CN1278904C - 深海海底观测平台 - Google Patents
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本发明是一种深海海底观测平台，其包括开放式单元模块的浮体框架和/或观测框架和配重锚系。在该浮体框架或观测框架内固设的声学释放器与配重锚系之间，是通过释放脱钩，脱钩缆套和固定有配重挂环的配重锚系三者的协同配合，而离合的；由脱钩缆套或穿过配重挂环套挂在闭合状态的该脱钩上，构成该浮体框架或观测框架及其声学释放器与配重锚系连成一体而锚驻海底的状态；由脱钩缆套或脱离了开放状态的该脱钩和配重挂环，构成该浮体框架或观测框架及其声学释放器与配重锚系分离的状态。该平台在保证机械强度的前提下，减小设备整体重量，便于深海海底观测工作。还可避免外界噪声对记录系统的干扰，实现一平台从事多种海底观测实验。
Description
(一)技术领域
本发明涉及深海海底探测技术领域。具体讲是一种深海海底观测平台。其属于深海资源探测项目的海洋仪器检测技术领域。
(二)背景技术
深海海底拥有着丰富的矿藏资源，生存着许多人类尚未了解的海洋生物和很多尚未探索的海底火山及地质变化。同时，深海海底的变化对全球气候变化，以及人类造成的污染对其影响都是当前海洋研究中的重大课题。为了解这些变化规律，只有借助于先进的海底探测技术进行现场时空尺度的变化过程实时测量。传统的海底取样实验室分析等探测方法已严重制约着人类对深海物理、化学、生物和地质变化规律的了解和研究。只有开发和探索新的深海探测技术和方法，才能推进深海海底研究的不断发展。
海底原位测量技术，通过锚系将测量系统固定在海底的某一位置实现对海底变化过程进行长期定点的实时观测。其开放式的框架可以用于多种海洋调查仪器和传感器的集成，同时本身可提供多种数据采集模式，根据不同的调查和实验目的可对特定的海底区域中的沉积物的运动规律、海流变化、鱼类活动习性、地质变化、化学元素分布等各种变化进行短期或长达一年的现场(in situ)实时(real time)专项或综合测量。特别适合海底火山、海底热液、海底生物习性及海底板块运动等特殊现象的观测研究。
当前深海定点观测设备多以锚系系统为主，在锚系和浮球之间的连接缆上分别挂上测量仪器/传感器。其主要以测量垂直梯度上的变化为主，无法满足同一水平空间上的多种参数的综合测量的要求。同时所携带的水下观测仪器/传感器有限，悬挂在缆绳上的仪器/传感器探头在投放或回收操作中容易受损害。而现在制作的深海定点观测平台都是根据某一特定观测实验要求专门制作的一体化平台，例如海底沉积物特性的观测平台，水下鱼类生物观测平台等，缺少通用性。
(三)发明内容
本发明的目的是针对上述当前深海水下观测现状。本发明要将传统的整体框架结构进行分体模块设计。利用连接组件将分体的单元模块两框架进行拼装，根据海底观测的技术要求进行不同结构的组装，要在很短的时间内采用常规的安装工具即可完成设备的深海海底观测平台，以适应于深海中的各种海底调查研究活动，使一套框架主体满足不同的实际应用需求。在保证足够机械强度的前提下，减小设备整体重量，便于深海海底观测平台的深海工作。
本发明的目的是由以下技术方案实现的，研制了一种深海海底观测平台，其包括由耐腐蚀的轻质金属管体焊接而成的开放式单元模块的浮体框架和/或观测框架和配重锚系。在所述的该浮体框架或观测框架内固设的声学释放器与配重锚系之间，是通过释放脱钩，脱钩缆套和固定有配重挂环的配重锚系三者的协同配合，而离合的；其中，呈蟹夹形状的释放脱钩安装在声学释放器的底部，该脱钩在声学释放器的控制下或呈开放状态，或呈闭合状态：由高强度缆绳制成的脱钩缆套或穿过配重挂环套挂在闭合状态的该脱钩上，构成该浮体框架或观测框架及其声学释放器与配重锚系连成一体而锚驻海底的状态；由高强度缆绳制成的脱钩缆套或脱离了开放状态的该脱钩和配重挂环，构成该浮体框架或观测框架及其声学释放器与配重锚系分离的状态。
所述的脱钩缆套，其是两端分别制成环形脱钩缆环的高强度缆绳；两该缆环穿过配重挂环后，或共同套挂在一个闭合状态的释放脱钩上；或分别套挂在两个闭合状态的释放脱钩上。
所述的声学释放器及其底部的释放脱钩，其固定在该浮体框架或观测框架的垂直重心轴及其延长线上；或者对称固定在该浮体框架或观测框架的底部平面框架的对角线两端。
所述的配重挂环，是固定在配重锚系的垂直重心轴及其延长线上：或者与固定在该浮体框架或观测框架的底部平面框架对角线两端的声学释放器及其底部释放脱钩相对应配置该配重挂环。
所述的浮球框架和观测框架，两者之间或以直接对接的连接方式连成一体，即通过连接挂钩将上下对接的两框架连成一体的；或分别通过由连接缆绳和连接环-钩构成的两组连接组件，将分体的两框架连成一体。
所述的连接组件，其由连接缆绳和连接环-钩构成，其中，连接环-钩是在浮球框架和观测框架相对对接的平面框架的重心短横梁上，通过螺栓、螺母组件夹固有连接环箍，该环箍又通过另一螺栓、螺母组件连固有“U”形挂钩，该挂钩又套挂有连接缆绳。
本发明的优点在于：由于本深海海底观测平台，其包括由耐腐蚀的轻质金属管体焊接而成的开放式单元模块的浮体框架和/或观测框架和配重锚系，本观测平台提供了1.5×1.5×1.5米的空间可用于多种观测仪器/传感器的安置。由于在所述的该浮体框架或观测框架内固设的声学释放器与配重锚系之间，是通过释放脱钩，脱钩缆套和固定有配重挂环的配重锚系三者的协同配合，而离合的；其中，呈蟹夹形状的释放脱钩安装在声学释放器的底部，该脱钩在声学释放器的控制下或呈开放状态，或呈闭合状态。由高强度缆绳制成的脱钩缆套或穿过配重挂环套挂在闭合状态的该脱钩上，构成该浮体框架或观测框架及其声学释放器与配重锚系连成一体而锚驻海底的状态。由高强度缆绳制成的脱钩缆套或脱离了开放状态的该脱钩和配重挂环，构成该浮体框架或观测框架及其声学释放器与配重锚系分离的状态。这样，使得一套本观测平台的框架主体满足不同的实际应用需求。由于系统框架由耐腐蚀且密度比不锈钢小的钛金属管焊接而成，能够在保证足够机械强度的前提下，减小了设备整体重量。整体采用开放式结构，使其在海水中管内与管外形成等压平衡状态，便于本观测平台框架的深海工作。由于采用了配重和浮球对下沉和上升的速率进行控制，保证了平台在海底着陆时瞬间对海底冲击力的控制，避免了对所观测环境的破坏同时又保证了平台的安全，使本观测平台便于现场的操作和维护，丰富了深海调查技术和方法。由于所述的浮球框架和观测框架，两者之间或以直接对接的连接方式连成一体，即通过连接挂钩将上下对接的两框架连成一体的；或分别通过由连接缆绳和连接环-钩构成的两组连接组件，将分体的两框架连成一体。对于采用分体结构的浮球框架和观测框架，进行海底地震实验，实现一套设备多种用途。
(四)附图及其实施例，本发明的实施例结合附图说明如下：
图1为：深海海底观测平台结构示意图。
图2为：深海海底观测平台的配重挂钩结构示意图。
图3为：深海海底观测平台的配重脱钩结构示意图。
图4为：深海海底观测平台的连接环-钩结构示意图。
图5为：观测框架和浮球框架分开海底着陆应用示意图。
参见图1——5，根据具体海上测量实验要求，制成的深海海底观测平台，其包括由耐腐蚀的轻质金属管体焊接而成的开放式单元模块的浮体框架5和/或观测框架2和配重锚系1。在所述的装有浮球4的该浮体框架5或观测框架2内固设的声学释放器3，9与配重锚系1之间，是通过释放脱钩10，脱钩缆套11和固定有配重挂环13的配重锚系1三者的协同配合，而离合的；其中，呈蟹夹形状的释放脱钩10安装在声学释放器3，9的底部，该脱钩10在声学释放器3，9的控制下或呈开放状态，或呈闭合状态；由高强度缆绳制成的脱钩缆套11或穿过配重挂环13套挂在闭合状态的该脱钩10上，构成该浮体框架5或观测框架2及其声学释放器3，9与配重锚系1连成一体而锚驻海底的状态；由高强度缆绳制成的脱钩缆套11或脱离了开放状态的该脱钩10和配重挂环13，构成该浮体框架5或观测框架2及其声学释放器3，9与配重锚系1分离的状态。所述的脱钩缆套11，其是两端分别制成环形脱钩缆环的高强度缆绳；两该缆环穿过配重挂环13后，或共同套挂在一个闭合状态的释放脱钩10上：或分别套挂在两个闭合状态的释放脱钩10上。所述的声学释放器3，9及其底部的释放脱钩10，其固定在该浮体框架5或观测框架2的垂直重心轴及其延长线上；或者对称固定在该浮体框架5或观测框架2的底部平面框架的对角线两端。所述的配重挂环13，是固定在配重锚系1的垂直重心轴及其延长线上；或者与固定在该浮体框架5或观测框架2的底部平面框架对角线两端的声学释放器3，9及其底部释放脱钩10相对应配置该配重挂环13。所述的浮球框架5和观测框架2，两者之间或以直接对接的连接方式连成一体，即通过连接挂钩将上下对接的两框架5-2连成一体的；或分别通过由连接缆绳15和连接环-钩7构成的两组连接组件，将分体的两框架连成一体。所述的连接组件，其由连接缆绳和连接环-钩7构成，其中，连接环-钩7是在浮球框架5和观测框架2相对对接的平面框架的重心短横梁18上，通过螺栓、螺母组件19夹固有连接环箍17，该环箍17又通过另一螺栓、螺母组件20连固有“U”形挂钩16，该挂钩16又套挂有连接缆绳15。
具体实施时，将浮球框架5和观测框架2连为一体，通过计算选用适当配重锚系1和浮球4，将所要用的仪器/传感器安置在观测框架2上。投放时将该平台由船上投入水面中，该平台即可根据预定速度达到海底。当回收时，从水面甲板单元向海底观测平台所在地发射声指令来启动声学释放器3执行脱钩操作，由于受浮球4产生的正浮力作用，观测框架将摆脱配重锚系1上升到水面。通过挂钩挂住连接缆6，即可将该平台完整的回收到甲板上。为防止万一，采用了双平行声学释放器3，9结构，如果声学释放器3未能执行脱钩动作，再启动备用声学释放器9执行脱钩。
本专利的深海海底观测平台应用另一实施例如图5所示：在海底地球物理实验中，需要进行模拟地震测量，即人为产生震源并进行反射信号的记录以用于地质结构的研究。为避免信号原对记录设备的干扰，要求数据采集器与信号原的距离不小于2米。本专利的特点是在不改变平台尺寸的情况下，通过连接缆6将观测框架2和浮球框架5分开海底着陆，将数据记录系统置于浮球框架5上，因此避免了外界噪声对记录系统的干扰，实现了一个平台从事多种海底观测实验的目的。
本领域的普通技术人员都会理解，在本发明的保护范围内，对于上述实施例进行修改，添加和替换都是可能的，其都没有超出本发明的保护范围。
Claims (6)
1、一种深海海底观测平台，其包括由耐腐蚀的轻质金属管体焊接而成的开放式单元模块的浮体框架和/或观测框架和配重锚系，其特征在于：在所述的该浮体框架或观测框架内固设的声学释放器与配重锚系之间，是通过释放脱钩，脱钩缆套和固定有配重挂环的配重锚系三者的协同配合，而离合的；其中，呈蟹夹形状的释放脱钩安装在声学释放器的底部，该脱钩在声学释放器的控制下或呈开放状态，或呈闭合状态；由高强度缆绳制成的脱钩缆套或穿过配重挂环套挂在闭合状态的该脱钩上，构成该浮体框架或观测框架及其声学释放器与配重锚系连成一体而锚驻海底的状态；由高强度缆绳制成的脱钩缆套或脱离了开放状态的该脱钩和配重挂环，构成该浮体框架或观测框架及其声学释放器与配重锚系分离的状态。
2、根据权利要求1所述深海海底观测平台，其特征在于：所述的脱钩缆套，其是两端分别制成环形脱钩缆环的高强度缆绳；两该缆环穿过配重挂环后，或共同套挂在一个闭合状态的释放脱钩上；或分别套挂在两个闭合状态的释放脱钩上。
3、根据权利要求1所述深海海底观测平台，其特征在于：所述的声学释放器及其底部的释放脱钩，其固定在该浮体框架或观测框架的垂直重心轴及其延长线上；或者对称固定在该浮体框架或观测框架的底部平面框架的对角线两端。
4、根据权利要求1所述深海海底观测平台，其特征在于：所述的配重挂环，是固定在配重锚系的垂直重心轴及其延长线上；或者与固定在该浮体框架或观测框架的底部平面框架对角线两端的声学释放器及其底部释放脱钩相对应配置该配重挂环。
5、根据权利要求1所述深海海底观测平台，其特征在于：所述的浮球框架和观测框架，两者之间或以直接对接的连接方式连成一体，即通过连接挂钩将上下对接的两框架连成一体的；或分别通过由连接缆绳和连接环-钩构成的两组连接组件，将分体的两框架连成一体。
6、根据权利要求5所述深海海底观测平台，其特征在于：所述的连接组件，其由连接缆绳和连接环-钩构成，其中，连接环-钩是在浮球框架和观测框架相对对接的平面框架的重心短横梁上，通过螺栓、螺母组件夹固有连接环箍，该环箍又通过另一螺栓、螺母组件连固有“U”形挂钩，该挂钩又套挂有连接缆绳。
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