深海自升式三脚架海底边界层观测系统的制作方法

本发明属于海洋探测技术领域，涉及自升式三脚架海底边界层观测系统。

背景技术：

自升式三脚架海底边界层观测系统可正常工作于海深6000米处，用于采集深海海底图像视频、底边界流及温盐、浊度等长期连续观测数据，可用于深海底边界层沉积动力学研究。系统布放于海底，通过声学释放器进行系统回收。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供自升式三脚架海底边界层观测系统，本发明的有益效果是系统结构简单，便于布放和回收，数据采集效率高。

本发明所采用的技术方案由陆上部分及水下部分组成，陆上部分包括声学应答释放甲板单元，铱星信标接收单元组成；水下部分由压载锚，坐底平台，声学应答释放器，海洋观测仪器，回收定位设备和三脚架组成；其中坐底平台包括结构框架，固体浮力材料、仪器固定单元和玻璃浮球；海洋观测仪器包括声学剖面流速仪(adcp)，水下摄像机，透射计，声学点式流速仪(adv)；回收定位设备包括闪光灯，铱星信标机。

进一步，三脚架包括结构框架、固体浮力材料、聚甲醛卡箍及压载锚；结构框架采用φ38×4不锈钢316钢管焊接而成，分为上层框架和支撑腿，上层框架用于安装测量设备、释放器和水面辅助回收设备，支撑腿下端安装压载锚，三条支撑腿两腿间距2m，支撑腿底座距上层框架底部1.5m，确保不扰流，三脚架总重约150kg。预留adcp、透射计、adv、氙气闪光灯和铱星信标机安装接口，支撑腿内安装弹簧，在系统回收中提供初始分离力，提高设备回收可靠性，所有测量仪器采用聚甲醛卡箍固定在结构框架上。

进一步，固体浮力材料选用玻璃微珠材料，牌号gfc-600，密度0.6g/cm3，安全使用水深6500m，固体浮力材料分为三块，均匀分布安装，与框架上层平台螺栓连接，每块提供浮力100kg，总浮力300kg。

进一步，压载锚用q235碳素钢制成，每块重量100kg，共3块,总重300kg，压载锚与支撑腿之间通过直径6mm不锈钢316钢丝绳连接拔销，钢丝绳中间串接调整螺栓收紧钢丝绳长度，两套应答释放器连接长度0.6m的短环链两端，短环链上套一个直径160mm的不锈钢圆环，圆环上同时连接锚上的3根钢丝绳，当应答释放器响应动作后，短环链释放使不锈钢圆环滑脱，从而使钢丝绳放松，支撑腿上的拔销松脱，释放压载锚。

进一步，玻璃浮球外径432mm，空气重量17.2kg，水下正浮力26kg，自升式三脚架配置2个玻璃浮球通过凯夫拉缆与结构框架上部连接，用途包括：

(1)三脚架投放时可以稳定坐底平台着底姿态；

(2)三脚架回收时便于打捞；

(3)通过浮球数量调整系统浮力，便于搭载仪器设备扩展。表1为各部件数据。

附图说明

图1是自升式三脚架海底边界层观测系统组成示意图；

图2是自升式三脚架海底边界层观测系统总体结构示意图；

图3是锚系分离结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明系统由陆上部分及水下部分组成，系统组成见图1所示。陆上部分包括声学应答释放甲板单元，铱星信标接收机组成；水下部分由压载锚，做底平台，声学应答释放器，海洋观测仪器，回收定位设备和三脚架组成；其中坐底平台包括结构框架，固体浮力材料、仪器固定卡箍和玻璃浮球；海洋观测仪器包括声学剖面流速仪adcp，水下摄像机，透射计，声学点式流速仪adv；回收定位设备包括闪光灯，铱星信标机。

三脚架包括结构框架、固体浮力材料、聚甲醛卡箍及压载锚。结构框架采用φ38×4不锈钢316钢管焊接而成，分为上层框架和支撑腿。上层框架用于安装测量设备、释放器和水面辅助回收设备。支撑腿下端安装压载锚，三条支撑腿腿间距2m，支撑腿底座距上层框架底部1.5m，确保不扰流。三脚架总重约150kg。预留adcp(向上观测)、透射计、声学点式流速仪(距海床1m处观测)、氙气闪光灯和铱星信标机(水面上辅助回收)接口。支撑腿内安装弹簧，在系统回收中提供初始分离力，提高设备回收可靠性。所有测量仪器采用聚甲醛卡箍固定在结构框架上。

自升式三脚架海底边界层观测系统总体结构如图2所示。

系统功能

主要技术指标

(1)水下连续工作时间：≥360天；

(2)最大工作深度：6500m；

(3)观测数据包括：深海图像视频、海流剖面、温盐深及浊度数据；

(4)通过水声遥控指令回收系统。

工作过程：自升式三脚架海底边界层观测系统在布放前需进行海洋观测仪器调试、参数预置，随后通过布放船吊车进行投放，系统搭载海洋观测仪器根据设定时序启动工作，将各观测仪器采集的数据进行存储。水下工作时间结束后，通过操作声学应答释放器甲板单元启动声学应答释放器进行回收，三脚架抛弃压载锚后，在自身浮力下浮出海面，回收定位设备启动，向无线电接收机发送自身坐标，同时发出闪光信号，回收船发现目标后，缓慢向其靠近进行回收。

固体浮力材料选用玻璃微珠材料，牌号gfc-600，密度0.6g/cm3，安全使用水深6500m。固体浮力材料分为三块，均布安装，与框架上层平台螺栓连接，每块提供浮力100kg，总浮力300kg。

压载锚用q235碳素钢制成，每块重量100kg，共3块,总重300kg。压载锚与支撑腿之间的连接见图3。

通过直径6mm不锈钢316钢丝绳连接拔销，钢丝绳中间串接调整螺栓收紧钢丝绳长度，两套应答释放器连接长度0.6m的短环链两端，短环链上套一个直径160mm的不锈钢圆环，圆环上同时连接锚上的3根钢丝绳。当应答释放器动作后，短环链释放使不锈钢圆环滑脱，从而使钢丝绳放松，支撑腿上的拔销松脱，释放压载锚。

玻璃浮球外径432mm，空气重量17.2kg，水下正浮力26kg，三脚架可配置2个玻璃浮球通过凯夫拉缆与结构框架上部连接，主要用途包括：

(1)三脚架投放时可以稳定坐底平台着底姿态；

(2)三脚架回收时便于打捞；

(3)通过浮球数量调整系统浮力，便于搭载仪器设备扩展。表1为各部件、海洋观测仪器信息。

表1

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了自升式三脚架海底边界层观测系统，由陆上部分及水下部分组成，陆上部分包括声学应答释放甲板单元，无线电接收机组成；水下部分由压载锚，坐底平台，声学应答释放器，海洋观测仪器，回收定位设备和三脚架组成；其中坐底平台包括结构框架，固体浮力材料和玻璃浮球；海洋观测仪器包括ADCP，水下摄像机，透射计，ADV；回收定位设备包括闪光灯，无线电信标机。本发明的有益效果是系统结构简单，便于布放和回收，数据采集效率高。

技术研发人员：徐景平;任翀;毕乃双;刘书峰;王保铎;段海钦
受保护的技术使用者：中国海洋大学
技术研发日：2019.01.08
技术公布日：2019.06.14