CN216160856U - 一种海床沉埋典型目标模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海床沉埋典型目标模拟装置，包括若干埋藏在海床下的沉埋管，所述若干沉埋管通过位于外部顶侧的线缆连接并再连接到干端控制设备；所述沉埋管端头上装有电磁辐射场产生设备，电磁辐射场产生设备与沉埋管绝缘并通过线缆与干端控制设备设备连接；还包括用机器人搭载或由水面支持船控制的水下探测器，所述水下探测器上设置有水下沉埋管距离检测器。有益效果：1、布放方便，水下无电子器件，寿命长，方便使用；2、探测器通过长管型沉埋目标上方时，知晓水下探测器通过沉埋目标的相对位置关系；3、克服了水下沉埋目标难用声学定位的瓶颈；4、能测试和考核水下沉埋金属目标探测器探测水底沉埋磁性目标或非磁性目标的能力，适应性强。

Description

一种海床沉埋典型目标模拟装置

技术领域

本实用新型属于水底沉埋金属目标探测器的探测性能测试技术领域，尤其涉及一种海床沉埋典型目标模拟装置。

背景技术

为了适应海洋资源开发活动、海洋环境保护、水下救援以及水下目标探测打捞等需求，我国海洋装备中进口的或自我开发的探测装备越来越多，采用的技术也越来越先进。而我国对有关水下金属探测装备的探测能力测试一直没有相应的测试检测手段，也没有相关标准依据，造成探测装备研发厂家自说自话，难辩探测器探测能力和技术水平高低。

常用的水下声学定位方法受沉积层声衰减和沉积层表面声反射的影响，沉埋1m深度的目标能传播的频率一般在1kHz以下，有关定位装备的声发射换能器体积大，成本高，声目标定位困难，为此需要考虑其它目标定位方法。

因此，设计一种模拟设施能用于各类水底沉埋金属目标探测器的探测能力测试及功能指标考核，有利于建立水下探测器相关测试考核标准或规范。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供了一种海床沉埋典型目标模拟装置，在海床下沉埋有不同口径的磁性金属目标和/或非磁性金属目标，长久在海床沉埋，目标上含有水下电磁定位装置，能测量探测器与沉埋目标之间的距离和相对位置关系，用于各类水底沉埋金属目标探测器的探测能力测试及功能指标考核。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案来实现：

一种海床沉埋典型目标模拟装置，包括若干埋藏在海床下的沉埋管，所述若干沉埋管通过位于外部顶侧的线缆连接并再连接到干端控制设备；所述沉埋管端头上装有电磁辐射场产生设备，电磁辐射场产生设备与沉埋管绝缘并通过线缆与干端控制设备设备连接；

还包括用机器人搭载或水面支持船控制的水下探测器，所述水下探测器上设置有水下沉埋管距离检测器。

进一步地，所述电磁辐射场产生设备包括安装在沉埋管外部两端头的电磁线圈棒和/或钛合金放电电极，电磁线圈棒和/或钛合金放电电极通过线缆同轴线芯连接并与沉埋管绝缘，再接入干端控制设备设备；

所述电磁线圈棒和/或钛合金放电电极分别用线缆内的2根同轴线的线芯连接。

进一步地，所述线缆为有总屏蔽层的多芯同轴线缆，内部包含5根同轴线芯，即每根水下沉埋管使用一根同轴线缆，所述同轴线芯为铜线，每根所述同轴线芯上形成电流回路；用于导引水下探测器沿水下线缆路由航行，探测水下沉埋管模拟目标。

进一步地，水下线缆与水下电磁线圈棒之间以及与电极之间通过水密接插件连接；所述的沉埋管、线缆与接头均通过涂敷防水涂料或护套与水体绝缘；与水体构成回路的电极与干端电路隔离，使用时连接电路，不会对功能电路产生腐蚀。

进一步地，所述各沉埋管之间的距离不小于30m；所述各沉埋管的沉埋深度为1m。

进一步地，所述沉埋管包括沉埋小钢管、沉埋大钢管、沉埋小铝合金管、沉埋大铝合金管及其任意组合；所述沉埋管为自带牺牲阳极具有磁性的金属钢管，相互之间没有电连接关系。

进一步地，所述沉埋小钢管、沉埋小铝合金管的口径为12寸，长度为3m；所述沉埋大钢管、沉埋大铝合金管的口径为20寸，长度为6m。

进一步地，所述沉埋管距离检测器为三分量电磁传感器空间阵，用于检测沉埋管端头电磁线圈棒上发出的电磁辐射信号；当水下电磁线圈棒发射电磁信号时，用沉埋管距离检测器检测此电磁信号并用检测信号估计水下目标探测器与沉埋管之间的距离和相对位置关系。

工作原理：

将不同长度和口径大小的沉埋管沉埋在海床下，来模拟海底探测的典型的目标金属沉埋的状态。

再采用电磁目标定位方法进行测试、分析。当水下金属目标探测器(用水下机器人搭载或水面支持船拖曳控制)距海床一定高度或水面从沉埋金属目标上部不同位置通过，探测水底沉埋金属目标，探测器上搭载的电磁检测传感器，检测沉埋目标上发出的电磁信号，针对检测的电磁信号幅度大小和方向确定探测器到沉埋目标的距离，通过距离和目标大小和相对位置关系测量，分析水中金属目标探测器的探测能力。

由于周围泥土和水为非磁性介质，只有沉埋管是金属，金属会影响电磁波的空间分布，但这个影响是特定的，可以事先作距离测量，测量数据结果为参考，再进行目标定位结果修正。所述的管和缆通过涂敷涂料以及护套等与水体绝缘，不会产生水下电化学腐蚀。与水体构成回路的电极需要与电路隔离，使用时才连接电路，不会对功能电路产生腐蚀。

有益效果：

(1)水下管形材料等常年沉埋于水底下1m，沉埋管形材料有大小和磁性和非磁性二种，布放方便，水下无电子器件，寿命长，位置固定，方便使用。

(2)探测器通过长管型沉埋目标上方时，知晓水下探测器通过沉埋目标的相对位置关系，即平行通过或垂直通过，或是其它角度通过。

(3)能测量探测器与沉埋目标之间的距离，并知道目标沉埋深度，同时干端设备控制，在水下线缆上通过电流信号，用线电流信号产生的电磁辐射场可以导引水下探测器的航行方向和位置。

(4)克服了水下沉埋目标用声学系统定位难的瓶颈。

(5)能测试和考核水下沉埋金属目标探测器探测水底沉埋磁性目标或非磁性目标的能力，适应性强。

附图说明

图1为一种海床沉埋典型目标模拟设施方案剖面示意图；

图2为一种海床沉埋典型目标模拟设施方案的水下目标探测示意图。

附图标记：

1-沉埋管；2-线缆；3-干端控制设备；4-电磁辐射场产生设备；5-水下沉埋管距离检测器；6-水面支持船；7-海床；8-海水；9-水下探测器。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

实施例1

一种海床沉埋典型目标模拟装置，包括通过线缆2连接的若干沉埋管1，所述若干沉埋管1之间通过位于管顶侧的线缆2连接，再连接到干端控制设备3 上，还包括用机器人搭载或由水面支持船6控制的水下探测器9，所述水下探测器9上设置有水下沉埋管距离检测器5。

所述沉埋管1的沉埋深度均为1m，口径有12吋和20吋二种，长度分别为 3m和6m。为调整沉埋深度，必要时可用盛装泥土的平面型布袋垫子增加或减少沉埋深度。

所述沉埋目标为长形管，自带牺牲阳极，有大小和磁性与非磁性之分，沉埋管1端头上有电磁辐射场产生设备4，所述电磁辐射场产生设备4安装在沉埋管1两端头(间隔管端头约1m，以降低金属管目标对电磁辐射场影响)，包括电磁线圈棒和/或放电电极。所述两端的电磁线圈棒和/或放电电极通过线缆2内的同轴线缆2线芯连接，所述线圈棒(或放电电极)与沉埋管1绝缘连接到干端控制设备3，通过干端设备控制产生电磁辐射信号。线圈棒由干端控制设备3 控制，可分别产生LC串联谐振，从而产生电磁辐射场用于定位，明确探测器航行方向并测量探测器与钢管的距离和相对位置关系。也可用二端放电钛合金电极作为放电电极产生线电流电磁辐射场，用于探测器上电磁检测器检测信号并测量探测器经过的方向和定位。

所述沉埋管1包括长形沉埋小钢管、沉埋大钢管、长形沉埋小铝合金管、沉埋大铝合金管。所述沉埋小钢管和沉埋大钢管，是具有磁性的金属钢管，所述长形沉埋小铝合金管和沉埋大铝合金管为非磁性沉埋金属目标。

所述沉埋管1沉埋前涂防腐漆多遍，沉埋管1内部可以进水或填充泥土，相邻管材之间间隔不小于30m，相互之间不会产生电磁干扰，并用线缆2的内部同轴线连接线圈棒(或是钛电极)，线缆2位于管材的外部顶侧并连接到干端的控制设备上。

优选地，所述线缆2为有总屏蔽层的多芯同轴线缆2，内部至少有多根同轴线芯，每根沉埋管1型材均有一根同轴线缆2连接其端头的线圈棒，线圈棒产生的辐射场用于沉埋管1位置指示，同轴线缆2内部的电流辐射信号正反相互抵消，对外不产生辐射干扰。线缆2中的一根线缆2连接干端设备，可以由干端设备控制产生线电流信号辐射场，用于水下探测器航行导引，沿线缆2及沉埋管1路由航行。线缆2内部的线芯相互绝缘，无电连接。

优选地，所述线缆2总屏蔽层和内部的同轴线缆2芯线为铜线，线缆2总屏蔽层不与任何芯线连接，一端接地。线缆2内部每根同轴线缆2上形成电流回路，产生的电磁辐射相互抵消，故无电磁外辐射，故同轴线端头连接的线圈棒或电极，水下线缆2不影响探测器上的电磁传感器检测信号。

优选地，水下沉埋管距离检测器5为三分量电磁传感器空间阵，用于检测沉埋管1上发出的电磁辐射信号，与干端控制设备3控制信号同步工作，当干端控制设备3发射电磁信号时，此时用水下沉埋管距离检测器5检测此电磁信号并用检测信号估计水下目标探测器与沉埋管1之间的距离和相对位置关系。

优选地，当所述沉埋金属管端头为放电电极时，需在干端控制设备3旁边的水下放置一个电极，水中的二个位置的电极和水体共同形成放电回路，从干端控制设备3发出功率型脉冲信号，用测距信号检测器检测该信号，即能进行探测器与目标的距离测量和相对位置测量。

工作方式：

用机器人搭载或由水面支持船6控制水下(沉埋金属目标)探测器9，距海床 7一定高度从沉埋金属目标上部不同方向和位置通过，探测水底沉埋目标。可以由干端控制设备3控制，按要求产生电磁脉冲辐射场或是线电流信号场。同时在探测器上搭载有电磁检测传感器，用于检测沉埋目标上发出的电磁信号，针对检测的电磁信号幅度大小和方向确定探测器到沉埋目标的距离，通过距离和目标大小的探测及相对位置关系，分析和测试水中沉埋金属目标探测器的探测能力。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (8)

1.一种海床沉埋典型目标模拟装置，其特征在于，

包括若干埋藏在海床(7)下的沉埋管(1)，所述若干沉埋管(1)通过位于外部顶侧的线缆(2)连接并再连接到干端控制设备(3)；所述沉埋管(1)端头上装有电磁辐射场产生设备(4)，电磁辐射场产生设备(4)与沉埋管(1)绝缘并通过线缆(2)与干端控制设备(3)设备连接；

还包括用机器人搭载或水面支持船(6)控制的水下探测器(9)，所述水下探测器(9)上设置有水下沉埋管距离检测器(5)。

2.根据权利要求1所述模拟装置，其特征在于，

所述电磁辐射场产生设备(4)包括安装在沉埋管(1)外部两端头的电磁线圈棒和/或钛合金放电电极，电磁线圈棒和/或钛合金放电电极通过线缆(2)同轴线芯连接并与沉埋管(1)绝缘，再接入干端控制设备(3)设备；

所述电磁线圈棒和/或钛合金放电电极分别用线缆(2)内的2根同轴线的线芯连接。

3.根据权利要求2所述模拟装置，其特征在于，

所述线缆(2)为有总屏蔽层的多芯同轴线缆，内部包含5根同轴线芯，即每根水下沉埋管(1)使用一根同轴线缆(2)，所述同轴线芯为铜线，每根所述同轴线芯上形成电流回路。

4.根据权利要求1所述模拟装置，其特征在于，

水下线缆(2)与水下电磁线圈棒之间以及与电极之间通过水密接插件连接；所述的沉埋管(1)、线缆(2)与接头均通过涂敷防水涂料或护套与水体绝缘；与水体构成回路的电极与干端电路隔离，使用时连接电路，不会对功能电路产生腐蚀。

5.根据权利要求1所述模拟装置，其特征在于，

所述各沉埋管(1)之间的距离不小于30m；所述各沉埋管(1)的沉埋深度为1m。

6.根据权利要求1所述模拟装置，其特征在于，

所述沉埋管(1)包括沉埋小钢管、沉埋大钢管、沉埋小铝合金管、沉埋大铝合金管及其任意组合；所述沉埋管(1)为自带牺牲阳极具有磁性的金属钢管，相互之间没有电连接关系。

7.根据权利要求6所述模拟装置，其特征在于，

所述沉埋小钢管、沉埋小铝合金管的口径为12寸，长度为3m；所述沉埋大钢管、沉埋大铝合金管的口径为20寸，长度为6m。

8.根据权利要求1所述模拟装置，其特征在于，

所述沉埋管距离检测器(5)为三分量电磁传感器空间阵，用于检测沉埋管(1)端头电磁线圈棒上发出的电磁辐射信号；当水下电磁线圈棒发射电磁信号时，用沉埋管距离检测器(5)检测此电磁信号并用检测信号估计水下目标探测器与沉埋管(1)之间的距离和相对位置关系。

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