取各个浓度监测装置采集的浓度信息，识别是否有中空腔体中的缓冲介质出现浓度下降趋势，对存在浓度下降趋势的缓冲介质所在的中空腔体进行标记，并监测被标记的中空腔体的浓度下降趋势是否消除，所述被标记的中空腔体称为标记中空腔体；

压强控制模块，用于获取标记中空腔体信息，控制增压器向标记中空腔体增加压力以提升中空腔体内部压强；

推进控制模块，用于获取各个中空腔体中压强传感器所采集的压强信息，通过比较各个中空腔体对应的压强信息判断当前洋流对所述壳体的推动方向，控制推进机构驱动壳体往相反方向运动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所提供的一种海底勘探平台，其壳体底部设置有变形支撑锚，在布放所述平台时，变形支撑锚可起到配重作用，使平台能够沉到海底，在下沉过程中，变形支撑锚的第一脚架和第二脚架贴附在配重筒体侧壁上，从而减少受力面积，使变形支撑锚在下沉过程中受到水的阻力变小，从而加快下沉速度，提高布放效率；当平台下沉至海底时，驱动机构驱动第一活塞向下移动，使得配重脚架转换为支撑形态支撑平台，在完成监测任务后，控制设备控制第二连接机构释放变形支撑锚，壳体失去配重后借助浮力和推进机构上浮至海面以便回收，所述海底勘探平台布放效率高，能够适用于不同地形和深度的海底环境，从而更好地采集海底勘探数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，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一种海底勘探平台整体结构示意图A。

图2是本发明实施例提供的一种海底勘探平台控制设备电路原理示意框图。

图3是本发明实施例提供的一种海底勘探平台整体结构示意图B。

图4是本发明另一实施例提供的一种海底勘探平台整体结构示意图。

图5是本发明实施例提供的压力检测补偿机构截面结构示意图。

图中，1壳体，2第一连接机构，3推进机构，301伺服电机，302U形支架，303推进器，4设备舱，5控制设备，6监测设备，7存储设备，8电源，9第二连接机构，901第一推杆电机，902第二推杆电机，903半环形卡箍，10变形支撑锚，1001配重筒体，1002第一活塞，1003槽道，1004第一脚架，1005第二脚架，11密封腔体，12驱动机构，1201第三推杆电机，1202环形密封圈，13压力检测补偿机构，1301中空腔体，1302半透膜，1303浓度监测装置，1304第二活塞，1305压强传感器，14增压器，15换向阀，16管道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所列举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

参照图1和图2，本实施例提供一种海底勘探平台，所述平台包括壳体1，所述壳体1顶部设置有用于连接、释放缆绳的第一连接机构2。壳体1侧面设置有用于推进壳体1在水下移动的推进机构3，壳体1中设置有设备舱4，所述设备舱4中设置有控制设备5、监测设备6、存储设备7和电源8。壳体1底部设置有第二连接机构9和变形支撑锚10，所述第二连接机构9用于连接、释放变形支撑锚10。所述变形支撑锚10包括一中空的配重筒体1001，所述配重筒体1001的上端与第二连接机构9相连接，配重筒体1001中滑动设置有第一活塞1002，配重筒体1001的侧壁开设有若干条槽道1003，每条槽道1003中均设置有配重脚架，所述配重脚架包括第一脚架1004和第二脚架1005，所述第一脚架1004的一端与第一活塞1002底部铰连接，另一端与第二脚架1005一端铰连接。壳体1中还设置有密封腔体11，所述密封腔体11的底部与配重筒体1001相连通，密封腔体11中设置有用于驱动第一活塞1002上下移动的驱动机构12。所述推进机构3、监测设备6、存储设备7、第二连接机构9、驱动机构12分别与控制设备5电连接，所述电源8用于为所述平台运行提供电能。

具体的，所述监测设备6包括地震监测仪、定位装置和接近传感器，所述地震监测仪、定位装置、接近传感器分别与控制设备信号相连。其中所述地震监测仪用于测量海底地震的纵波和横波等数据，控制设备5将这些监测数据存储于存储设备7中；所述定位装置用于在平台上浮至海面时进行卫星定位并将定位数据发送至上位机以便工作人员回收平台；所述接近传感器用于检测平台是否下沉至海底地面。

参照图3，本实施例所提供的海底勘探平台在布放时，由船舶将其运输到指定海域，船舶将所述平台布放到海中后，第一连接机构2释放与船舶相连接的缆绳，平台在变形支撑锚10的作用下下沉至海底指定的勘探位置。示例性地，在平台下沉时，所述变形支撑锚10能够起到配重的作用，下沉过程中，所述第一活塞1002处于配重筒体1001的上端，此时第一脚架1004和第二脚架1005均贴附在配重筒体1001侧壁上，此时变形支撑锚10的受力面积较小，能够减少下沉过程中所受到的阻力，从而提高布放效率。当接近传感器检测到平台靠近海底地面时，控制设备5控制驱动机构12驱动第一活塞1002向下移动，第一活塞1002带动第一脚架1004的一端向下移动，第一脚架1004向下移动时由于受到槽道1003下端的阻挡使得位于配重筒体1001外侧的一端向上抬起，而第二脚架1005未与第一脚架1004连接的一端受重力影响向下垂落，作为与地面接触的支撑部，形成支撑作用，使得所述平台在海底地面能够保持稳定，从而采集到准确的地震监测数据。在经过预设的任务时间后，控制设备5控制第二连接机构9释放变形支撑锚10，此时壳体1与变形支撑锚10分离，控制设备5控制推进机构3驱动壳体1向上运动，壳体1在浮力和推力的共同作用下升上海面，此时定位装置接收卫星信号进行定位，并发送定位信号至上位机，船舶上的工作人员即可根据定位信号回收平台。本实施例所提供的海底勘探平台其变形支撑锚在起到配重作用的同时具有两种收拢和展开两种形态，平台在下沉过程中处于收拢形态，此时可以减少变形支撑锚的受力面积，从而降低平台下沉过程中受到的阻力，提高布放效率。当平台下沉至海底地面时，则转换为展开形态，起到固定支撑的作用，提高平台监测勘探过程中的稳定性。

作为一种可选的实施方式，所述第一脚架1004和第二脚架1005之间由于相互铰连接因此可以相对转动，转动时第一脚架1004和第二脚架1005之间的夹角会发生变化，变化范围为90°～160°。第一脚架1004和第二脚架1005之间可以是通过扭转弹簧相连接，使得第一脚架1004和第二脚架1005之间在没有外力作用时保持90°的夹角，在第一活塞1002位于配重筒体1001上端时，第二脚架1005由于受到配重筒体1001的阻挡转动至与第一脚架1004呈106°夹角。同时第一活塞1002的底部通过弹簧与配重筒体1001底部相连接，使得第一活塞1002在不受到驱动机构12驱动向下移动时总是被弹簧顶起保持在配重筒体1001上端。

作为一种可选的实施方式，所述推进机构3包括环绕设置于壳体侧面的若干个伺服电机301，所述伺服电机301的转子与U形支架302相连接，所述U形支架302的两端之间设置有推进器303，所述伺服电机301、推进器303分别与控制设备5信号相连。在控制设备5的控制下，伺服电机301可以驱动U形支架301进行360°转动，U形支架301固定的推进器303随之转动，从而产生不同方向的推力推动壳体1移动，使得平台在水下具有优良的灵活性。

作为一种可选的实施方式，所述第二连接机构9包括分别设置于壳体1底部左右两侧的第一推杆电机901和第二推杆电机902，所述第一推杆电机901和第二推杆电机902的推杆端部均设置有半环形卡箍903，所述配重筒体1001的侧壁上设置有适应半环形卡箍903的凹槽，所述第一推杆电机901和第二推杆电机902分别与控制设备5信号相连。第二连接机构9在连接变形支撑锚10时，第一推杆电机901和第二推杆电机902的推杆相向运动，通过半环形卡箍903卡住配重筒体1001侧壁上的凹槽，从而实现对配重筒体1001的固定；在释放变形支撑锚10时，第一推杆电机901和第二推杆电机902的推杆往相反方向移动，使得半环形卡箍903从所述凹槽中脱出，从而实现壳体与变形支撑锚10的分离。

作为本实施例一种可选的实施方式，所述驱动机构12包括设置于密封腔体11中的第三推杆电机1201，密封腔体底部设置有环形密封圈1202，所述第三推杆电机1201的推杆穿过环形密封圈1202抵在第一活塞1002上，当第三推杆电机1201伸长推杆时，即可推动第一活塞1002往下方移动。所述环形密封圈1202能够起到密封防水的效果。

作为本实施例的一种可选的实施方式，参照图4，所述壳体1的侧面环绕设置有多个压力检测补偿机构13，所述压力检测补偿机构13与控制设备5信号相连，所述压力检测补偿机构13用于平衡壳体1内外压力以及监测洋流对壳体的推动方向，所述控制设备5用于根据压力检测补偿机构13所检测到的推动方向信息控制推进机构3保持壳体1的动态平衡。

具体的，参照图5，所述压力检测补偿机构13包括设置于壳体侧壁中的多个中空腔体1301，所述中空腔体1301一侧设置有开口，所述开口中设置有半透膜1302，中空腔体1301中填充有缓冲介质，所述缓冲介质为浓度高于海水的溶液。中空腔体1301中还设置有用于监测缓冲介质实时浓度的浓度监测装置1303。壳体1中还设置有用于调节中空腔体1301内压强的压强调节机构，所述浓度监测装置1303、压强调节机构分别与控制设备5信号相连。

所述平台在下沉过程中，半透膜1302将海水与缓冲介质隔开，所述缓冲介质能够在一定程度上起到平衡壳体1内外压力的作用，防止下潜过程中逐渐在增大的压强对平台造成破坏。由于缓冲介质的浓度高于海水，水会逐渐从浓度较低的海水一侧透过半透膜1302渗透到缓冲介质中，使得缓冲介质的浓度开始降低。当控制设备5根据浓度监测装置1303所采集的缓冲介质浓度数据判断缓冲介质开始出现浓度下降的趋势时，控制压强调节机构向中空腔体1301中施加额外的压强，从而阻止水透过半透膜1302渗透到缓冲介质一侧。而洋流在流动过程中会对壳体1产生推动力，使得壳体1某个侧面所受到的推动力会比其他位置大，相当于该方向上的海水受到额外的力的作用，渗透速度也会加快，使得渗透压升高，压强调节机构需要施加更大的压强才能使得水不会渗透到缓冲介质一侧，即受到洋流推动的壳体1一侧的中空腔体701中需要施加更大一些的压强以保持渗透压平衡，控制设备5通过比较各个压力检测补偿机构7所需施加的额外压强即可判断壳体1受到的推动力作用方向，并据此控制驱动机构6调整壳体1的运动方向，从而防止平台在下沉过程中由于受到洋流的影响而偏离预设的监测点位，在平台上浮时也能防止平台受到洋流的影响而偏离预定的回收区域。

作为一种可选的实施方式，所述压强调节机构包括增压器14和换向阀15，所述增压器14的输出端与换向阀15相连通，所述换向阀15通过管道16与中空腔体1301一端相连通。所述中空腔体1301中滑动设置有第二活塞1304，所述第二活塞1304两端分别填充有所述缓冲介质和气体，中空腔体1301中填充有气体的一端设置有压强传感器1305，所述增压器14、压强传感器1305分别与控制设备5信号相连。

示例性地，当控制设备5根据浓度监测装置1303监测到中空腔体1301中的缓冲介质出现浓度下降趋势时，控制设备5控制增压器14通过换向阀15向相应的中空腔体1301中注入气体，从而推动第二活塞1304施加压力。控制设备5可以通过压强传感器1305监测施加于中空腔体1301的压力大小。

所述控制设备5包括浓度监测模块、压强控制模块和推进控制模块。

其中，所述浓度监测模块用于获取各个浓度监测装置1303采集的浓度信息，识别是否有中空腔体1301中的缓冲介质出现浓度下降趋势，对存在浓度下降趋势的缓冲介质所在的中空腔体1301进行标记，并监测被标记的中空腔体1301的浓度下降趋势是否消除，所述被标记的中空腔体1301称为标记中空腔体。

所述压强控制模块用于获取标记中空腔体信息，控制增压器14向标记中空腔体增加压力以提升中空腔体内部压强。

所述驱动控制模块用于获取各个中空腔体1301中压强传感器1305所采集的压强信息，通过比较各个中空腔体1301对应的压强信息判断当前洋流对所述壳体1的推动方向，控制推进机构3驱动壳体1往相反方向运动，从而抵消洋流对壳体1推力的影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种海底勘探平台，其特征在于，所述平台包括壳体，壳体顶部设置有用于连接、释放缆绳的第一连接机构，壳体侧面设置有用于推进壳体在水下移动的推进机构，壳体中设置有设备舱，所述设备舱中设置有控制设备、监测设备、存储设备和电源，所述壳体底部设置有第二连接机构和变形支撑锚，所述第二连接机构用于连接、释放变形支撑锚，所述变形支撑锚包括一中空的配重筒体，所述配重筒体的上端与第二连接机构相连接，配重筒体中滑动设置有第一活塞，配重筒体的侧壁开设有若干条槽道，每条槽道中均设置有配重脚架，所述配重脚架包括第一脚架和第二脚架，所述第一脚架的一端与第一活塞底部铰连接，另一端与第二脚架一端铰连接，所述壳体中还设置有密封腔体，所述密封腔体底部与配重筒体相连通，密封腔体中设置有用于驱动第一活塞上下移动的驱动机构，所述推进机构、监测设备、存储设备、第二连接机构、驱动机构分别与控制设备电连接，所述电源用于为平台运行提供电能。

2.根据权利要求1所述的一种海底勘探平台，其特征在于，所述推进机构包括环绕设置于壳体侧面的若干个伺服电机，所述伺服电机的转子与U形支架相连接，所述U形支架的两端之间设置有推进器，所述伺服电机、推进器分别与控制设备信号相连。

3.根据权利要求1所述的一种海底勘探平台，其特征在于，所述第二连接机构包括设置于壳体底部左侧的第一推杆电机和设置于壳体底部右侧的第二推杆电机，所述第一推杆电机和第二推杆电机的推杆端部均设置有半环形卡箍，所述配重筒体的侧壁上设置有适应半环形卡箍的凹槽，所述第一推杆电机和第二推杆电机分别与控制设备信号相连。

4.根据权利要求1所述的一种海底勘探平台，其特征在于，所述驱动机构包括设置于密封腔体中的第三推杆电机，密封腔体底部设置有环形密封圈，所述第三推杆电机的推杆穿过环形密封圈抵在第一活塞上。

5.根据权利要求1所述的一种海底勘探平台，其特征在于，所述监测设备包括地震监测仪、定位装置和接近传感器，所述地震监测仪、定位装置、接近传感器分别与控制设备信号相连。

6.根据权利要求1所述的一种海底勘探平台，其特征在于，所述壳体的侧面环绕设置有多个压力检测补偿机构，所述压力检测补偿机构与控制设备信号相连，所述压力检测补偿机构用于平衡壳体内外压力以及监测洋流对壳体的推动方向，所述控制设备用于根据压力检测补偿机构所检测到的推动方向信息控制推进机构保持壳体的动态平衡。

7.根据权利要求6所述的一种海底勘探平台，其特征在于，所述压力检测补偿机构包括设置于壳体侧壁中的多个中空腔体，所述中空腔体一侧设置有开口，所述开口中设置有半透膜，中空腔体中填充有缓冲介质，所述缓冲介质为浓度高于海水的溶液，中空腔体中还设置有用于监测缓冲介质实时浓度的浓度监测装置，壳体中还设置有用于调节中空腔体内压强的压强调节机构，所述浓度监测装置、压强调节机构分别与控制设备信号相连。

8.根据权利要求7所述的一种海底勘探平台，其特征在于，所述压强调节机构包括增压器和换向阀，所述增压器的输出端与换向阀相连通，所述换向阀通过管道与中空腔体一端相连通，所述中空腔体中滑动设置有第一活塞，所述第一活塞两端分别填充有所述缓冲介质和气体，中空腔体中填充有气体的一端设置有压强传感器，所述增压器、压强传感器分别与控制设备信号相连。

9.根据权利要求8所述的一种海底勘探平台，其特征在于，所述控制设备包括：

浓度监测模块，用于获取各个浓度监测装置采集的浓度信息，识别是否有中空腔体中的缓冲介质出现浓度下降趋势，对存在浓度下降趋势的缓冲介质所在的中空腔体进行标记，并监测被标记的中空腔体的浓度下降趋势是否消除，所述被标记的中空腔体称为标记中空腔体；

压强控制模块，用于获取标记中空腔体信息，控制增压器向标记中空腔体增加压力以提升中空腔体内部压强；

推进控制模块，用于获取各个中空腔体中压强传感器所采集的压强信息，通过比较各个中空腔体对应的压强信息判断当前洋流对所述壳体的推动方向，控制推进机构驱动壳体往相反方向运动。