專利名稱：深海海底觀測(cè)平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及深海海底探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。具體講是一種深海海底觀測(cè)平臺(tái)。其屬于深海資源探測(cè)項(xiàng)目的海洋儀器檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
深海海底擁有著豐富的礦藏資源，生存著許多人類尚未了解的海洋生物和很多尚未探索的海底火山及地質(zhì)變化。同時(shí)，深海海底的變化對(duì)全球氣候變化，以及人類造成的污染對(duì)其影響都是當(dāng)前海洋研究中的重大課題。為了解這些變化規(guī)律，只有借助于先進(jìn)的海底探測(cè)技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)時(shí)空尺度的變化過程實(shí)時(shí)測(cè)量。傳統(tǒng)的海底取樣實(shí)驗(yàn)室分析等探測(cè)方法已嚴(yán)重制約著人類對(duì)深海物理、化學(xué)、生物和地質(zhì)變化規(guī)律的了解和研究。只有開發(fā)和探索新的深海探測(cè)技術(shù)和方法，才能推進(jìn)深海海底研究的不斷發(fā)展。
海底原位測(cè)量技術(shù)，通過錨系將測(cè)量系統(tǒng)固定在海底的某一位置實(shí)現(xiàn)對(duì)海底變化過程進(jìn)行長(zhǎng)期定點(diǎn)的實(shí)時(shí)觀測(cè)。其開放式的框架可以用于多種海洋調(diào)查儀器和傳感器的集成，同時(shí)本身可提供多種數(shù)據(jù)采集模式，根據(jù)不同的調(diào)查和實(shí)驗(yàn)?zāi)康目蓪?duì)特定的海底區(qū)域中的沉積物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、海流變化、魚類活動(dòng)習(xí)性、地質(zhì)變化、化學(xué)元素分布等各種變化進(jìn)行短期或長(zhǎng)達(dá)一年的現(xiàn)場(chǎng)(in situ)實(shí)時(shí)(real time)專項(xiàng)或綜合測(cè)量。特別適合海底火山、海底熱液、海底生物習(xí)性及海底板塊運(yùn)動(dòng)等特殊現(xiàn)象的觀測(cè)研究。
當(dāng)前深海定點(diǎn)觀測(cè)設(shè)備多以錨系系統(tǒng)為主，在錨系和浮球之間的連接纜上分別掛上測(cè)量?jī)x器/傳感器。其主要以測(cè)量垂直梯度上的變化為主，無法滿足同一水平空間上的多種參數(shù)的綜合測(cè)量的要求。同時(shí)所攜帶的水下觀測(cè)儀器/傳感器有限，懸掛在纜繩上的儀器/傳感器探頭在投放或回收操作中容易受損害。而現(xiàn)在制作的深海定點(diǎn)觀測(cè)平臺(tái)都是根據(jù)某一特定觀測(cè)實(shí)驗(yàn)要求專門制作的一體化平臺(tái)，例如海底沉積物特性的觀測(cè)平臺(tái)，水下魚類生物觀測(cè)平臺(tái)等，缺少通用性。
(三)技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)上述當(dāng)前深海水下觀測(cè)現(xiàn)狀。本發(fā)明要將傳統(tǒng)的整體框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。利用連接組件將模塊框架進(jìn)行拼裝，根據(jù)海底觀測(cè)的技術(shù)要求進(jìn)行不同結(jié)構(gòu)的組裝，要在很短的時(shí)間內(nèi)采用常規(guī)的安裝工具既可完成設(shè)備的深海海底觀測(cè)平臺(tái)，以適應(yīng)于深海中的各種海底調(diào)查研究活動(dòng)，使一套框架主體滿足不同的實(shí)際應(yīng)用需求。在保證足夠機(jī)械強(qiáng)度的前提下，減小設(shè)備整體重量，便于深海海底觀測(cè)平臺(tái)的深海工作。
本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，研制了一種深海海底觀測(cè)平臺(tái)，其包括由耐腐蝕的輕質(zhì)金屬管體焊接而成的開放式單元模塊的浮體框架和/或觀測(cè)框架和配重錨系。在所述的該浮體框架或觀測(cè)框架內(nèi)固設(shè)的聲學(xué)釋放器與配重錨系之間，是通過釋放脫鉤，脫鉤纜套和固定有配重掛環(huán)的配重錨系三者的協(xié)同配合，而離合的；其中，呈蟹夾形狀的釋放脫鉤安裝在聲學(xué)釋放器的底部，該脫鉤在聲學(xué)釋放器的控制下或呈開放狀態(tài)，或呈閉合狀態(tài)；由高強(qiáng)度纜繩制成的脫鉤纜套或穿過配重掛環(huán)套掛在閉合狀態(tài)的該脫鉤上，構(gòu)成該浮體框架或觀測(cè)框架及其聲學(xué)釋放器與配重錨系連成一體而錨駐海底的狀態(tài)；由高強(qiáng)度纜繩制成的脫鉤纜套或脫離了開放狀態(tài)的該脫鉤和配重掛環(huán)，構(gòu)成該浮體框架或觀測(cè)框架及其聲學(xué)釋放器與配重錨系分離的狀態(tài)。
所述的脫鉤纜套，其是兩端分別制成環(huán)形脫鉤纜環(huán)的高強(qiáng)度纜繩；兩該纜環(huán)穿過配重掛環(huán)后，或共同套掛在一個(gè)閉合狀態(tài)的釋放脫鉤上；或分別套掛在兩個(gè)閉合狀態(tài)的釋放脫鉤上。
所述的聲學(xué)釋放器及其底部的釋放脫鉤，其固定在該浮體框架或觀測(cè)框架的垂直重心軸及其延長(zhǎng)線上；或者對(duì)稱固定在該浮體框架或觀測(cè)框架的底部平面框架的對(duì)角線兩端。
所述的配重掛環(huán)，是固定在配重錨系的垂直重心軸及其延長(zhǎng)線上；或者與固定在該浮體框架或觀測(cè)框架的底部平面框架對(duì)角線兩端的聲學(xué)釋放器及其底部釋放脫鉤相對(duì)應(yīng)配置該配重掛環(huán)。
所述的浮球框架和觀測(cè)框架，兩者之間或以直接對(duì)接的連接方式連成一體，即通過連接掛鉤將上下對(duì)接的兩框架連成一體的；或分別通過由連接纜繩和連接環(huán)-鉤構(gòu)成的兩組連接組件，將分體的兩框架連成一體。
所述的連接組件，其由連接纜繩和連接環(huán)-鉤構(gòu)成，其中，連接環(huán)-鉤是在浮球框架和觀測(cè)框架相對(duì)對(duì)接的平面框架的重心短橫梁上，通過螺栓、螺母組件夾固有連接環(huán)箍，該環(huán)箍又通過另一螺栓、螺母組件連固有“U”形掛鉤，該掛鉤又套掛有連接纜繩。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于由于本深海海底觀測(cè)平臺(tái)，其包括由耐腐蝕的輕質(zhì)金屬管體焊接而成的開放式單元模塊的浮體框架和/或觀測(cè)框架和配重錨系，本觀測(cè)平臺(tái)提供了1.5×1.5×1.5米的空間可用于多種觀測(cè)儀器/傳感器的安置。由于在所述的該浮體框架或觀測(cè)框架內(nèi)固設(shè)的聲學(xué)釋放器與配重錨系之間，是通過釋放脫鉤，脫鉤纜套和固定有配重掛環(huán)的配重錨系三者的協(xié)同配合，而離合的；其中，呈蟹夾形狀的釋放脫鉤安裝在聲學(xué)釋放器的底部，該脫鉤在聲學(xué)釋放器的控制下或呈開放狀態(tài)，或呈閉合狀態(tài)。由高強(qiáng)度纜繩制成的脫鉤纜套或穿過配重掛環(huán)套掛在閉合狀態(tài)的該脫鉤上，構(gòu)成該浮體框架或觀測(cè)框架及其聲學(xué)釋放器與配重錨系連成一體而錨駐海底的狀態(tài)。由高強(qiáng)度纜繩制成的脫鉤纜套或脫離了開放狀態(tài)的該脫鉤和配重掛環(huán)，構(gòu)成該浮體框架或觀測(cè)框架及其聲學(xué)釋放器與配重錨系分離的狀態(tài)。這樣，使得一套本觀測(cè)平臺(tái)的框架主體滿足不同的實(shí)際應(yīng)用需求。由于系統(tǒng)框架由耐腐蝕且密度比不銹鋼小的鈦金屬管焊接而成，能夠在保證足夠機(jī)械強(qiáng)度的前提下，減小了設(shè)備整體重量。整體采用開放式結(jié)構(gòu)，使其在海水中管內(nèi)與管外形成等壓平衡狀態(tài)，便于本觀測(cè)平臺(tái)框架的深海工作。由于采用了配重和浮球?qū)ο鲁梁蜕仙乃俾蔬M(jìn)行控制，保證了平臺(tái)在海底著陸時(shí)瞬間對(duì)海底沖擊力的控制，避免了對(duì)所觀測(cè)環(huán)境的破壞同時(shí)又保證了平臺(tái)的安全，使本觀測(cè)平臺(tái)便于現(xiàn)場(chǎng)的操作和維護(hù)，豐富了深海調(diào)查技術(shù)和方法。由于所述的浮球框架和觀測(cè)框架，兩者之間或以直接對(duì)接的連接方式連成一體，即通過連接掛鉤將上下對(duì)接的兩框架連成一體的；或分別通過由連接纜繩和連接環(huán)-鉤構(gòu)成的兩組連接組件，將分體的兩框架連成一體。對(duì)于采用分體結(jié)構(gòu)的浮球框架和觀測(cè)框架，進(jìn)行海底地震實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)一套設(shè)備多種用途。
(四)附圖及其實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)施例結(jié)合


如下圖1為深海海底觀測(cè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為深海海底觀測(cè)平臺(tái)的配重掛鉤結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為深海海底觀測(cè)平臺(tái)的配重脫鉤結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為深海海底觀測(cè)平臺(tái)的連接環(huán)-鉤結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為觀測(cè)框架和浮球框架分開海底著陸應(yīng)用示意圖。
參見圖1-5，根據(jù)具體海上測(cè)量實(shí)驗(yàn)要求，制成的深海海底觀測(cè)平臺(tái)，其包括由耐腐蝕的輕質(zhì)金屬管體焊接而成的開放式單元模塊的浮體框架5和/或觀測(cè)框架2和配重錨系1。在所述的裝有浮球4的該浮體框架5或觀測(cè)框架2內(nèi)固設(shè)的聲學(xué)釋放器3，9與配重錨系1之間，是通過釋放脫鉤10，脫鉤纜套11和固定有配重掛環(huán)13的配重錨系1三者的協(xié)同配合，而離合的；其中，呈蟹夾形狀的釋放脫鉤10安裝在聲學(xué)釋放器3，9的底部，該脫鉤10在聲學(xué)釋放器3，9的控制下或呈開放狀態(tài)，或呈閉合狀態(tài)；由高強(qiáng)度纜繩制成的脫鉤纜套11或穿過配重掛環(huán)13套掛在閉合狀態(tài)的該脫鉤10上，構(gòu)成該浮體框架5或觀測(cè)框架2及其聲學(xué)釋放器3，9與配重錨系1連成一體而錨駐海底的狀態(tài)；由高強(qiáng)度纜繩制成的脫鉤纜套11或脫離了開放狀態(tài)的該脫鉤10和配重掛環(huán)13，構(gòu)成該浮體框架5或觀測(cè)框架2及其聲學(xué)釋放器3，9與配重錨系1分離的狀態(tài)。所述的脫鉤纜套11，其是兩端分別制成環(huán)形脫鉤纜環(huán)的高強(qiáng)度纜繩；兩該纜環(huán)穿過配重掛環(huán)13后，或共同套掛在一個(gè)閉合狀態(tài)的釋放脫鉤10上；或分別套掛在兩個(gè)閉合狀態(tài)的釋放脫鉤10上。所述的聲學(xué)釋放器3，9及其底部的釋放脫鉤10，其固定在該浮體框架5或觀測(cè)框架2的垂直重心軸及其延長(zhǎng)線上；或者對(duì)稱固定在該浮體框架5或觀測(cè)框架2的底部平面框架的對(duì)角線兩端。所述的配重掛環(huán)13，是固定在配重錨系1的垂直重心軸及其延長(zhǎng)線上；或者與固定在該浮體框架5或觀測(cè)框架2的底部平面框架對(duì)角線兩端的聲學(xué)釋放器3，9及其底部釋放脫鉤10相對(duì)應(yīng)配置該配重掛環(huán)13。所述的浮球框架5和觀測(cè)框架2，兩者之間或以直接對(duì)接的連接方式連成一體，即通過連接掛鉤將上下對(duì)接的兩框架5-2連成一體的；或分別通過由連接纜繩15和連接環(huán)-鉤7構(gòu)成的兩組連接組件，將分體的兩框架連成一體。所述的連接組件，其由連接纜繩和連接環(huán)-鉤7構(gòu)成，其中，連接環(huán)-鉤7是在浮球框架5和觀測(cè)框架2相對(duì)對(duì)接的平面框架的重心短橫梁18上，通過螺栓、螺母組件19夾固有連接環(huán)箍17，該環(huán)箍17又通過另一螺栓、螺母組件20連固有“U”形掛鉤16，該掛鉤16又套掛有連接纜繩15。
具體實(shí)施時(shí)，將浮球框架5和觀測(cè)框架2連為一體，通過計(jì)算選用適當(dāng)配重錨系1和浮球4，將所要用的儀器/傳感器安置在觀測(cè)框架2上。投放時(shí)將該平臺(tái)由船上投入水面中，該平臺(tái)即可根據(jù)預(yù)定速度達(dá)到海底。當(dāng)回收時(shí)，從水面甲板單元向海底觀測(cè)平臺(tái)所在地發(fā)射聲指令來啟動(dòng)聲學(xué)釋放器3執(zhí)行脫鉤操作，由于受浮球4產(chǎn)生的正浮力作用，觀測(cè)框架將擺脫配重錨系1上升到水面。通過掛鉤掛住連接纜6，即可將該平臺(tái)完整的回收到甲板上。為防止萬一，采用了雙平行聲學(xué)釋放器3，9結(jié)構(gòu)，如果聲學(xué)釋放器3未能執(zhí)行脫鉤動(dòng)作，再啟動(dòng)備用聲學(xué)釋放器9執(zhí)行脫鉤。
本專利的深海海底觀測(cè)平臺(tái)應(yīng)用另一實(shí)施例如圖5所示在海底地球物理實(shí)驗(yàn)中，需要進(jìn)行模擬地震測(cè)量，即人為產(chǎn)生震源并進(jìn)行反射信號(hào)的記錄以用于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究。為避免信號(hào)原對(duì)記錄設(shè)備的干擾，要求數(shù)據(jù)采集器與信號(hào)原的距離不小于2米。本專利的特點(diǎn)是在不改變平臺(tái)尺寸的情況下，通過連接纜6將觀測(cè)框架2和浮球框架5分開海底著陸，將數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)置于浮球框架5上，因此避免了外界噪聲對(duì)記錄系統(tǒng)的干擾，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)平臺(tái)從事多種海底觀測(cè)實(shí)驗(yàn)的目的。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員都會(huì)理解，在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)于上述實(shí)施例進(jìn)行修改，添加和替換都是可能的，其都沒有超出本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種深海海底觀測(cè)平臺(tái)，其包括由耐腐蝕的輕質(zhì)金屬管體焊接而成的開放式單元模塊的浮體框架和/或觀測(cè)框架和配重錨系，其特征在于在所述的該浮體框架或觀測(cè)框架內(nèi)固設(shè)的聲學(xué)釋放器與配重錨系之間，是通過釋放脫鉤，脫鉤纜套和固定有配重掛環(huán)的配重錨系三者的協(xié)同配合，而離合的；其中，呈蟹夾形狀的釋放脫鉤安裝在聲學(xué)釋放器的底部，該脫鉤在聲學(xué)釋放器的控制下或呈開放狀態(tài)，或呈閉合狀態(tài)；由高強(qiáng)度纜繩制成的脫鉤纜套或穿過配重掛環(huán)套掛在閉合狀態(tài)的該脫鉤上，構(gòu)成該浮體框架或觀測(cè)框架及其聲學(xué)釋放器與配重錨系連成一體而錨駐海底的狀態(tài)；由高強(qiáng)度纜繩制成的脫鉤纜套或脫離了開放狀態(tài)的該脫鉤和配重掛環(huán)，構(gòu)成該浮體框架或觀測(cè)框架及其聲學(xué)釋放器與配重錨系分離的狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述深海海底觀測(cè)平臺(tái)，其特征在于所述的脫鉤纜套，其是兩端分別制成環(huán)形脫鉤纜環(huán)的高強(qiáng)度纜繩；兩該纜環(huán)穿過配重掛環(huán)后，或共同套掛在一個(gè)閉合狀態(tài)的釋放脫鉤上；或分別套掛在兩個(gè)閉合狀態(tài)的釋放脫鉤上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述深海海底觀測(cè)平臺(tái)，其特征在于所述的聲學(xué)釋放器及其底部的釋放脫鉤，其固定在該浮體框架或觀測(cè)框架的垂直重心軸及其延長(zhǎng)線上；或者對(duì)稱固定在該浮體框架或觀測(cè)框架的底部平面框架的對(duì)角線兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述深海海底觀測(cè)平臺(tái)，其特征在于所述的配重掛環(huán)，是固定在配重錨系的垂直重心軸及其延長(zhǎng)線上；或者與固定在該浮體框架或觀測(cè)框架的底部平面框架對(duì)角線兩端的聲學(xué)釋放器及其底部釋放脫鉤相對(duì)應(yīng)配置該配重掛環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述深海海底觀測(cè)平臺(tái)，其特征在于所述的浮球框架和觀測(cè)框架，兩者之間或以直接對(duì)接的連接方式連成一體，即通過連接掛鉤將上下對(duì)接的兩框架連成一體的；或分別通過由連接纜繩和連接環(huán)-鉤構(gòu)成的兩組連接組件，將分體的兩框架連成一體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述深海海底觀測(cè)平臺(tái)，其特征在于所述的連接組件，其由連接纜繩和連接環(huán)-鉤構(gòu)成，其中，連接環(huán)-鉤是在浮球框架和觀測(cè)框架相對(duì)對(duì)接的平面框架的重心短橫梁上，通過螺栓、螺母組件夾固有連接環(huán)箍，該環(huán)箍又通過另一螺栓、螺母組件連固有“U”形掛鉤，該掛鉤又套掛有連接纜繩。
全文摘要
本發(fā)明是一種深海海底觀測(cè)平臺(tái)，其包括開放式單元模塊的浮體框架和/或觀測(cè)框架和配重錨系。在該浮體框架或觀測(cè)框架內(nèi)固設(shè)的聲學(xué)釋放器與配重錨系之間，是通過釋放脫鉤，脫鉤纜套和固定有配重掛環(huán)的配重錨系三者的協(xié)同配合，而離合的；由脫鉤纜套或穿過配重掛環(huán)套掛在閉合狀態(tài)的該脫鉤上，構(gòu)成該浮體框架或觀測(cè)框架及其聲學(xué)釋放器與配重錨系連成一體而錨駐海底的狀態(tài)；由脫鉤纜套或脫離了開放狀態(tài)的該脫鉤和配重掛環(huán)，構(gòu)成該浮體框架或觀測(cè)框架及其聲學(xué)釋放器與配重錨系分離的狀態(tài)。該平臺(tái)在保證機(jī)械強(qiáng)度的前提下，減小設(shè)備整體重量，便于深海海底觀測(cè)工作。還可避免外界噪聲對(duì)記錄系統(tǒng)的干擾，實(shí)現(xiàn)一平臺(tái)從事多種海底觀測(cè)實(shí)驗(yàn)。
文檔編號(hào)B63C11/52GK1562699SQ20041000896
公開日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月22日
發(fā)明者于新生, 李思忍, 張曉東, 唐功友, 曹志敏 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋大學(xué)