RU2276388C1 - Naval autonomous ground seismic station - Google Patents
Naval autonomous ground seismic station Download PDFInfo
- Publication number
- RU2276388C1 RU2276388C1 RU2004137397/28A RU2004137397A RU2276388C1 RU 2276388 C1 RU2276388 C1 RU 2276388C1 RU 2004137397/28 A RU2004137397/28 A RU 2004137397/28A RU 2004137397 A RU2004137397 A RU 2004137397A RU 2276388 C1 RU2276388 C1 RU 2276388C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- geophysical equipment
- carrier
- block
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерений, а более конкретно к устройствам измерения параметров физических полей преимущественно для контроля сейсмопроцессов посредством морской донной автономной сейсмической станции. Известен способ и устройство для его осуществления [1], в котором для измерения параметров физического поля в прибрежной зоне на глубине более 100 м размещают группу устройств регистрации, соединяют их трактом связи с наземными станциями приема и обработки сигналов для повышения надежности прогноза, в частности определения возникновения волны цунами, прогноз определяют поэтапно путем установки дополнительной группы устройств регистрации на расстоянии 2-4 тыс. км от берега, а группу устройств в прибрежной зоне размещают на расстоянии l от берега, определяемом по формуле l=τкр√gH, где τкр - нормированное время на защиту охраняемого района, g - ускорение свободного падения, Н - средняя глубина моря между берегом и устройством, и выполняют в виде модели шельфа у береговой линии охраняемого района, при этом устройства закреплены на дне моря тросами-растяжками, наклоненными под ∠30-60° к горизонту и соединенными с корпусом устройства, по крайней мере, в трех равноудаленных друг от друга точках, по сигналам дальних устройств регистрации устанавливают факт возникновения и направления распространения волн цунами, а по сигналам ближних устройств регистрации определяют степень опасности волны цунами для охраняемого района. Устройство для осуществления данного способа включает корпус с крышкой и днищем, подводной кабель связи с наземной станцией, в котором крышка выполнена куполообразной, а днище в виде усеченного конуса, входящего меньшим основанием под куполообразную крышку и соединенную с ребрами жесткости, при этом последние разделяют внутренний объем устройства по крайней мере на четыре сектора, а большее основание конуса образует с крышкой кольцевую прорезь, в которой в каждом из секторов установлены анемометры, а верхняя часть секторов и сбросной шахты под куполообразной крышкой заполнены газообразным агентом (аргентом).The invention relates to the field of measurements, and more particularly to devices for measuring the parameters of physical fields, mainly for monitoring seismic processes by means of a marine bottom autonomous seismic station. A known method and device for its implementation [1], in which to measure the parameters of the physical field in the coastal zone at a depth of more than 100 m, a group of recording devices is placed, connected to the communication path with ground-based signal receiving and processing stations to increase the reliability of the forecast, in particular, to determine the occurrence of a tsunami wave, the forecast is determined in stages by installing an additional group of recording devices at a distance of 2-4 thousand km from the coast, and a group of devices in the coastal zone is placed at a distance l from b reg, defined by the formula l = τ kr √gH, where τ kr - normalized time to protect the protected area, g - acceleration of gravity, H - the average depth of the sea between the shore and the device, and operate as a shelf model at the shoreline protected area while the devices are fixed on the bottom of the sea with extension cables tilted at ∠30-60 ° to the horizon and connected to the device’s body at least at three points equidistant from each other, the fact of occurrence and direction is established by signals from distant recording devices The prevalence of tsunami waves, and the signals of fellow recording device determines the degree of danger of a tsunami wave to the protected area. A device for implementing this method includes a housing with a lid and a bottom, an underwater communication cable with a ground station, in which the lid is domed, and the bottom is in the form of a truncated cone, which has a smaller base under the domed lid and connected to the stiffeners, while the latter share the internal volume devices for at least four sectors, and the larger base of the cone forms an annular slot with a cover, in which anemometers are installed in each of the sectors, and the upper part of the sectors and the discharge hty under the domed lid are filled with a gaseous agent (Argent).
Недостатком является то, что для его реализации необходимо группу устройств регистрации, размещенную на расстоянии 2-4 тыс. км от берега, соединять трактом связи с наземными станциями приема в виде кабеля, что снижает достоверность прогноза, так как при передаче исходных сигналов по кабелю точность измерений, полученная непосредственно в точке замеров, будет на 30% ниже при приеме наземной станцией. Кроме того, техническая реализация отягощена существенными материально-трудовыми затратами, обусловленными прокладкой кабелей, имеющих существенную протяженность, и необходимостью выполнения подводных монтажных работ по закреплению устройств регистрации.The disadvantage is that for its implementation it is necessary to group the recording devices located at a distance of 2-4 thousand km from the coast, to connect the communication path to the ground receiving stations in the form of a cable, which reduces the accuracy of the forecast, since the accuracy of the transmission of the original signals through the cable measurements obtained directly at the measurement point will be 30% lower when received by the ground station. In addition, the technical implementation is burdened by significant material and labor costs due to the laying of cables having a significant length, and the need to perform underwater installation work to secure the registration devices.
Известны также устройства, представляющие собой морскую автономную донную сейсмическую станцию [2-6].Also known devices representing a marine autonomous bottom seismic station [2-6].
Автономная станция гидроакустического наблюдения [2] содержит подводный измерительный модуль, вычислительный бортовой модуль, устройство постановки и снятия подводного модуля с дна моря и сигнальные устройства для поиска всплывшего подводного модуля. При этом подводный модуль включает регистраторы гидроакустической информации, снабженные усилителями, фильтрами, аналогово-цифровыми преобразователями, накопитель цифровой информации, устройство определения ориентации подводного модуля, схему единого времени регистрации, источник питания, размещенные в герметичном контейнере. Вычислительный бортовой модуль включает устройство обработки информации, определитель координат, временной синхронизатор, блок управления, индикатор, блок питания. Устройство постановки и снятия подводного модуля со дна моря содержит механически связанные поплавки, якорь, размыкатель отдачи якоря, гидроакустический блок команды на размыкание, гидроакустический маяк-ответчик для поиска подводного модуля на дне моря. Сигнальные устройства для поиска всплывающего подводного модуля состоят из радиолокационного поискового ответчика и источника проблескового огня. Данное устройство не является средством объективного контроля, поскольку посредством данного устройства возможно только выполнение гидроакустических наблюдений, а регистрация сигналов осуществляется только посредством датчиков давления.Autonomous sonar monitoring station [2] contains an underwater measuring module, an on-board computing module, a device for setting and removing an underwater module from the bottom of the sea, and signaling devices for searching for a surfaced underwater module. In this case, the underwater module includes hydroacoustic information recorders equipped with amplifiers, filters, analog-to-digital converters, a digital information storage device, an underwater module orientation determining device, a single registration time scheme, and a power source located in an airtight container. The on-board computing module includes an information processing device, a coordinate determiner, a time synchronizer, a control unit, an indicator, a power supply. The device for setting and removing the underwater module from the bottom of the sea contains mechanically connected floats, an anchor, an anchor release breaker, a sonar blocking command, a sonar transponder to search for an underwater module at the bottom of the sea. Signal devices for searching a pop-up underwater module consist of a radar search transponder and a flashing light source. This device is not a means of objective monitoring, because through this device it is only possible to perform sonar observations, and registration of signals is carried out only by means of pressure sensors.
В известных устройствах [3-5] внутри контейнера размещены трехкомпонентный геофон, регистратор, датчики определения положения подводного модуля на дне моря, блок питания и система самовсплывания. Они снабжены устройствами постановки на дно, включающими поплавок, балласт, размыкатель балласта, механизм откидывания блока датчиков, гидрофоном. Более широкий состав регистрирующей аппаратуры расширяет диапазон измеряемых сигналов. Однако при эксплуатации данных устройств возможно увеличение погрешностей, обусловленных искажениями при передаче акустических сигналов на границе дно - прибор вследствие недостаточно надежного контакта грунта дна с подводным модулем ввиду того, что устройство постановки на дно выполнено в виде сборно-сварной конструкции, представляющей собой раму. Механизмы откидывания и прижатия блоков датчиков к грунту имеют сложную конструкцию, низкую надежность из-за возможности залипания механизмов при установке на рыхлый грунт морского дна или при воздействии песчаных волн.In the known devices [3-5], a three-component geophone, a recorder, sensors for determining the position of the underwater module at the bottom of the sea, a power supply unit and a self-priming system are located inside the container. They are equipped with bottom-mounting devices, including a float, ballast, ballast disconnector, a tilt mechanism for the sensor unit, and a hydrophone. A wider range of recording equipment expands the range of measured signals. However, when operating these devices, it is possible to increase errors due to distortions in the transmission of acoustic signals at the bottom - instrument boundary due to insufficiently reliable contact of the bottom soil with the underwater module due to the fact that the bottom setting device is made in the form of a prefabricated-welded structure, which is a frame. The mechanisms for folding and pressing the sensor blocks to the ground have a complex structure, low reliability due to the possibility of sticking mechanisms when installed on loose soil of the seabed or when exposed to sand waves.
Кроме того, состав аппаратуры известных устройств не позволяет определять с необходимой точностью местоположение подводного модуля в течение всею цикла его эксплуатации с момента постановки на грунт до всплытия на водную поверхность.In addition, the composition of the equipment of known devices does not allow to determine with the necessary accuracy the location of the underwater module during the entire cycle of its operation from the moment it is placed on the ground until it emerges onto the water surface.
Известно также устройство, представляющее собой морскую донную сейсмическую станцию [6], содержащую устанавливаемый на дне акватории глубоководный самовсплывающий носитель геофизической аппаратуры и бортовой вычислительный модуль. Носитель геофизической аппаратуры включает размещенные в герметичном сферическом контейнере блок регистрации, блок определения ориентации носителя геофизической аппаратуры, блок синхронизации, блок гидроакустического приемопередатчика, устройство управления размыкателями, блок определения местоположения устройства при всплытии, блок питания и установленные снаружи герметичного контейнера гидроакустический датчик, гидроакустическую антенну, антенну спутниковой радионавигационной системы; устройство постановки и снятия с грунта дна носителя геофизической аппаратуры, выполненное в виде якоря-балласта и закрепленное посредством размыкателей в нижней части носителя геофизической аппаратуры, и средства для поиска всплывшего носителя геофизической аппаратуры, выполненные в виде проблескового маяка или активного радиолокационного отражателя, при этом блок регистрации включает трехкомпонентный сейсмоприемный модуль и накопитель измерительной информации, к первому входу которого через последовательно соединенные усилитель, фильтр и аналогово-цифровой преобразователь подключен выход сейсмоприемного модуля, к второму входу которого через герметичный разъем и аналогово-цифровой преобразователь подключен выход гидроакустического датчика, к третьему входу которого через аналоговоцифровой преобразователь подключены выходы блока определения ориентации носителя геофизической аппаратуры, к четвертому входу которого подключен выход блока синхронизации, гидроакустическая антенна через герметический разъем подключена к входам блока гидроакустического приемопередатчика и устройства управления размыкателями, антенна спутниковой радионавигационной системы через герметический разъем подключена к входу блока определения местоположения носителя геофизической аппаратуры при всплытии, при этом якорь-балласт выполнен в виде бетонного диска или прямоугольного параллелепипеда с полусферическим углублением для размещения контейнера носителя геофизической аппаратуры с закреплением его посредством размыкателей, бортовой вычислительный модуль содержит блок съема цифровой информации с накопителя информации носителя геофизической аппаратуры, блок управления, а также связанные с блоком управления входами-выходами блок радиолокационного обнаружения всплывшего носителя геофизической аппаратуры, блок гидроакустической связи с носителем геофизической аппаратуры, блок определения местоположения но сигналам спутниковой радионавигационной системы, устройство синхронизации времени, радиохронометр и выполненное в виде графопостроителя устройство отображения, устройство синхронизации времени связано входами-выходами с блоком определения местоположения по спутниковой радионавигационной системе и радиохронометром, причем блок съема цифровой информации и блок управления выполнены как специализированные программно-вычислительные блоки персонального компьютера или малогабаритного компьютера "Note book".A device is also known, which is a marine bottom seismic station [6], which contains a deep-sea self-floating carrier of geophysical equipment and an onboard computer module installed at the bottom of the water area. The carrier of geophysical equipment includes a registration unit, a unit for determining the orientation of the carrier of geophysical equipment, a synchronization unit, a unit for hydroacoustic transceiver, a device for controlling breakers, a unit for determining the location of the device upon ascent, a power unit and an external acoustic unit for sonar, a hydroacoustic antenna, antenna of a satellite radio navigation system; a device for placing and removing from the ground the bottom of the carrier of geophysical equipment, made in the form of a ballast anchor and fixed by means of breakers in the lower part of the carrier of geophysical equipment, and means for searching for a pop-up carrier of geophysical equipment, made in the form of a flashing beacon or an active radar reflector, while the unit registration includes a three-component seismic receiver module and a storage of measurement information, to the first input of which through a series-connected amplification The filter and the analog-to-digital converter are connected to the output of the seismic receiver module, to the second input of which a hydroacoustic sensor output is connected through a sealed connector and to the analog-to-digital converter, the outputs of the unit for determining the orientation of the carrier of geophysical equipment are connected to the fourth input of which is connected to the fourth input of which the output of the synchronization unit is connected, the hydroacoustic antenna is connected through the hermetic connector to the inputs of the hydroacoustic unit of the transmitter and disconnector control devices, the antenna of the satellite radio navigation system is connected through an airtight connector to the input of the geophysical equipment carrier positioning unit when surfacing, while the ballast anchor is made in the form of a concrete disk or a rectangular parallelepiped with a hemispherical recess for placing the geophysical equipment carrier container with its fastening by means of breakers, the on-board computing module contains a digital information acquisition unit with information carrier of the geophysical equipment carrier, a control unit, as well as a block of radar detection of the pop-up carrier of geophysical equipment, a unit for hydroacoustic communication with a carrier of geophysical equipment, a unit for determining the location but signals of a satellite radio navigation system, a time synchronization device, a time clock, a radio clock and in the form of a plotter, a display device, a time synchronization device is connected with inputs and outputs with a bl the positioning window using a satellite radio navigation system and a radio chronometer, wherein the digital information acquisition unit and the control unit are designed as specialized software and computing units of a personal computer or small-sized Note book computer.
В данном устройстве герметичный контейнер носителя геофизической аппаратуры выполнен из материала, выдерживающего большое гидростатическое давление и механические воздействия при постановке его на дно. В качестве материала использован титан, или стекло, или высокопрочная пластмасса. Контейнер состоит из двух полусфер, между которыми проложено уплотнительное резиновое кольцо. Блок определения ориентации носителя геофизической аппаратуры выполнен в виде датчиков наклона и азимута, представляющих собой вертикальный и горизонтальный инклинометр или магнитный компас. Блок синхронизации носителя геофизической аппаратуры выполнен в виде таймера, синхронизированного с радиохронометром и сигналами спутниковой радионавигационной системы перед установкой носителя геофизической аппаратуры на дно. Блок приемопередатчика выполнен в виде маяка-пингера. Устройство управления размыкателями выполнено с возможностью срабатывания по сигналу таймера или по гидроакустическому сигналу с блока вычислительного модуля. В качестве гидроакустического датчика давления использован гидрофон. Размыкатель выполнен в виде гидроакустического или электрохимического размыкателя. Трехкомпонентный сейсмоприемный модуль включает три геофона или три акселерометра для измерения компонент волнового поля по трем взаимно перпендикулярным осям. Накопитель информации выполнен в виде процессора с регистрацией информации на съемные флэш-карты емкостью до 2,0 Гбайт.In this device, the sealed container of the carrier of geophysical equipment is made of material that can withstand large hydrostatic pressure and mechanical stress when placed on the bottom. The material used is titanium, or glass, or high-strength plastic. The container consists of two hemispheres, between which a rubber sealing ring is laid. The unit for determining the orientation of the carrier of geophysical equipment is made in the form of tilt and azimuth sensors, which are a vertical and horizontal inclinometer or magnetic compass. The synchronization block of the carrier of geophysical equipment is made in the form of a timer synchronized with the radio chronometer and signals of the satellite radio navigation system before installing the carrier of geophysical equipment to the bottom. The transceiver unit is made in the form of a pinger beacon. The circuit breaker control device is arranged to be triggered by a timer signal or by a hydroacoustic signal from a computing module unit. A hydrophone is used as a hydroacoustic pressure sensor. The breaker is made in the form of a sonar or electrochemical breaker. The three-component seismic module includes three geophones or three accelerometers for measuring wave field components along three mutually perpendicular axes. The information storage device is made in the form of a processor with registration of information on removable flash cards with a capacity of up to 2.0 GB.
Принцип работы известного устройства заключается в том, что с обеспечивающего судна носитель геофизической аппаратуры опускается на дно моря, свободное погружение которого осуществляется под действием якоря-балласта. Прием сейсмической информации в виде компонент волнового поля осуществляется тремя геофонами или тремя акселерометрами по трем ортогональным направлениям, сигналы с выхода которого через усилитель, фильтр и аналогово-цифровой преобразователь поступают на первый вход накопителя информации, который выполнен в виде процессора с регистрацией информации на съемные флэш-карты. На второй вход накопителя информации через герметический разъем и аналогово-цифровой преобразователь поступает информация от гидроакустического датчика, представляющего собой гидрофон. На третий вход накопителя информации через аналогово-цифровой преобразователь поступают сигналы с выхода блока ориентации, представляющего собой вертикальный и горизонтальный инклинометры, установленные внутри корпуса контейнера. Синхронность записи данных в накопителе информации обеспечивается блоком синхронизации, представляющим собой таймер, который синхронизирован с радиохронометром, установленным в бортовом вычислительном модуле, или по сигналам спутниковой радионавигационной системы перед погружением носителя геофизической аппаратуры на дно.The principle of operation of the known device is that from the supporting vessel the carrier of geophysical equipment sinks to the bottom of the sea, the free immersion of which is carried out under the influence of a ballast anchor. Seismic information in the form of wave field components is received by three geophones or three accelerometers in three orthogonal directions, the output signals of which are transmitted through an amplifier, filter, and analog-to-digital converter to the first input of the information storage device, which is made in the form of a processor with information recording to removable flash -cards. Information from the hydroacoustic sensor, which is a hydrophone, is fed to the second input of the information storage device through an airtight connector and an analog-to-digital converter. The signals from the output of the orientation unit, which is a vertical and horizontal inclinometers installed inside the container body, are fed to the third input of the information storage device through an analog-to-digital converter. The synchronization of data recording in the information storage device is provided by a synchronization unit, which is a timer that is synchronized with a radio chronometer installed in the on-board computer module, or by the signals of the satellite radio navigation system before the geophysical equipment carrier sinks to the bottom.
После проведения донных сейсмических исследований посредством размыкателей контейнер отделяется от якоря-балласта по сигналу с устройства управления размыкателем, которое выполнено с возможностью срабатывания по сигналу таймера или по гидроакустическому сигналу, поступающему через гидроакустическую антенну на блок гидроакустического приемопередатчика, выполненного в виде маяка-пингера. После всплытия контейнера на поверхность его поиск и обнаружение производится с использованием проблескового маяка или радиолокационного отражателя и гидроакустического маяка посредством блока гидроакустической связи бортового вычислительного модуля и гидроакустического маяка носителя геофизической аппаратуры или посредством блока определения местоположения бортового вычислительного модуля по спутниковой радионавигационной системе НАВСТАР или ГЛОНАСС в дифференциальном режиме.After conducting bottom seismic studies by means of breakers, the container is separated from the ballast anchor by a signal from the breaker control device, which is configured to be triggered by a timer signal or by a hydroacoustic signal supplied through a hydroacoustic antenna to a unit of a sonar transceiver made in the form of a pinger beacon. After the container ascends to the surface, its search and detection is carried out using a flashing beacon or a radar reflector and a sonar beacon through the sonar communication unit of the onboard computing module and the sonar beacon of the geophysical equipment carrier or by means of the location module for determining the position of the onboard computing module using the NAVSTAR or GLONASS satellite radio navigation system in the differential mode.
В бортовом вычислительном модуле осуществляется обработка сейсмических данных, в результате которой отображаются и документируются разрезы осадочной толщи земной коры и определяются скоростные характеристики основных слоев. Посредством блока съема цифровой информации производят съем цифровой информации с флэш-карт накопителя информации с синхронизацией данных посредством устройства синхронизации времени и радиохронометра, установка которого производится по часам спутниковой навигационной системы посредством блока определения местоположения по спутниковой радионавигационной системе. Результаты исследований в виде разрезов и карт индуцируются и оформляются на устройстве отображения информации, выполненном в виде графопостроителя. Работой всех блоков бортового вычислительного модуля управляет блок управления бортового вычислительного модуля.In the onboard computing module, seismic data is processed, as a result of which sections of the sedimentary stratum of the earth's crust are displayed and documented and the velocity characteristics of the main layers are determined. Using the digital information acquisition unit, digital information is removed from the flash cards of the information storage device with data synchronization by means of a time synchronization device and a radio chronometer, the installation of which is done according to the clock of the satellite navigation system by means of the location unit using the satellite radio navigation system. Research results in the form of sections and maps are induced and recorded on the information display device, made in the form of a plotter. The operation of all blocks of the onboard computing module is controlled by the control unit of the onboard computing module.
Данное устройство за счет возможности приема сейсмической информации по трем ортогональным направлениям повышает информативность получения первичных сигналов по сравнению с известными устройствами [1-5]. Выполнение якоря-балласта в виде бетонного диска или прямоугольного параллелепипеда с полусферическим углублением для размещения контейнера носителя геофизической аппаратуры с закреплением его посредством размыкателей по сравнению с аналогами повышает коэффициент передачи сейсмических колебаний на границе грунт - балласт за счет более плотного, распределенного по плоскости сопряжения балласта с грузом, а также по достаточно большой площади сопряжения балласта с контейнером носителя геофизической аппаратуры. Возможность параллельного использования нескольких средств поиска всплывшего контейнера носителя геофизической аппаратуры сокращает время его поиска на поверхности.This device, due to the possibility of receiving seismic information in three orthogonal directions, increases the information content of primary signals in comparison with known devices [1-5]. The implementation of the ballast anchor in the form of a concrete disk or a rectangular parallelepiped with a hemispherical recess for placement of the geophysical equipment carrier container with its fastening by means of breakers, in comparison with analogs, increases the transmission coefficient of seismic vibrations at the soil – ballast interface due to the more dense ballast cargo, as well as a sufficiently large area for interfacing the ballast with the container of the carrier of geophysical equipment. The ability to use several search tools for the surfaced container of the geophysical equipment carrier in parallel reduces the time it takes to search on the surface.
Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:
- размещение размыкателя в нижней части носителя геофизической аппаратуры, что не исключает возможности нарушения его функционирования по прямому назначению при размещении станции на рыхлый или каменистый грунт;- placement of the disconnector in the lower part of the carrier of geophysical equipment, which does not exclude the possibility of disruption of its functioning for its intended purpose when placing the station on loose or rocky soil;
- размещение блока определения ориентации носителя геофизической аппаратуры, состоящего из магнитного компаса или вертикального и горизонтального инклинометров, внутри герметичного контейнера для определения параметров с достоверной степенью точности требует их привязки к диаметральной плоскости и метацентрической высоте контейнера, что влечет необходимость определения и ввода поправочных коэффициентов;- the placement of the unit for determining the orientation of the carrier of geophysical equipment, consisting of a magnetic compass or vertical and horizontal inclinometers, inside an airtight container for determining parameters with a reliable degree of accuracy requires their binding to the diametrical plane and metacentric height of the container, which entails the need to determine and enter correction factors;
- применение блока ориентации носителя геофизической аппаратуры, включающего только магнитный компас, не обеспечивает определение параметров ориентации, что снижает синергетический эффект при определении местоположения подводного модуля как на дне моря, так и при его всплытии;- the use of the orientation block of the carrier of geophysical equipment, including only a magnetic compass, does not provide the determination of orientation parameters, which reduces the synergistic effect when determining the location of the underwater module both at the bottom of the sea and when it emerges;
- выполнение якоря-балласта в виде бетонного диска или прямоугольного параллелепипеда при размещении подводного модуля на дне моря с рыхлым или неровным грунтом из-за неплотного распределения по плоскости контакта по границе грунт - балласт существенно снижает коэффициент передачи сейсмических колебаний, что в сочетании с невысокой степенью достоверности определения параметров ориентации носителя геофизической аппаратуры не позволяет обеспечить повышение чувствительности, точности и надежности измерений ввиду неполного исключения искажений сигналов при переходе через границу дно - подводный модуль, а также выполнение якоря-балласта только из бетона и размещение размыкателя в нижней части корпуса носителя геофизической аппаратуры, при попадании его на каменистый грунт из-за возможных механических повреждений может привести к нарушению целостности бетонного диска или бетонного прямоугольного параллелепипеда и как следствие к выходу из строя размыкателя;- implementation of the ballast anchor in the form of a concrete disk or a rectangular parallelepiped when placing the underwater module on the seabed with loose or uneven soil due to a loose distribution along the contact plane along the soil – ballast boundary, significantly reduces the transmission coefficient of seismic vibrations, which in combination with a low degree the reliability of determining the orientation parameters of the carrier of geophysical equipment does not allow to increase the sensitivity, accuracy and reliability of measurements due to incomplete exclusion distortions of the signals when crossing the bottom - underwater module boundary, as well as the implementation of the ballast anchor only from concrete and the placement of a disconnector in the lower part of the carrier body of geophysical equipment, if it gets on stony ground due to possible mechanical damage, it can lead to violation of the integrity of the concrete disk or a concrete rectangular parallelepiped and, as a result, to the breaker failure;
- невысокая точность определения местоположения носителя геофизической аппаратуры на дне моря ввиду ограниченности используемых технических средств;- low accuracy of determining the location of the carrier of geophysical equipment at the bottom of the sea due to the limited technical means used;
- определение местоположения носителя геофизической аппаратуры на поверхности по спутниковой радионавигационной системе существенно повышает стоимость станции;- determining the location of the carrier of geophysical equipment on the surface using a satellite radio navigation system significantly increases the cost of the station;
- синхронизация таймера, установленного в контейнере носителя геофизической аппаратуры с радиохронометром, установленным в бортовом вычислительном модуле, и сигналами спутниковой радионавигационной системы перед установкой носителя геофизической аппаратуры на дно повышает точность временной привязки, однако в процессе эксплуатации донной станции при изменении температурного режима появляется погрешность временной привязки, обусловленная уходом опорных частот.- synchronization of the timer installed in the container of the carrier of geophysical equipment with the radio chronometer installed in the on-board computing module and the signals of the satellite radio navigation system before installing the carrier of geophysical equipment to the bottom increases the accuracy of the time reference, however, during operation of the bottom station, an error in the time reference appears when the temperature regime changes due to the departure of the reference frequencies.
Задачей заявляемого технического предложения является повышение коэффициента передачи сейсмических колебаний на границе грунт - балласт и как следствие повышение достоверности вероятностного прогноза землетрясения по измеренным сигналам посредством морской автономной донной сейсмической станции.The objective of the proposed technical proposal is to increase the transmission coefficient of seismic oscillations at the soil – ballast boundary and, as a result, increase the reliability of the probabilistic forecast of an earthquake from the measured signals by means of an offshore autonomous bottom seismic station.
Поставленная задача решается за счет того, что в морской автономной донной сейсмической станции, содержащей установленный на дне акватории глубоководный самовсплывающий носитель геофизической аппаратуры и бортовой вычислительный модуль, установленный на борту судна, носитель геофизической аппаратуры включает размещенные в герметическом сферическом контейнере, состоящем из двух полусфер, между которыми проложено уплотнительное резиновое кольцо, блок регистрации, блок определения ориентации, выполненный в виде датчиков наклона и азимута, блок синхронизации, выполненный в виде таймера, синхронизированного с хронометром, блок гидроакустического приемопередатчика, устройство управления размыкателем, соединенное с таймером и бортовым вычислительным модулем, блок питания; установленные снаружи герметического контейнера гидроакустический датчик в виде гидрофона, гидроакустическую антенну, устройство постановки и снятия носителя геофизической аппаратуры с грунта дна, выполненное в виде якоря-балласта и закрепленное посредством размыкателя, выполненного в виде электрохимического размыкателя, средство для поиска всплывшего носителя геофизической аппаратуры, выполненное в виде проблескового маяка, причем блок регистрации включает трехкомпонентный сейсмоприемный модуль и накопитель измерительной информации, к первому входу которого через последовательно соединенные усилитель, фильтр и аналогово-цифровой преобразователь подключен выход сейсмоприемного модуля, к второму входу через герметический разъем и аналогово-цифровой преобразователь подключен выход гидроакустического датчика, к третьему входу через аналогово-цифровой преобразователь подключены входы блока определения ориентации, к четвертому входу подключен выход блока синхронизации; гидроакустическая антенна через герметичный разъем подключена к входам блока гидроакустического приемопередатчика и устройства управления размыкателем, при этом якорь-балласт выполнен с полусферическим углублением для размещения контейнера с закреплением его посредством размыкателя; бортовой вычислительный модуль содержит блок съема цифровой информации с накопителя измерительной информации, блок управления, соединенный с входами-выходами блока радиолокационного обнаружения всплывшего носителя геофизической аппаратуры, блок гидроакустической связи с носителем геофизической аппаратуры, устройство синхронизации времени, устройство отображения, в котором полусфера сферического контейнера с размещенной в ней аппаратурой, соединенная с якорем-балластом, имеет меньшую массу, чем вторая полусфера сферического контейнера; якорь-балласт выполнен корзинообразной формы из арматурного каркаса заполненного бетоном, в полусферическом углублении которого размещен поплавок, снабженный фалом; один из датчиков наклона и азимута размещен на корпусе сейсмоприемного модуля в карданном подвесе, другой датчик наклона и азимута установлен на корпусе геофизической аппаратуры, дополнительно введен блок фильтров геофонов, соединенный входами с выходами геофонов и выходами с входами накопителя информации, устройство хронирования, информации, соединенное выходом с блоком синхронизации, а входом по гидроакустическому каналу связи с хронометром, блок фильтров геофонов выполнен в виде многоканального полосового фильтра третьего порядка астатизма, устройство хронирования информации содержит два генератора тактовых импульсов, измеритель частоты, кодировщик, регистратор, реверсивный счетчик, триггер, схему дифференцирования, делитель частоты, вход которого соединен с выходом первого опорного генератора тактовых импульсов, который этим же выходом соединен с входом измерителя частоты, входом кодировщика и входом делителя частоты, который первым выходом соединен с входом триггера, вторым выходом с еще одним входом триггера и входом реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с выходом второго генератора тактовых импульсов, а третий вход соединен с выходом триггера, который этим же выходом соединен с входом схемы дифференцирования, выход которой соединен с входом регистратора, второй вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, третий вход которого соединен с выходом кодировщика, а электрохимический размыкатель размещен в верхней части корпуса носителя геофизической аппаратуры и содержит электрод, выполненный из проволоки и закрепленный на скобе, сочлененной с корпусом герметичного контейнера носителя геофизической аппаратуры и соединенной с силовой планкой, которая через рычажный механизм соединена с исполнительным механизмом, сочлененным с якорем-балластом.The problem is solved due to the fact that in a sea autonomous bottom seismic station containing a deep-sea self-floating carrier of geophysical equipment installed on the bottom of the water area and an onboard computing module installed on board the vessel, the carrier of geophysical equipment includes those placed in a sealed spherical container consisting of two hemispheres, between which a rubber sealing ring, a registration unit, an orientation determination unit, made in the form of tilt sensors and az an impute, a synchronization unit made in the form of a timer synchronized with a chronometer, a sonar transceiver unit, a disconnector control device connected to a timer and an on-board computing module, a power supply unit; a hydroacoustic sensor installed in the form of a hydrophone mounted on the outside of the sealed container, a hydroacoustic antenna, a device for placing and removing the carrier of geophysical equipment from the bottom soil, made in the form of a ballast anchor and secured by a disconnector made in the form of an electrochemical disconnector, means for searching for a pop-up carrier of geophysical equipment, made in the form of a flashing beacon, and the registration unit includes a three-component seismic receiver module and a measuring information storage a radio input, through the series-connected amplifier, filter, and an analog-to-digital converter, the output of the seismic module is connected, the output of the hydroacoustic sensor is connected to the second input through a hermetic connector and an analog-to-digital converter, the inputs of the determination unit are connected to the third input through an analog-to-digital converter orientation, the output of the synchronization block is connected to the fourth input; the hydroacoustic antenna is connected through a sealed connector to the inputs of the hydroacoustic transceiver unit and the breaker control device, while the ballast anchor is made with a hemispherical recess for placing the container with its fastening by means of a breaker; the on-board computing module comprises a digital information acquisition unit from a measurement information storage device, a control unit connected to inputs and outputs of a radar detection unit of a pop-up medium of geophysical equipment, a hydroacoustic communication unit with a medium of geophysical equipment, a time synchronization device, a display device in which a hemisphere of a spherical container with the equipment placed in it, connected to the ballast anchor, has a lower mass than the second hemisphere of the spherical contour ynera; the ballast anchor is made of a basket-like shape from a reinforcing cage filled with concrete, in a hemispherical recess of which is placed a float equipped with a halyard; one of the tilt and azimuth sensors is located on the body of the seismic receiver module in a gimbal, the other tilt and azimuth sensors are installed on the body of geophysical equipment, an additional geophone filter unit connected to the inputs with the outputs of the geophones and the outputs to the inputs of the information storage device, a timing device, information connected an output with a synchronization unit, and an input via a hydroacoustic communication channel with a chronometer, the geophone filter unit is made in the form of a third-order multichannel bandpass filter and astatism, the information timing device contains two clock generators, a frequency meter, an encoder, a recorder, a reversible counter, a trigger, a differentiation circuit, a frequency divider, the input of which is connected to the output of the first reference clock generator, which is connected to the input of the frequency meter by the same output , the encoder input and the input of the frequency divider, which is connected to the input of the trigger as the first output, the second output with another trigger input and the counter input, the second input is The second input is connected to the output of the trigger, which is connected to the input of the differentiation circuit with the same output, the output of which is connected to the input of the recorder, the second input of which is connected to the output of the reverse counter, the third input of which is connected to the output of the encoder and the electrochemical breaker is located in the upper part of the carrier body of the geophysical equipment and contains an electrode made of wire and mounted on a bracket articulated with the housing of geophysical apparatus carrier container and connected with the power strap, which is connected via a lever mechanism with an actuator articulated with an anchor-ballast.
В отличие от известного устройства, в заявляемом техническом решении полусфера сферического контейнера с размещенной в ней аппаратурой, соединенная с якорем-балластом, имеет меньшую массу, чем вторая полусфера сферического контейнера, что при всплытии контейнера после его отсоединения посредством размыкателя от якоря-балласта. обеспечивает переворот контейнера на 180 градусов в вертикальной плоскости, что обеспечивает сохранение информационных связей по гидроакустическому каналу не только при всплытии, но и при нахождении контейнера на поверхности. В известном устройстве [6] гидроакустическая антенна при всплытии контейнера находится в воздушной среде и не работоспособна, что вынуждает оснащать станцию спутниковой антенной для сохранения информационных связей и определения ее местоположения для последующею ее поиска судном.Unlike the known device, in the claimed technical solution, the hemisphere of a spherical container with the equipment housed in it, connected to the ballast anchor, has a lower mass than the second hemisphere of the spherical container, which when the container emerges after it is disconnected by means of a disconnector from the ballast anchor. provides a 180-degree flip of the container in a vertical plane, which ensures the preservation of information links along the sonar channel not only when surfacing, but also when the container is on the surface. In the known device [6], the hydroacoustic antenna when the container emerges is in the air and is not operational, which forces the station to be equipped with a satellite antenna for maintaining information communications and determining its location for subsequent search by the vessel.
Выполнение якоря-балласта корзинообразной формы из арматурного каркаса, заполненного бетоном, в полусферическом углублении которого размещен поплавок, снабженный фалом, уменьшает вероятность механического повреждения якоря-балласта при соприкосновении его с дном, расширяет площадь контакта контейнера с якорем-балластом, и якоря-балласта с грунтом, что позволяет обеспечить более высокий коэффициент передачи сейсмических колебаний по сравнению с якорем-балластом выполненным из бетона, в виде диска или прямоугольного параллелепипеда. Размещение поплавка с фалом в полусферическом углублении полусферы, соединенной с якорем-балластом, которая при всплытии поворачивается на 180 градусов в вертикальной плоскости, обеспечивает беспрепятственное расположение поплавка с фалом на водной поверхности, что упрощает процесс поиска как самого контейнера, так и фала, предназначенного для захвата его для поднятия контейнера на борт судна.The implementation of the basket-shaped ballast anchor from a reinforcing cage filled with concrete, in the hemispherical recess of which is placed a float equipped with a halyard, reduces the likelihood of mechanical damage to the ballast anchor when it touches the bottom, extends the contact area of the container with the ballast anchor, and the ballast anchor with soil, which allows for a higher transmission coefficient of seismic vibrations in comparison with a concrete ballast anchor, in the form of a disk or a rectangular parallelepiped. Placing the float with the halyard in the hemispherical recess of the hemisphere connected to the ballast anchor, which rotates 180 degrees in the vertical plane when floating, provides an unhindered location of the float with the halyard on the water surface, which simplifies the process of finding both the container itself and the halyard intended for capture it to lift the container on board the vessel.
Размещение одного из датчиков наклона и азимута в карданном подвесе непосредственно на корпусе блока сейсмодатчиков позволяет уменьшить влияние нежелательных наклонов отрицательно сказывающихся на чувствительности сейсмодатчиков. Размещение второго датчика наклона и азимута непосредственно на корпусе контейнера носителя геофизической аппаратуры позволяет обеспечить диаграмму направленности сигналов волнового поля в пределах ±30 градусов для получения однозначных сигналов.Placing one of the tilt and azimuth sensors in the gimbal directly on the body of the block of seismic sensors allows you to reduce the effect of unwanted tilts adversely affecting the sensitivity of the seismic sensors. Placing the second inclination and azimuth sensor directly on the container body of the carrier of geophysical equipment allows providing a radiation pattern of wave field signals within ± 30 degrees to obtain unambiguous signals.
Ввод в устройство блока фильтров геофонов позволяет получать полезные сигналы, очищенные от помех в полосе пропускания 3-125 Гц, что повышает достоверность прогноза.The input to the device of the block of filters of geophones allows you to receive useful signals cleared of interference in the passband of 3-125 Hz, which increases the reliability of the forecast.
Ввод устройства хронирования непосредственно в схему носителя геофизической аппаратуры позволяет уменьшить погрешность временной привязки, обусловленной уходом опорных частот при изменении температурного режима за счет ввода поправки во временной код.Entering the timing device directly into the geophysical equipment carrier circuit allows to reduce the timing error due to the departure of the reference frequencies when the temperature changes due to the correction in the time code.
Выполнение электрохимического размыкателя, размещенного в верхней части корпуса носителя геофизической аппаратуры и содержащего электрод, выполненный из проволоки и закрепленный на скобе, сочлененной с корпусом герметического контейнера носителя геофизической аппаратуры и соединенной с силовой планкой, которая через рычажный механизм соединена с исполнительным механизмом, сочлененным с якорем-балластом, обеспечивает жесткую механическую связь, что уменьшает вероятность его повреждения при постановке станции на грунт.The implementation of the electrochemical disconnector located in the upper part of the body of the carrier of geophysical equipment and containing an electrode made of wire and mounted on a bracket articulated with the body of the hermetic container of the carrier of geophysical equipment and connected to the power strip, which is connected via an arm mechanism to an actuator articulated with an anchor - ballast, provides a rigid mechanical connection, which reduces the likelihood of damage to it when the station is placed on the ground.
Совокупность новых признаков из известного уровня техники не выявлена, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию патентоспособности "изобретательский уровень".The totality of new features from the prior art has not been identified, which allows us to conclude that the claimed technical solution meets the condition of patentability "inventive step".
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами.The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings.
Фиг.1. Расположение носителя геофизической аппаратуры 1 в контролируемой зоне на акватории моря, которые закреплены на дне моря посредством якоря-балласта 2. Диспетчерские станции приема и обработки сигналов 3, 4 установлены соответственно на море и на побережье. Устройства 1 соединены с диспетчерскими станциями приема и обработки сигналов 3 и 4 гидроакустическим трактом связи 5.Figure 1. The location of the carrier of geophysical equipment 1 in a controlled area on the sea, which are fixed to the bottom of the sea by means of a
Фиг.2. Носитель геофизической аппаратуры 1 включает сферический корпус 6, состоящий из двух полусфер 7 и 8, сочлененных элементами крепления 9, снабженного верхним и нижним отверстиями 10, 11 соответственно, в которых установлены гидроакустическая антенна 12, гидрофон 13, размыкатель 14, проблесковый светодиод 15. Полусфера 8 с размещенной в ней аппаратурой имеет массу меньше, чем полусфера 7 с размещенной в ней аппаратурой, сочленена с якорем-балластом 2, выполненным корзинообразной формы из арматурного каркаса, заполненного бетоном, в полусферическим углубления которой располагается поплавок 16, снабженный фалом 17.Figure 2. The carrier of geophysical equipment 1 includes a spherical body 6, consisting of two
Фиг.3 Общий вид размыкателя 14, который включает электрод 18, выполненный из проволоки и закрепленный на скобе 19, сочлененной с корпусом 6 и соединенной с силовой планкой 20, которая через рычажный механизм 21 соединена с исполнительным механизмом 22, сочлененным с якорем-балластом 2.Figure 3 General view of the
Фиг.4. Носитель геофизической аппаратуры включает размещенные в корпусе 6 герметического сферическою контейнера блок регистрации 23, блок определения ориентации 24, блок синхронизации 25, блок гидроакустического приемопередатчика 26, устройство управления 27 размыкателем 14, блок питания 28, блок фильтров геофонов 29, устройство хронирования информации 30.Figure 4. The carrier of geophysical equipment includes a
Фиг.5. Общий вид морской автономной донной станции, включающей корпус 6 герметичного контейнера, состоящего из двух полусфер 7 и 8, сочлененных элементами крепления 9. По окружности плоскости сочленения полусфер 7 и 8 установлен герметический резиновый пояс 31. Полусфера 8 сочленена с якорем-балластом 2 через размыкатель 14.Figure 5. General view of the marine autonomous bottom station, including the body 6 of the sealed container, consisting of two
Корпус 6 изготовлен из высокопрочного алюминиевого сплава. В качестве элементов крепления 9 использованы болты.Case 6 is made of high strength aluminum alloy. As the
Для установки внешних устройств в полюсах корпуса 6 имеются два отверстия 10 и 11, в которых установлены гидроакустическая антенна 12, гидрофон 13, размыкатель 14, проблесковый светодиод 15 повышенной яркости для поиска носителя геофизической аппаратуры после всплытия в ночное время суток и при пониженной видимости в дневное время суток.For the installation of external devices, the poles of the housing 6 have two
Фиг.6. Блок регистрации 23 включает трехкомпонентный сейсмоприемный модуль 31, накопитель измерительной информации 32, усилитель 33, фильтр 34, аналогово-цифровой преобразователь 35, в котором к первому входу накопителя измерительной информации 32 через последовательно соединенные усилитель 33, фильтр 34 и аналогово-цифровой преобразователь 35 подключен выход трехкомпонентного сейсмоприемного модуля 31; к второму входу накопителя измерительной информации 32 через герметичный разъем 33 и аналогово-цифровой преобразователь 35 подключен выход гидроакустического датчика 13; к третьему входу накопителя измерительной информации 32 через аналогово-цифровой преобразователь 35 подключены входы блока определения ориентации 24; к четвертому входу накопителя измерительной информации 32 подключен выход блока синхронизации 25.6. The
Трехкомпонентный сейсмоприемный модуль 31 установлен в карданном подвесе и представляет собой кассету, в которую вставлены три геофона, работающий соответственно по осям X, Y, Z. Кассета размещена в пластмассовом корпусе, снабженном разъемами для подключения внешних устройств. Карданный подвес предназначен для того, чтобы обеспечить правильную работу датчиков в случаях, когда носитель геофизической аппаратуры 1 окажется стоящим на грунте морского дна с наклоном, превышающим допустимый наклон сейсмодатчиков. Максимально отрабатываемый угол наклона карданного подвеса составляет 45 градусов. В модуле 31 применены сейсмодатчики типа GD-20DX.The three-component
Накопитель измерительной информации 32 представляет собой процессор.The storage of
Блок определения ориентации 24 предназначен для определения ориентации носителя геофизической аппаратуры 1 относительно горизонтальной плоскости, а также стран света по отношению к магнитному полю Земли. Блок 24 позволяет измерять и регистрировать наклоны как корпуса носителя геофизической аппаратуры в целом, так и блока 31, размещенного в подторможенном карданном подвесе в ходе погружения, измерения физических величин и всплытии блока 1. Блок 24 состоит из двух датчиков наклона, представляющих собой двухосевые акселерометры типа ADXL 202 и магнитного двухкомпонентного компаса типа VECTOR V2X. Емкость архива блока 24 составляет 64000 записей.The
Основная плата блока 24 снабжена контроллером типа AVR8515, часами реального времени типа РСР8583, энергонезависимой памятью типа AT45D081 объемом 1 Мбайт, содержащей время, уклоны и компоненты магнитного поля, тумблером, кнопкой, светодиодом, определенным набором дискретных электронных элементов, разъемами для подключения датчиков наклона, а также кабелем с разъемом для подсоединения к СОМ-порту компьютера бортового вычислительного модуля через блок регистрации 23.The main board of
Блок регистрации 23 имеет два основных режима работы, определяемых положением Первый режим - диалог с оператором. В этом режиме контролируется состояние устройства регистрации 1 и выполняется его калибровка и настройка. Диалог осуществляется с помощью компьютера, оснащенного специальной программой и связанного с блоком через СОМ-порт. Диалог с оператором заканчивается либо выходом из программы, при этом сам блок продолжает ожидать команды, либо путем перевода блока в режим регистрации посредством переключения тумблера. Переход в режим регистрации производится после переключения тумблера автоматически через несколько секунд.The
В режиме регистрации блок устанавливает будильник часов в соответствии с действующим значением интервала опроса датчиков и переходит в состояние пониженного энергопотребления. В момент достижения часами времени установки будильника возникает сигнал пробуждения, который через синхронизатор вызывает переход контроллера в активное состояние. Контроллер производит опрос датчиков, заносит результат в память совместно со временем начала измерения. Данный процесс повторяется циклически. Выход из цикла регистрации производится переключением тумблера. Регистрация сейсмосигналов осуществляется по четырем каналам - три для сейсмических датчиков (геофонов) и один для гидрофона 13. Кроме того, имеется служебный канал для записи времени регистрации, угла наклона и азимута с заданной периодичностью. Диапазон регистрируемых частот от 5 до 125 Гц. Чувствительность геофонов на частоте 10 Гц не менее 2000 V/m/s. Чувствительность гидрофона не менее 25 mkV/Pa. Динамический диапазон сейсмоканала не менее 105 Дб. Погрешность измерения магнитного склонения не более 2-х градусов.In the registration mode, the unit sets the clock alarm clock in accordance with the current value of the sensor polling interval and switches to the low-power state. When the clock reaches the set alarm time, an awakening signal appears, which, through the synchronizer, causes the controller to switch to the active state. The controller polls the sensors, stores the result in memory together with the start time of the measurement. This process is repeated cyclically. Exiting the registration cycle is done by switching the toggle switch. Registration of seismic signals is carried out through four channels - three for seismic sensors (geophones) and one for
Блок синхронизации 25 выполнен в виде таймера, синхронизированного с радиохронометром.The
Блок гидроакустического приемопередатчика 26 представляет собой стандартный гидроакустический приемопередатчик.The
Устройство управления 27 размыкателем 14 представляет собой командный прибор в виде платы плавного пуска, которая по принятому сигналу подает электрический сигнал на электрод 18 размыкателя 14.The
Фиг.7. Устройство хронирования информации 30 содержит два генератора тактовых импульсов 36 и 37, измеритель частоты 38, кодировщик 39, регистратор 40, реверсивный счетчик 41, триггер 42, схему дифференцирования 43, делитель частоты 44, вход которого соединен с выходом опорного генератора тактовых импульсов 36, который этим выходом соединен с входом измерителя частоты 38, входом кодировщика 39 и входом делителя частоты 44, который первым выходом соединен с входом триггера 42, вторым выходом с еще одним входом триггера 42 и входом реверсивного счетчика 41, второй вход которого соединен с выходом второго генератора тактовых импульсов 37, а третий вход соединен с выходом триггера 42, который этим же выходом соединен с входом схемы дифференцирования 43, выход которой соединен с входом регистратора 40, второй вход которого соединен с выходом кодировщика 39.7. The
Принцип работы устройства 30 заключается в генерации тактовых импульсов посредством опорного генератора 36, временном кодировании импульсов и записи временного кода параллельно с записью поступающей информации. Отдельно генерируют тактовые импульсы посредством генератора 37, температурная зависимость частоты которого выше по сравнению с генератором 36, при этом периодически определяют разницу количества импульсов генераторов 36 и 37 за выбранную единицу временного кодирования и запоминают разницу с привязкой относительно автономного времени носителя геофизической аппаратуры, после чего определяют частоту генератора 36 и вводят поправку во временной код.The principle of operation of the
При этом перед постановкой носителя геофизической аппаратуры 1 на дно производят определение калибровочной кривой как зависимость частоты генератора 36 и разницы количества импульсов генераторов 36 и 37 за одну секунду автономного времени. Для этого устройство хронирования информации 30 помещают в термошкаф и последовательно задают в нем разные температуры от 40 до 0 градусов. Каждое заданное значение температуры выдерживают в течение некоторого интервала времени. При этом с выхода реверсивного счетчика 41 снимают разницу количества импульсов генераторов 36 и 37 посредством регистратора 40, а с выхода генератора 36 частоту посредством измерителя частоты 38, который может быть установлен непосредственно в устройстве 30 или на борту диспетчерской станции 3. После этого устройство 30 устанавливают на штатное место и производят временную привязку показаний кодировщика 39. В период выполнения сейсмических исследований параллельно запоминают получаемую информацию и значения автономного времени, поступающие на регистратор 40 от кодировщика 39. В начале каждой минуты с выхода делителя частоты 44 на триггер 42 поступает управляющий импульс, сбрасывающий показания реверсивного счетчика 41 на ноль. Одновременно управляющий импульс с выхода делителя частоты 44 поступает на вход триггера 42. В результате чего на выходе триггера 42 и входе реверсивного счетчика 41 вместо сигнала "1" появляется сигнал "0" и реверсивный счетчик 41 подключается к генератору 37. После каждого очередного импульса генератора 37 показания реверсивного счетчика 41 уменьшаются на единицу. При появлении на выходе делителя частоты 44 очередного секундного импульса последний поступает на вход триггера 42, переводя сигнал на выходе триггера 42 в положение "1", что приводит к отключению реверсивного счетчика 41 от генератора 37. При этом схема дифференцирования 43 дифференцирует сигнал на выходе триггера 42, вырабатывая на своем выходе положительный импульс, поступление которого на управляющий вход регистратора 40 приводит к записи информации, представляющей собой разницу количества импульсов генераторов 36 и 37. Операции по определению и запоминанию разницы количества импульсов генераторов 36 и 37 выполняются через каждую секунду, что позволяет определять автономное время с последующим переходом к истинному за счет уменьшения погрешности временной привязки так, как исключается неконтролируемый уход частот.In this case, before placing the carrier of geophysical equipment 1 to the bottom, a calibration curve is determined as the dependence of the frequency of the
Блок синхронизации 25 выполнен в виде таймера, синхронизированного с радиохронометром, установленным на диспетчерской станции (судне) через устройство хронирования информации 30.The
Блок фильтров геофонов 29 представляет собой электронную плату, на которой расположены три идентичных канала полосовых фильтров третьего порядка с полосой пропускания 3-125 Гц.The block of filters of
Диспетчерская станция 3 обеспечивает выполнение функций и операций, необходимых для постановки погружаемых устройств регистрации 1 на морское дно, их возврата. Посредством бортового вычислительного модуля выполняется считывание зарегистрированных сигналов физического поля, томографического восстановления распределения параметров физического поля в пределах контролируемых зон и оперативного контроля за работой устройства 1. На диспетчерской станции 3 размещены бортовой вычислительный модуль, сопряженный с процессором накопителя измерительной информации 25, персональный компьютер типа Pentium-3, гидроакустическая система навигации и управления размыкателем, судовая гидроакустическая антенна, механические устройства спуска и подъема устройства 1.
Диспетчерская станция 4 используется для контроля работоспособности носителей геофизической аппаратуры и приема измерительной информации по гидроакустическому каналу, расположенных в прибрежной зоне.Dispatch station 4 is used to monitor the operability of carriers of geophysical equipment and receive measurement information through the sonar channel located in the coastal zone.
Диспетчерские станции 3 и 4 могут быть информационно соединены между собой по спутниковому радионавигационному каналу при наличии в составе аппаратуры соответствующих приемоиндикаторов.
Размыкатель 14 и предназначен для эвакуации устройства регистрации 1 со дна моря. Эвакуация осуществляется путем сброса якоря-балласта 2 по команде, переданной с диспетчерской станции по гидроакустическому каналу связи или по сигналу таймера. Прием и исполнение команды подтверждается ответным сигналом (квитанцией), регистрируемым диспетчерской станцией.The
Кроме того, посредством устройства 14 обеспечивает измерение наклонной дальности от диспетчерской станции 3 до устройства регистрации 1, что позволяет дополнительно определять координаты местоположения устройства регистрации 1.In addition, through the
При поступлении команды на размыкание от диспетчерской станции на устройство 1 с выбранным номером последний посылает сигнал подтверждения приема команды и отсоединяет груз. Время размыкания зависит от солености, температуры и толщины проволоки и может достигать 40 мин.When a trip command is received from the control station to device 1 with the selected number, the latter sends a command acknowledgment signal and disconnects the load. Opening time depends on salinity, temperature and wire thickness and can reach 40 minutes.
В режиме ожидания потребление тока от источника питания составляет не более 500 мкА.In standby mode, the current consumption from the power source is not more than 500 μA.
Отсоединение якоря-балласта 2 может происходить также при достижении внутренним таймером размыкателя 14 установленного времени, если таймер был предварительно установлен.Detachment of the
Гидроакустическая антенна 12 конструктивно представляет собой цилиндрический корпус, изготовленный из нержавеющей стали. Внутри корпуса помещаются платы приемопередатчика гидроакустических сигналов.The
Чувствительный элемент антенны выполнен на базе пьезокерамического кольца из цирконата-титанага свинца.The antenna sensitive element is made on the basis of a piezoceramic ring from lead zirconate-titanag.
Для обеспечения всплытия носителя геофизической аппаратуры 1 с диспетчерской станции 3 или 4 подается гидроакустический сигнал на срабатывание размыкателя 14. Сигнал подается посредством судовой гидроакустической антенны или гидроакустической антенной, установленной в прибрежной морской зоне, и принимается гдроакустической антенной 12. В ответ выдается сигнал, подтверждающий, что команда всплытия принята к исполнению. Выполнение команды осуществляется путем подачи электрического напряжения на электрод 18 размыкателя 14. В результате электрохимического процесса, при средних значениях физико-химических параметров морской воды, проволока растворяется в морской воде за 1-2 минуты. При этом срабатывает механизм отстыковки якоря-балласта 2 от корпуса 6, и носитель геофизической аппаратуры 1, имеющий положительную плавучесть, начинает подъем со скоростью 1-2 м/с. При этом носитель геофизической аппаратуры 1 переворачивается на 180 градусов в вертикальной плоскости. При этом проблесковый светодиод 15 и поплавок 16 с фалом 17 оказываются на верху устройства 1, а гидроакустическая антенна 12 при всплытии оказывается внизу, что обеспечивает связь между диспетчерской станцией и устройством 1 при всплытии и поиске его на поверхности по гидроакустическому каналу.To ensure the emergence of the carrier of geophysical equipment 1 from the
Реализация заявляемого способа технической сложности не представляет, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию патентоспособности «промышленная применимость».The implementation of the proposed method of technical complexity does not present, which allows us to conclude that the claimed technical solution meets the patentability condition “industrial applicability”.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ № 2066468.1. RF patent No. 2066468.
2. Свидетельство РФ на полезную модель № 24890.2. RF certificate for utility model No. 24890.
3. Глубоководная донная самовсплывающая сейсмическая станция АДС-8 / Соловьев С.Л, Контарь Е.А., Дозоров Т.А., Ковачев С.А. / Известия АН СССР, сер. Физика земли, 1988, № 9, с.75-85.3. The deep-sea bottom self-floating seismic station ADS-8 / Soloviev S. L., Kontar E. A., Dozorov T. A., Kovachev S. A. / Proceedings of the USSR Academy of Sciences, ser. Physics of the Earth, 1988, No. 9, pp. 75-85.
4. Ocean Bottom Seismometer OBS Systems. Company Profile/Проспект фирм Kieler Umwelt und Meerestechnik GmbH (K.U.M.) Signal-Elektronik und Netz-Dienste GmbH (SEND). April 2002, p.11.4. Ocean Bottom Seismometer OBS Systems. Company Profile / Prospectus Kieler Umwelt und Meerestechnik GmbH (K.U.M.) Signal-Elektronik und Netz-Dienste GmbH (SEND). April 2002, p. 11.
5. Белавин Ю.С. Автономная аппаратура для сейсмических исследований в океане. - Труды сахалинского КНИИ Дальне-восточного научного центра АН СССР, вып.23, 1972, с.91-96.5. Belavin Yu.S. Autonomous equipment for seismic research in the ocean. - Proceedings of the Sakhalin Research Institute of the Far East Scientific Center of the Academy of Sciences of the USSR,
6. Свидетельство РФ на полезную модель № 28778.6. Certificate of the Russian Federation for utility model No. 28778.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004137397/28A RU2276388C1 (en) | 2004-12-21 | 2004-12-21 | Naval autonomous ground seismic station |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004137397/28A RU2276388C1 (en) | 2004-12-21 | 2004-12-21 | Naval autonomous ground seismic station |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2276388C1 true RU2276388C1 (en) | 2006-05-10 |
Family
ID=36657237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004137397/28A RU2276388C1 (en) | 2004-12-21 | 2004-12-21 | Naval autonomous ground seismic station |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2276388C1 (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009110818A1 (en) * | 2008-03-04 | 2009-09-11 | Закрытое Акционерное Общество "Emmet" | Bottom station (variants) |
| WO2010071481A1 (en) * | 2008-12-19 | 2010-06-24 | Закрытое Акционерное Общество "Еmmet" | Seabed seismic station |
| RU2481594C2 (en) * | 2010-12-13 | 2013-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью Лаборатория Прикладных Информационных Технологий "Инфрад" | Bottom drag-resistant self-contained hydroacoustic module |
| RU2513635C1 (en) * | 2012-12-13 | 2014-04-20 | Андрей Федорович Зеньков | Thermal probe for measurement of vertical distribution of water temperature |
| RU2572046C1 (en) * | 2014-07-04 | 2015-12-27 | Дмитрий Герасимович Левченко | Marine self-contained bottom station for seismic survey and seismological monitoring |
| RU2690038C1 (en) * | 2018-08-02 | 2019-05-30 | ФГБУН Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН | Sea measurement system for ocean exploration |
| RU2726296C1 (en) * | 2019-11-11 | 2020-07-10 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Hydroacoustic means antenna immersion sensor |
| RU2733974C2 (en) * | 2015-10-30 | 2020-10-08 | Ион Джиофизикал Корпорейшн | Multicomponent accelerometer with one mass |
| US11204365B2 (en) | 2018-09-13 | 2021-12-21 | Ion Geophysical Corporation | Multi-axis, single mass accelerometer |
| RU2796944C1 (en) * | 2022-12-13 | 2023-05-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Геовендор" (ООО "Геовендор") | Self-ascending portable bottom seismic station not requiring leaving the load on the sea bottom |
-
2004
- 2004-12-21 RU RU2004137397/28A patent/RU2276388C1/en active
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8076941B2 (en) | 2008-03-04 | 2011-12-13 | “Emmet” Jsc | Bottom system for geophysical survey (variants) |
| WO2009110818A1 (en) * | 2008-03-04 | 2009-09-11 | Закрытое Акционерное Общество "Emmet" | Bottom station (variants) |
| WO2010071481A1 (en) * | 2008-12-19 | 2010-06-24 | Закрытое Акционерное Общество "Еmmet" | Seabed seismic station |
| RU2481594C2 (en) * | 2010-12-13 | 2013-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью Лаборатория Прикладных Информационных Технологий "Инфрад" | Bottom drag-resistant self-contained hydroacoustic module |
| RU2513635C1 (en) * | 2012-12-13 | 2014-04-20 | Андрей Федорович Зеньков | Thermal probe for measurement of vertical distribution of water temperature |
| RU2572046C1 (en) * | 2014-07-04 | 2015-12-27 | Дмитрий Герасимович Левченко | Marine self-contained bottom station for seismic survey and seismological monitoring |
| US11561314B2 (en) | 2015-10-30 | 2023-01-24 | TGS-NOPEC Geophysical Corporation | Multi-axis, single mass accelerometer |
| US12019197B2 (en) | 2015-10-30 | 2024-06-25 | Tgs-Nopec Geophysical Company | Multi-axis, single mass accelerometer |
| RU2733974C2 (en) * | 2015-10-30 | 2020-10-08 | Ион Джиофизикал Корпорейшн | Multicomponent accelerometer with one mass |
| RU2690038C1 (en) * | 2018-08-02 | 2019-05-30 | ФГБУН Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН | Sea measurement system for ocean exploration |
| US11204365B2 (en) | 2018-09-13 | 2021-12-21 | Ion Geophysical Corporation | Multi-axis, single mass accelerometer |
| RU2726296C1 (en) * | 2019-11-11 | 2020-07-10 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Hydroacoustic means antenna immersion sensor |
| RU2796944C1 (en) * | 2022-12-13 | 2023-05-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Геовендор" (ООО "Геовендор") | Self-ascending portable bottom seismic station not requiring leaving the load on the sea bottom |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6847326B2 (en) | GPS device for measuring wave height and current direction and speed and GPS system for measuring wave height and current direction and speed | |
| CN110422281A (en) | Ocean Internet of Things intelligence buoy, the water surface or Underwater Target Detection system and method | |
| RU2294000C1 (en) | Marine self-contained bottom station for seismic surveying and seismological monitoring | |
| CN105253255A (en) | GNSS (Global Navigation Satellite System) sea surface geodetic height surveying buoy | |
| CN205098417U (en) | High buoy of measuring of GNSS sea earth | |
| RU2276388C1 (en) | Naval autonomous ground seismic station | |
| JP3803177B2 (en) | Tsunami detection system | |
| US8269500B2 (en) | Geophysical measurement device for natural soil resource exploration in aquatic environment | |
| RU111691U1 (en) | BOTTOM MODULE OF SEISMIC STATION | |
| RU2572046C1 (en) | Marine self-contained bottom station for seismic survey and seismological monitoring | |
| RU2348950C1 (en) | Underwater observatory | |
| RU2545159C1 (en) | Anchored profiling underwater observatory | |
| RU2003100185A (en) | AUTONOMOUS BOTTOM SEISMIC STATION "LARGE" | |
| RU2435180C1 (en) | Underwater geophysical station | |
| RU2546784C2 (en) | Underwater observatory | |
| RU2566599C1 (en) | Hydrochemical bottom station for geologic monitoring of water areas | |
| RU28778U1 (en) | Marine Autonomous Bottom Seismic Station (ADSS "Large") | |
| RU65251U1 (en) | CABLE BOTTOM SEISMIC STATION | |
| KR20020050863A (en) | Ocean current measurement apparatus with global positioning system | |
| RU2270464C1 (en) | Method for registration of seismic signals on defined area of seawater and device for realization of said method | |
| RU2796944C1 (en) | Self-ascending portable bottom seismic station not requiring leaving the load on the sea bottom | |
| RU2549606C2 (en) | Small-size bottom seismic module | |
| RU206397U1 (en) | BOTTOM MODULE OF SEISMIC STATION | |
| RU73499U1 (en) | CABLE BOTTOM SEISMOACOUSTIC STATION | |
| RU2572047C1 (en) | Autonomous bottom wideband seismic station |