CN114644097A - 一种坐底式海洋设备释放系统及其释放方法 - Google Patents

Abstract

一种坐底式海洋设备释放系统，所述释放系统包括：主浮球，在主浮球下方通过两根等长的第一承重缆连接有数据采集单元浮球，所述数据采集单元浮球用于采集传输海底观测数据并进行存储；声学释放器，所述声学释放器的顶部通过第二承重缆与数据采集单元浮球相连，所述声学释放器的释放动作由甲板声学单元下发声学信号来控制，所述声学释放器与甲板声学单元相配合以在采集作业完成后将海床基抛载；海底传感器浮球，所述海底传感器浮球通过通讯缆与数据采集单元浮球电气相连，以实现数据采集单元浮球与海底传感器浮球之间的采集控制和数据传输；海床基，在海床基的顶部均布有多个海床基缆环，在海底传感器浮球上设有保持体。

Description

一种坐底式海洋设备释放系统及其释放方法

技术领域：

本发明涉及一种坐底式海洋设备释放系统及其释放方法。

背景技术：

海洋因拥有丰富的生物、矿产等资源成为经济发展的重要支点,是解决人口膨胀、资源短缺和环境恶化的重要出路；海洋因巨大的水域面积和储水量成为影响全球气候、碳循环等的重要因素,是研究人类生存环境的重要对象；海洋因其复杂性、独特性等特点成为人类探索未知世界的主要方向,是科学和技术创新的重要舞台；海洋因其通透性和天然地理格局成为重要的国防屏障,受到世界各国的高度重视，因此，需要对海洋进行定期观测来反馈出相应的信息数据。

海洋观测是利用各种现代化技术及传感器对海洋环境进行监测与信息感知，坐底式海洋设备是进行海洋开发、科学研究和综合管理的基础，是在海洋观测技术领域经常用到的组件和工具，主要包括海底地震仪、海底地磁日变设备、海底流速仪、海底水文观测设备和海底声学监测设备等。

而现有大部分海洋观测设备采用非坐底式观测方式，在海洋观测过程中海洋传感器悬挂在海洋水体中，无法直接采集到海底的观测数据，并容易受到海流的影响，其姿态和位置难以保持稳定，导致采集得到的观测数据误差较大；现有坐底式海洋设备的传感器与各个观测设备组件之间没有设置距离间隔，会在采集观测数据时对坐底式海洋设备的传感器造成电磁干扰，影响海洋观测效率；同时，现有坐底式设备大多采用自带释放器，而非传统商业化的声学释放器，一方面自带释放器的释放回收风险较大，另一方面自带释放器会加重坐底式设备，且对技术要求较高，相比较传统商业化声学释放器技术成熟，具有回收成功率高的优势。

发明内容：

本发明实施例提供了一种坐底式海洋设备释放系统及其释放方法，结构和方法设计合理，基于系统内多个功能组件的相互配合作用，使海底传感器能够直接采集到海底的观测数据，避免海流的影响，其姿态及位置在海底保持相对稳定，保证采集得到的海底观测数据稳定可靠，同时还能够消除系统内的电磁器件对海底传感器产生的电磁干扰，降低技术要求，提升了海洋观测效率和回收成功率，解决了现有技术中存在的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种坐底式海洋设备释放系统，所述释放系统包括：

主浮球，在主浮球下方通过两根等长的第一承重缆连接有数据采集单元浮球，所述数据采集单元浮球用于采集传输海底观测数据并进行存储；

声学释放器，所述声学释放器的顶部通过第二承重缆与数据采集单元浮球相连，所述声学释放器的释放动作由甲板声学单元下发声学信号来控制，所述声学释放器与甲板声学单元相配合以在采集作业完成后将海床基抛载；

海底传感器浮球，所述海底传感器浮球通过通讯缆与数据采集单元浮球电气相连，以实现数据采集单元浮球与海底传感器浮球之间的采集控制和数据传输，所述海底传感器浮球通过两根等长的第三承重缆与数据采集单元浮球相连，所述海底传感器浮球通过释放缆与声学释放器的底部相连；

海床基，在海床基的顶部均布有多个海床基缆环，在海底传感器浮球上设有保持体，在保持体上均布有多个与海床基缆环相配合的保持体缆环，每个保持体缆环上分别对应设有过缆保持孔，以使释放缆将海床基、海底传感器浮球和声学释放器相连接。

所述主浮球、数据采集单元浮球、声学释放器、海底传感器浮球和海床基从上向下依次设置。

所述海床基通过八根等长的释放缆和保持体与海底传感器浮球相连，所述海底传感器浮球通过八根等长的释放缆与声学释放器的释放钩相连，所述释放缆均为闭环打结绳。

所述海床基缆环、保持体缆环和过缆保持孔均是呈圆周分布。

在海底传感器浮球的顶部固连有八根在圆周上均匀分布的收缆纵杆、收缆纵杆上固连有收缆环，收缆环为圆环结构，所述收缆纵杆所在的圆周尺寸及收缆环的尺寸远小于过缆保持孔的所在的外圆周尺寸。

所述第三承重缆的长度大于第二承重缆、声学释放器的长度之和，所述通讯缆的长度大于第三承重缆的长度。

一种坐底式海洋设备释放方法，所述释放方法包括以下步骤：

S1，将主浮球、数据采集单元浮球、声学释放器、海底传感器浮球和海床基自上而下依次连接；

S2，将观测系统吊入到海面，观测系统下沉到海底后，海床基在海底坐底，在主浮球、数据采集单元浮球、海底传感器浮球的正浮力以及海床基的负浮力作用下，观测系统的主浮球、数据采集单元浮球、声学释放器、海底传感器浮球依次稳定地悬浮在海底上方；

S3，数据采集单元浮球向通过通讯缆向海底传感器浮球发送控制指令，海底传感器浮球采集海底观测数据，采集完成后，海底传感器浮球通过通讯缆将采集得到的海底观测数据传输反馈到数据采集单元浮球并进行存储；

S4，甲板声学单元向声学释放器发送释放指令，释放钩动作，以使释放缆与释放钩脱离，主浮球、数据采集单元浮球、声学释放器、海底传感器浮球上浮，保持体、释放缆、海床基留在海底；

S5，将上浮到海面的主浮球、数据采集单元浮球、声学释放器和海底传感器浮球进行回收，并且甲板声学单元通过声学通讯与声学释放器建立连接以实时跟踪观测系统的上浮位置。

本发明采用上述结构，通过数据采集单元浮球和海底传感器浮球相配合以采集传输海底观测数据并进行存储；通过声学释放器和甲板声学单元相配合以在采集作业完成后将海床基抛载；通过海床基顶部的海床基缆环、保持体上的保持体缆环和过缆保持孔以使释放缆将海床基、海底传感器浮球和声学释放器相连接；通过海底传感器浮球顶部固连的多根收缆纵杆和收缆环相配合将海床基、保持体、海底传感器浮球牢固地连接在一起，保持体紧贴在过缆保持孔的下方，使释放缆不会从过缆保持孔里脱离，提升观测系统的整体性，具有稳固实用、精准高效的优点。

附图说明：

图1为本发明的水下工作结构示意图。

图2为本发明的观测系统释放后的结构示意图。

图3为本发明的观测系统上浮到水面的结构示意图。

图4为本发明的海床基和海底传感器浮球的连接结构示意图。

图5为本发明的单根释放缆的连接结构示意图。

图6为本发明的保持体的结构示意图。

图中，1、主浮球，2、第一承重缆，3、数据采集单元浮球，4、第二承重缆，5、声学释放器，5-1、释放钩，6、第三承重缆，7、释放缆，8、海底传感器浮球，8-1、收缆纵杆，8-2、收缆环，8-3、过缆保持孔，9、海床基，9-1、海床基缆环，10、保持体，10-1、保持体缆环，11、通讯缆；12、甲板声学单元。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

如图1-6中所示，一种坐底式海洋设备释放系统，所述释放系统包括：

主浮球1，在主浮球1下方通过两根等长的第一承重缆2连接有数据采集单元浮球3，所述数据采集单元浮球3用于采集传输海底观测数据并进行存储；

声学释放器5，所述声学释放器5的顶部通过第二承重缆4与数据采集单元浮球3相连，所述声学释放器5的释放动作由甲板声学单元12下发声学信号来控制，所述声学释放器5与甲板声学单元12相配合以在采集作业完成后将海床基9抛载；

海底传感器浮球8，所述海底传感器浮球8通过通讯缆11与数据采集单元浮球3电气相连，以实现数据采集单元浮球3与海底传感器浮球8之间的采集控制和数据传输，所述海底传感器浮球8通过两根等长的第三承重缆6与数据采集单元浮球3相连，所述海底传感器浮球8通过释放缆7与声学释放器5的底部相连；

海床基9，在海床基9的顶部均布有多个海床基缆环9-1，在海底传感器浮球8上设有保持体10，在保持体10上均布有多个与海床基缆环9-1相配合的保持体缆环10-1，每个保持体缆环10-1上分别对应设有过缆保持孔8-3，以使释放缆7将海床基9、海底传感器浮球8和声学释放器5相连接。

所述主浮球1、数据采集单元浮球3、声学释放器5、海底传感器浮球8和海床基9从上向下依次设置。

所述海床基9通过八根等长的释放缆7和保持体10与海底传感器浮球8相连，所述海底传感器浮球8通过八根等长的释放缆7与声学释放器5的释放钩5-1相连，所述释放缆7均为闭环打结绳。

所述海床基缆环9-1、保持体缆环10-1和过缆保持孔8-3均是呈圆周分布。

在海底传感器浮球8的顶部固连有八根在圆周上均匀分布的收缆纵杆8-1、收缆纵杆8-1上固连有收缆环8-2，收缆环8-2为圆环结构，所述收缆纵杆8-1所在的圆周尺寸及收缆环8-2的尺寸远小于过缆保持孔8-3的所在的外圆周尺寸。

所述第三承重缆6的长度大于第二承重缆4、声学释放器5的长度之和，所述通讯缆11的长度大于第三承重缆6的长度。

一种坐底式海洋设备释放方法，所述释放方法包括以下步骤：

S1，将主浮球1、数据采集单元浮球3、声学释放器5、海底传感器浮球8和海床基9自上而下依次连接；

S2，将观测系统吊入到海面，观测系统下沉到海底后，海床基9在海底坐底，在主浮球1、数据采集单元浮球3、海底传感器浮球8的正浮力以及海床基9的负浮力作用下，观测系统的主浮球1、数据采集单元浮球3、声学释放器5、海底传感器浮球8依次稳定地悬浮在海底上方；

S3，数据采集单元浮球3向通过通讯缆11向海底传感器浮球8发送控制指令，海底传感器浮球8采集海底观测数据，采集完成后，海底传感器浮球8通过通讯缆11将采集得到的海底观测数据传输反馈到数据采集单元浮球3并进行存储；

S4，甲板声学单元12向声学释放器5发送释放指令，释放钩5-1动作，以使释放缆7与释放钩5-1脱离，主浮球1、数据采集单元浮球3、声学释放器5、海底传感器浮球8上浮，保持体10、释放缆7、海床基9留在海底；

S5，将上浮到海面的主浮球1、数据采集单元浮球3、声学释放器5和海底传感器浮球8进行回收，并且甲板声学单元12通过声学通讯与声学释放器5建立连接以实时跟踪观测系统的上浮位置。

本发明实施例中的一种坐底式海洋设备释放系统及其释放方法的工作原理为：基于系统内多个功能组件的相互配合作用，使海底传感器能够直接采集到海底的观测数据，避免海流的影响，其姿态及位置在海底保持相对稳定，保证采集得到的海底观测数据稳定可靠，同时还能够消除系统内的电磁器件对海底传感器产生的电磁干扰，提升海洋观测效率，相较于现有技术中的观测设备，更为精准高效，并且方便进行推广和普及。

在整体方案中，观测系统主要包括主浮球1，在主浮球1下方通过两根等长的第一承重缆2连接有数据采集单元浮球3，所述数据采集单元浮球3用于采集传输海底观测数据并进行存储；声学释放器5，所述声学释放器5的顶部通过第二承重缆4与数据采集单元浮球3相连，所述声学释放器5的释放动作由甲板声学单元12下发声学信号来控制，所述声学释放器5与甲板声学单元12相配合以在采集作业完成后将海床基9抛载；海底传感器浮球8，所述海底传感器浮球8通过通讯缆11与数据采集单元浮球3电气相连，以实现数据采集单元浮球3与海底传感器浮球8之间的采集控制和数据传输，所述海底传感器浮球8通过两根等长的第三承重缆6与数据采集单元浮球3相连，所述海底传感器浮球8通过释放缆7与声学释放器5的底部相连；海床基9，在海床基9的顶部均布有多个海床基缆环9-1，在海底传感器浮球8上设有保持体10，在保持体10上均布有多个与海床基缆环9-1相配合的保持体缆环10-1，每个保持体缆环10-1上分别对应设有过缆保持孔8-3，以使释放缆7将海床基9、海底传感器浮球8和声学释放器5相连接。

在上述不同种类功能组件的相互配合作用下，能够稳定可靠精准的检测海底的观测数据，减少电磁元件对采集数据的电磁干扰，保证各个功能组件操作到位，同时方便进行回收，实用性强。

优选的，主浮球1、数据采集单元浮球3、声学释放器5、海底传感器浮球8和海床基9从上向下依次连接设置，从而方便观测系统整体进行观测作业；具体的，主浮球1通过两根等长的第一承重缆2与数据采集单元浮球3相连，数据采集单元浮球3通过两根等长的第三承重缆6与海底传感器浮球8相连，数据采集单元浮球3通过第二承重缆4与声学释放器5的顶部相连，海床基9通过八根等长的释放缆7及保持体10与海底传感器浮球8相连，海底传感器浮球8通过八根等长的释放缆7与声学释放器5的释放钩5-1相连，从而将所有的功能组件拼装连接成整个系统，使每个功能组件都能相互配合进行动作。

优选的，海床基9的顶部有均匀圆周分布的海床基缆环9-1；保持体10的外圆周有均匀圆周分布的保持体缆环10-1；海底传感器浮球8的外圆周设计有均匀圆周分布的过缆保持孔8-3；海床基缆环9-1、保持体缆环10-1、过缆保持孔8-3的位置相对应，保持体缆环10-1与过缆保持孔8-3所在的外圆周尺寸大致相等，海床基缆环9-1所在的外圆周尺寸小于保持体缆环10-1与过缆保持孔8-3所在的外圆周尺寸；使海床基9、海底传感器浮球8和声学释放器5进行依次连接。

优选的，数据采集单元浮球3通过通讯缆11控制海底传感器浮球8采集海底观测数据，海底传感器浮球8通过通讯缆11将采集到的数据传输到数据采集单元浮球3并进行存储。

释放缆7底部与海床基缆环9-1相连，从而与海床基9连接在一起；向上与保持体缆环10-1相连，穿过过缆保持孔8-3、收缆纵杆8-1、收缆环8-2，上部与释放器释放钩5-1相连；由于海床基缆环9-1所在的外圆周尺寸小于保持体缆环10-1与过缆保持孔8-3所在的外圆周尺寸，收缆纵杆8-1所在的圆周尺寸及收缆环8-2的尺寸远小于过缆保持孔8-3的所在的外圆周尺寸，此连接结构使释放缆7将海床基9、保持体10、海底传感器浮球8牢固地连接在一起，保持体10紧贴在过缆保持孔8-3的下方，使释放缆7不会从过缆保持孔8-3里脱离；当声学释放器5执行释放动作时，释放器释放钩5-1向下动作，主浮球1、数据采集单元浮球3、海底传感器浮球8在海底受到的为正浮力，受力上浮；海床基9在海底受到的为负浮力，继续在海底坐底；八根释放缆7与释放器释放钩5-1脱离，并自动依次从收缆环8-2、收缆纵杆8-1、过缆保持孔8-3中脱离，主浮球1、数据采集单元浮球3、声学释放器5、海底传感器浮球8一直上浮与保持、释放缆7、海床基9等脱离并上浮到海面。

海底观测数据采集完成后，甲板声学单元12向声学释放器5下达释放命令，释放器释放钩5-1动作；释放缆7与释放器释放钩5-1脱离，主浮球1、数据采集单元浮球3、声学释放器5、海底传感器浮球8上浮，保持体10、释放缆7、海床基9留在海底；主浮球1、数据采集单元浮球3、声学释放器5、海底传感器浮球8上浮到海面，并进行回收，在此过程中，甲板声学单元12通过声学通讯一直跟踪声学释放器5及观测系统的上浮位置。

对于一种坐底式海洋设备释放方法，主要包括以下步骤：将主浮球1、数据采集单元浮球3、声学释放器5、海底传感器浮球8和海床基9自上而下依次连接；将观测系统吊入到海面，观测系统下沉到海底后，海床基9在海底坐底，在主浮球1、数据采集单元浮球3、海底传感器浮球8的正浮力以及海床基9的负浮力作用下，观测系统的主浮球1、数据采集单元浮球3、声学释放器5、海底传感器浮球8依次稳定地悬浮在海底上方；数据采集单元浮球3向通过通讯缆11向海底传感器浮球8发送控制指令，海底传感器浮球8采集海底观测数据，采集完成后，海底传感器浮球8通过通讯缆11将采集得到的海底观测数据传输反馈到数据采集单元浮球3并进行存储；甲板声学单元12向声学释放器5发送释放指令，释放钩5-1动作，以使释放缆7与释放钩5-1脱离，主浮球1、数据采集单元浮球3、声学释放器5、海底传感器浮球8上浮，保持体10、释放缆7、海床基9留在海底；将上浮到海面的主浮球1、数据采集单元浮球3、声学释放器5和海底传感器浮球8进行回收，并且甲板声学单元12通过声学通讯与声学释放器5建立连接以实时跟踪观测系统的上浮位置。

按照上述步骤依次执行，可以精准高效来采集到海底观测数据，并能够消除电磁干扰，进一步提升精准度和采集效率。

综上所述，本发明实施例中的一种坐底式海洋设备释放系统及其释放方法基于系统内多个功能组件的相互配合作用，使海底传感器能够直接采集到海底的观测数据，避免海流的影响，其姿态及位置在海底保持相对稳定，保证采集得到的海底观测数据稳定可靠，同时还能够消除系统内的电磁器件对海底传感器产生的电磁干扰，提升海洋观测效率，相较于现有技术中的观测设备，更为精准高效，并且方便进行推广和普及。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种坐底式海洋设备释放系统，其特征在于，所述释放系统包括：

主浮球，在主浮球下方通过两根等长的第一承重缆连接有数据采集单元浮球，所述数据采集单元浮球用于采集传输海底观测数据并进行存储；

声学释放器，所述声学释放器的顶部通过第二承重缆与数据采集单元浮球相连，所述声学释放器的释放动作由甲板声学单元下发声学信号来控制，所述声学释放器与甲板声学单元相配合以在采集作业完成后将海床基抛载；

海底传感器浮球，所述海底传感器浮球通过通讯缆与数据采集单元浮球电气相连，以实现数据采集单元浮球与海底传感器浮球之间的采集控制和数据传输，所述海底传感器浮球通过两根等长的第三承重缆与数据采集单元浮球相连，所述海底传感器浮球通过释放缆与声学释放器的底部相连；

海床基，在海床基的顶部均布有多个海床基缆环，在海底传感器浮球上设有保持体，在保持体上均布有多个与海床基缆环相配合的保持体缆环，每个保持体缆环上分别对应设有过缆保持孔，以使释放缆将海床基、海底传感器浮球和声学释放器相连接。

2.根据权利要求1所述的一种坐底式海洋设备释放系统，其特征在于：所述主浮球、数据采集单元浮球、声学释放器、海底传感器浮球和海床基从上向下依次设置。

3.根据权利要求1所述的一种坐底式海洋设备释放系统，其特征在于：所述海床基通过八根等长的释放缆和保持体与海底传感器浮球相连，所述海底传感器浮球通过八根等长的释放缆与声学释放器的释放钩相连，所述释放缆均为闭环打结绳。

4.根据权利要求1所述的一种坐底式海洋设备释放系统，其特征在于：所述海床基缆环、保持体缆环和过缆保持孔均是呈圆周分布。

5.根据权利要求1所述的一种坐底式海洋设备释放系统，其特征在于：在海底传感器浮球的顶部固连有八根在圆周上均匀分布的收缆纵杆、收缆纵杆上固连有收缆环，收缆环为圆环结构，所述收缆纵杆所在的圆周尺寸及收缆环的尺寸远小于过缆保持孔的所在的外圆周尺寸。

6.根据权利要求1所述的一种坐底式海洋设备释放系统，其特征在于：所述第三承重缆的长度大于第二承重缆、声学释放器的长度之和，所述通讯缆的长度大于第三承重缆的长度。

7.一种坐底式海洋设备释放方法，其特征在于，所述释放方法包括以下步骤：

S1，将主浮球、数据采集单元浮球、声学释放器、海底传感器浮球和海床基自上而下依次连接；

S2，将观测系统吊入到海面，观测系统下沉到海底后，海床基在海底坐底，在主浮球、数据采集单元浮球、海底传感器浮球的正浮力以及海床基的负浮力作用下，观测系统的主浮球、数据采集单元浮球、声学释放器、海底传感器浮球依次稳定地悬浮在海底上方；

S3，数据采集单元浮球向通过通讯缆向海底传感器浮球发送控制指令，海底传感器浮球采集海底观测数据，采集完成后，海底传感器浮球通过通讯缆将采集得到的海底观测数据传输反馈到数据采集单元浮球并进行存储；

S4，甲板声学单元向声学释放器发送释放指令，释放钩动作，以使释放缆与释放钩脱离，主浮球、数据采集单元浮球、声学释放器、海底传感器浮球上浮，保持体、释放缆、海床基留在海底；

S5，将上浮到海面的主浮球、数据采集单元浮球、声学释放器和海底传感器浮球进行回收，并且甲板声学单元通过声学通讯与声学释放器建立连接以实时跟踪观测系统的上浮位置。

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