SU1376052A1

SU1376052A1 - Система дл управлени морскими сейсмическими исследовани ми

Info

Publication number: SU1376052A1
Application number: SU864005386A
Authority: SU
Inventors: Людмила Ивановна Головина; Вадим Викторович Меер; Лев Романович Мерклин
Original assignee: Рязанский Радиотехнический Институт; Институт Океанологии Им.П.П.Ширшова
Priority date: 1986-01-07
Filing date: 1986-01-07
Publication date: 1988-02-23

Abstract

Изобретение относитс к геофизическому приборостроению и может быть использовано при морских сейсмических исследовани х с помощью буксируемых приемных устройств-. Цель изобретени - улучшение качества сейсмометрических данных путем минимизации уровн буксировочных шумов при буксировке группы из М пьезокос. Система содержит в бортовой части блок предсказани буксировочного шумообра- зовани , блок вычислени плавучести, сумматор, логический блок, программатор режима и регул тор угловой скорости поворота судна. Режим управлени по курсу судна и скорости выбираютс с учетом минимизации уровн буксировочных шумов. 2 ИЛ. с б (Л

Description

со

Од

о сд (О

Изобратение относитс к технической физике, в частности к геофизическому приборостроению, и может быть использовано при морских сейсмичес ских исследовани х с помощью буксируемых приемных устройств, а именно аналоговых и цифровых сейсмометрических кос с пьезоэлектрическим гидрофоном и датчиками глубины погружени .д

Цель изобретени - повышение качества сейсмометрических данных путем минимизации уровн буксировочных аумов при буксировке группы М пьезо- кос.15

На фиг.1 изображена функциональ- на схема системы; на фиг.2 - диаграмма геометрических соотношений дл буксируемой системы.

Система содержит в буксируемой 20 части сейсмоисточник 1 упругих волн давлени , а также группу () сейсмометрических пьезокос 2-4, состо щих из отдельных идентичных секций, границы которых условно обозначены 25 положением глубинных датчиков 5-13 типа приемников гидростатического давлени и гидрофонных пьезоэлектрических датчиков волны первого вступлени . В датчики 5 - 13 вход т из- 30 вестные электроннь е узлы первичного прео.бра ованй (усилени ) и временного уплотнени преобразованных сигналов , Парва секдй центральной сей- CMOKOCfc оснащена динамометрическим .з датчиком 14 напр жени s вьшолненньгм, например, на основе пьезоэлектрического шш пьезорезйстивного прибора с интерфейсом оцифровки, Информацион- поток с датчиков 5 13 по сбор- 40 ному Ka6ejao 15 постут1ае;т в бортовую часть 16 системы. Бортова часть системы содержит группу временньгх детекторов 17 первых вступлен1$й типа уси- Л15телей-ограничителей, вычислитель дз 18 геометрии буксируемых пьезокос 2 - 4, вычислитель 9 плав:/чести центральной буксируемой косы в группеj накопитель 20 сейсмических данных, дополненных данными о положении сейс- Q мокос и даикьми о текущем местополо- кении судка, а также блок 21 предсказани буксировочного шумообразйва- ни , сумматор 22, логический блок 23,

да судна, авторулевую машину 30j блок 31 управлени моментом возбуждени сейсмоисточника;, гирокомпас 32, лаг 33, датчик 34 текущего местоположени судна, вычислитель 35 текущего местоположени судна.

Дл ввода сигналов в блок 29 управлени скоростью хода, в блок 31 возбуждени сейсмоисточника и авторулевую машину 30 используютс пер- вый 36, третий 37 и второй 38 блоки интерфейса. Дл ввода сигналов гирокомпаса 32J лага 33 и датчики 34 мес тоположени судна используют четвертый 39, п тый 40 и шестой 41 блоки интерфейса.

Вычислитель 18 геометрии, блок 21 предсказани буксировочного шумо- образовани 5вычислитель 19 плавучести сумматор 22 могут быть выполнены,например , в виде мини-ЭВМ или специализированного микропроцессорного устройства ,г

Корректопы скорости и курса представл ют собой микропроцессорные уст ройства, запрограммирован1Л1е на вы- - числение оптимальных величин корректуры скорости и курсаS использу уравнени стацконарпой кснфигурацик буксируемого кабел одпиз из численных методов например матодом Рунге- Кутта Логический блок 23 вьшолнен в виде регкстров ввода и сравнени кодов двоич1л,п чисел f а пporpa fмaтop 24 режима в тище регистров хракани кодов с внешней клавиатурой дл вво да значений допустимого отклонени буксируемой CKCTe;.Gi от линии профил .дУдр„ , а также предельных уровней .

бЗГКСИрОВОЧКЬК rayiv OB Ф шй с-Распределитель 27 кома1Щ выполнен Б виде двухвходового трехнаправлан- кого цифрового коАГмутатора с временным разделенийм каналов

Блоки 39 - 41 гш герфейса V d- рокомпаса,. лага н дгтчш.а 7 екуд .-.го местоположени (, фг зовой радионавигацкончой системы) соотват ственко лредставг ют собой праобра- 3 сват ели угол - код,, кодируюиие уг- лозое положение, репитеров клн деко- метров,

Злокн 36 и 37 кктерфейса преобрапрограм «1атор 24 режима движени , кор- зоваки цифровой пнформацни в аналоректор 25 скорости, корректор 26 кур са, распределитель 27 команд, регул тор 28 угловой скорости поворота суд- ад, блок 29 управлени скоростью хоговую дл ксполнитепькьк устройств блока упразпенк скоростью кода к авторулевой машины П1эедставлг;к т собой цифроаыалоговый (реобразоратели.

да судна, авторулевую машину 30j бло 31 управлени моментом возбуждени сейсмоисточника;, гирокомпас 32, лаг 33, датчик 34 текущего местоположени судна, вычислитель 35 текущего местоположени судна.

Дл ввода сигналов в блок 29 управлени скоростью хода, в блок 31 возбуждени сейсмоисточника и авторулевую машину 30 используютс пер- вый 36, третий 37 и второй 38 блоки интерфейса. Дл ввода сигналов гирокомпаса 32J лага 33 и датчики 34 местоположени судна используют четвертый 39, п тый 40 и шестой 41 блоки интерфейса.

Корректопы скорости и курса представл ют собой микропроцессорные устройства , запрограммирован1Л1е на вы- числение оптимальных величин корректуры скорости и курсаS использу уравнени стацконарпой кснфигурацик буксируемого кабел одпиз из численных методов например матодом Рунге- Кутта Логический блок 23 вьшолнен в виде регкстров ввода и сравнени кодов двоич1л,п чисел f а пporpa fмaтop 24 режима в тище регистров хракани кодов с внешней клавиатурой дл вво да значений допустимого отклонени буксируемой CKCTe;.Gi от линии профил .дУдр„ , а также предельных уровней .

Злокн 36 и 37 кктерфейса преобраговую дл ксполнитепькьк устройств блока упразпенк скоростью кода к авторулевой машины П1эедставлг;к т собой цифроаыалоговый (реобразоратели.

Блок 38 интерфейса представл ет собой управл еь1ый делитель частоты,

Вычислитель 35 текущего положени судна выполнен, например, на базе мини-ЭВМ ЕС 101 О или эквивалентного ей по функци м Ъ1икропрограммного устройства дл совместной обработки данных гирокомпаса, дл определени счислимых координат судна и радио- навигационной системы в качестве элементов обсервации. Накопитель 20 данных сейсмометрии, геометрии буксируемой части системы и текущего местоположени судна вьшолнен, как и в известной системе, в виде устройства усилени , кодировани , уплотнени и сбора на магнитном носителе выборок сейсмосигнала в цифровой форме, снабженного заполненными данными о текущем местоположении судна и цифровыми данными о геометрии буксируемой системы в момент приема. Известен также вариант выполнени накопител 20 в виде циф- ровой сейсмостанции с накопителем данн{ к о геометрии и местоположении судна на общем магнитном накопителе.

Система работает следующим образом .

Буксируема часть системы в реальных услови х сейсмометрических исследований может попадать в области локальных изменений температуры и солености морской воды, слойных течений или же в услови х, когда необходимо маневрирование. В э-гих случа х пространственное положение косы в горизонтальной и вертикальной плоскост х таково, что возникает не / только касательна , но и ортогональна составл юща буксировочного водного давлени на секции косы, в ито порождаетс эквивалентное.псевдозвз новое избыточное давление, восприни

JQ 5 20 25

30

.Q 45

35

маемое гидрофонами как низкочастотные сейсмосигналы, а в действительности - буксировочные шумы. Уровень этих шумов различен в зависимости от скорости хода, а его пр мой анализ в реальном времени при большой пропускной способности (большой канальности буксируемой части) вообще трудно выполним . Поэтому в систему (фиг.1) f введен блок 21 предсказани буксировочного шумообразовани , действующий не на основе данных о псевдозвуковом давлении, а о пространственньк эволю- ци х кос, порождающих такое давление и буксировочный щум. Дл его сниже- ни система путем коррекции скорости хода судна по данным о глубине погру жени секции и вычисленной плавучести кос определ ет оптимальную скорость движени судна и путем коррекции судна по данньм о пространственном расположении секции и вычисленном среднем угле oткJl oнeни системы буксируемых кос относительно линии движени определ ет оптимальный курс, при котором система буксируемых кос располагаетс вдоль линии движени судна, т.е. услови обтекани системы кос водным потоком максимально приближе ны к случаю соосной буксировки и шу- мообразование минимально.

Детекторы 17 первых вступлений фиксируют врем t распространени пр мой волны от источника 1 до i-ro сейсмоприемника с помощью измерителей временных интервалов в каждом канале . I . .

Эти результаты и данные о глубине погружени секций косы используютс вычислителем 18 геометрии кос дл определени конфигурации кос в пространстве посредством решени систе- мы уравнений

RK. Vxt, +Yl, +

1 Vex,,-x.,,,r-b (У..- YK,)- (z

t

ki

V

c

где Х-щ ,Y к,- ,Z , ,X ,.,,Ym-i s j., - трехмерные координаты i и (i-1) секций К сейсмокосы; 1 - рассто ние между соседними секци ми;

V - скорость распространени сейсмической волны.

t- Kt

У.

- ZM-,)

Кроме того, дл центральной косы вычисл ютс угол наклона и угол . отклонени о( Г(Фиг.2):

Л; arcs.in

2, - Z,-.,

Y ; - Y i-t

e(. arctg - - х-Г

л i - л ;.,

D , (Х,„- Х,„) +, (Y,,- Ч,„Г а,„- Z,,) ; . D,, (Хз„- Х,„) + (Y,,- Y,,y + ( Z,,rВычисленные координаты с(- , /ь, секг

ций центральной косы с выхода 42 вычислител геометрии поступают в вычислитель плав гчести косы, в котором по известшлм уравнени м стационарной конфигуращш взвешенной в жид- кости нити вычисл етс плавучесть ь) косы и эти же данные поступают в блок предсказани шумообразовани , опре- дел ющий факторы шума, обусловленные

негоризонтальнолтью сейсмокосы щ и отклонением косы от линии движени судна .

ш

, .. ,

1

п

Фщ Ii XT sin off 1 1

где Ij, I,j - весовые коэффициенты,

завис щие от скорости п движени судна и конструкции косы.

Информаци

д у.

ср. к

с выхода 43 вычислител геометрии подаетс в сумматор , который вычисл ет суммарное отклонение буксируемой части от ли- НИИ профил с учетом сноса судна-буксира YC

aY. ДУ, - Y,p.,.

Логический блок сравнивает вычис- ленные факторы шума Ф й на сигнальных входах 44 - 46 с предельно допустимыми величинами, задаваемыми с помощью программатора режима по установочным входам 47 - 49, и выдает управл ющие сигналы

С1, еслиФ - Фш Аол

С2, аслиф - ФШАОГ /О

СЗ, еслиФ (

л.

X. Лоп- О на выхода 51-52 блока 2,

Управл ющие сигналы С1 - СЗ поступают в KOppeKTOjfti скорости и курса судна. Вычислительное устройство корректора скорости по управл ющему сигналу С1 по данным о скорости судна и с учетом плавучести ш определ ет оптимальнзлю скорость движени судна

рассто ние между концами соседних сейсмокос

решением уравнений стационарной конфигурации кабел , при которой суммарное шумообразованке, обусловленное негоризонтальностью расположени сейсмического кабел и скоростью движени

где

+ Ф; min,

ф .- В v

5

0

5

п

.- г

0

5

Код коррекции скорости -V подаетс через распределитель команд, осуществл ющий поочередное прохождение управл ющих сигналов в блок уп- - равлени , скоростью движени судна V и в блок 31 управлени источником через соответствующие блоки интерфейса дл нреобразовани дифровой информации в аналоговую.

След щий привод блока 29 управлени скоростью хода обеспечивает изменение скорости движени судна изменением шага винта или частоты вращени главного двигател

После коррекции скорости судна по сигналу С2 вычислительное устройство корректора курса с учетом скорости движени судна и плавучести косы дл различных значений корректор курса ЛК путем решени систем уравнений пространственной конфигурации дл центральной косы с различными начальными услови ми в точке креплени ее к судну

с(/ /}К; о

где /Ьд- угол наклона косы в вертикальной плоскости, выбирает оптимальную корректуру курса, при котором буксируема часть наименьшим образом отклон етс от линии движени судна, т.е. когда ф min Судно на данном участке переходит на нозьт близкий профш гь ввиду невозможности получени качественных результатов на заданном профиле,

В накопителе сейсмических данных регистрируетс новый скорректирован- ньш курс.

в случае значительной величины параллельного сноса буксируемой части по сигналу СЗ корректора курса дК

выдаетс в распределите ть команд в виде ЛК Сф.лУ J где С ф - угловой коэффициент, определ ющий угол выхода судна на линию профил , и судно затем возвращаетс на заданный профиль,

, При этом дл повышени плавности движени судна-буксира при совершении маневра и исключени повреждени буксируемых кабелей скорость поворота адаптирована к скорости движени судна и величине расхождений сейсмокос,

Здесь управл ющий код коррекции курса подаетс на. авторулевой через регул тор угловой скорости поворота судна, представл ющий собой цифровой интегратор, обеспечивающий линейное нарастание управл ющего кода до своего установившегос значени со скоростью

1

LO

К .„- К

в

D

где К, К jj - коэффициенты пропорциональности , устанавливаемые эмпирическим путем; V , D скорость судна и величина расхождени соседних пьезокос, поступающие , на входы 53 и 54 регул тора угловой скорости с блока интерфейса скорости и с выхода вычислител геометрии соответственно а

Восстановление данных о профиле и пути судна со взаимной прив зкой сейсмометрических данных производитс при последующем вьюоде масс1тов с накопител и интерпретационном мон- таже сейсморазреза.

Полезный зф(Ьект в системе достигаетс за счет того, что управление режимом движени судном и процессом сейсмометрических исследований ведетс на основе анализа данньтх о прогнозируемом буксировочном шумообра- зованиИэ св занном с геометрией буксируемо и сие темы.

При большом уровне буксировочных шумов, обусловленных негоризонтальностью системы сейсмокос -ф , вы- чис.1штельное устройство корректора скорости определ ет оптимальную кор ректуру скорости AV, при которой искривление буксируемой системы в вертикальной плоскости ми шмально.

При значительном искривлении буксируемой системы кос в горизонтальной плоскости и возрастании св занного с этим буксировочного шумообра- зовани ф вычислительное устройство корректора курса определ ет оптимальную корректуру курса зКдл перехода на новый курс, где усло ви

обтекани кабел максимально приближены к соосному. Кроме того, судно-буксир совершает маневры дл перехода на новый курс как с целью снижени буксировочных шумов, так

г и с целью возврата на линию профил с угловой скоростью поворота, адаптированной к скорости движени судна и величине расхождени соседних сейсмометрических кос, что дополнитель-

0 но снижает уровень буксировочных шумов .

Таким образом, в системе обеспечиваетс минимальный уровень буксировочных шумов и достигаетс повышение

5 качества сейсмических данных, т.е. повьш1ение соотношени сигнал/шум.

Claims

Формула изобретени Система дл управлени морскими

0 сейсмическими исследовани ми, содержаща в буксируемой части источник сейсмосигналов, по меньшей мере одну пьезосейсмометрическую косу или эквивалентную ей по числу каналов группу пьезосейсмометрических кос, оснащенньк датчиками глубины погру- . жени и датчиками волны первого

вступлени , а в бортовой части - накопитель измерительных данных, груп0 ПУ детекторов времени первого вступлени и вычислитель геометрии буксируемой части системы, подключенный своими входами к выходам соответ ст- вующих детекторов и датчиков глубины,

5 а первым, вторым и третьим выходами электрически св занный с корректором курса судна, корректором скорости его хода и с первым входом накопител , причем выходы корректоров подключены к первому и второму входам

5

0

5

распределител команд, первый и второй выходы которого соединены через первый и второй блоки интерфейса с входами блока управлени скоростью. хода судна и входом блока возбуждени , сейсмоисточника,а третий выход распределител команд электрически св зан через третий блок интерфейса с входом авторулевой машины,.а также датчик

:У