潜标系统静态力学分析计算及其应用程序开发

通过对单点系留式的潜标系统静力学分析和姿态计算,研究开发了一个不同水深、海流等环境下的计算分析潜标系统姿态的程序,然后对潜标系统进行求解,获得更加合理的锚系结构,达到锚系在工作水深的最佳姿态,确保了潜标系统工作安全,从而获得更加准确的数据情况。     

千米潜标系统的海上试验

本文介绍千米潜标系统海上试验的经验。通过试验过程的分析,提出了技术管理上的各种措施。最后对试验结果作了评价。     

千米潜标系统的防护技术研究

千米潜标系统是放置在1000m左右水深的海洋中的一套承载装置。该系统由布放船进行卫星导航定位,用声学释放器回收。系统上可以挂测量海洋环境参数的仪器,也可以挂试验框架,作挂板试验。千米潜标系统防护技术研究的任务是:保证潜标系统所有的连接部件,主浮体及所挂仪器与装置在90(+15)天内不发生影响其正常工作与回收的腐蚀与污损。国内没有深海腐蚀与污损方面的资料,参考浅海资料及国外有关资料,从各个分机每个零部件着手,又要考虑各分机在系统中的关系,使它们在海水中互相不影响其耐腐蚀性     

一种简易的潜标辅助寻标定位系统

介绍一种自主研发的、结合GPS定位和水声测距于一体的潜标自动搜寻定位系统。系统由安装于搜索船只上的全球定位系统GPS接收机、水声释放器甲板单元、综合信号接收处理单元(由计算机组成),以及集成于潜标系统水声释放器上的水声应答系统组成。利用GPS定位原理,将GPS测得的定位信息,与水声测距技术相结合,实现潜标系统的空间定位,为潜标系统的可靠回收提供技术保障。     

自升式连体潜标测量系统的设计与实施

针对有缆潜标系统测量质量不稳定,缆绳阻力大、浮球浮力不足,测量系统难以绷紧,导致潜标摇摆、缆绳倾斜,受海洋环境的其他外力作用,影响采集资料的质量等问题,设计了自升式连体潜标测量系统。该系统最大特点是把各种仪器设备与释放器搭载组合到同一平行面的潜标内,把仪器设备、释放器与浮体材料合成为单位体积最小的潜标测量平台。该系统还有体积小、质量轻、造价低、操作简便等特点,适用于水深1 200 m内的海区,采用座底方式进行测量。系统通过释放装置脱钩,脱钩后连体潜标可自行升浮到海面,并具有隐蔽性好不易被破坏的优点。经过近1 a的试验,已多次在南海水深400 m多的海区顺利完成了海上投放与回收试验,试验结果良好。     

潜标锚泊系统静姿态与涡激振动时频分析

潜标系统作为探测海流、温盐等海洋环境要素的常用装备,其水下姿态和受力状况直接影响其作业性能。在海流、波浪等环境因素的影响下,潜标锚泊系统的涡激振动（VortexInduced Vibration,VIV）不可避免,进而干扰挂载的探测设备。本文基于OrcaFlex软件,首先对文献中的潜标锚泊系统进行了静力分析,并与文献中的结果进行了对比分析,两者吻合良好。然后对5种VIV时域模型逐一与试验结果进行了验证比选,发现精度最高的时域模型为米兰原创模型。最后采用该时域模型对潜标锚泊系统的VIV振动特征进行了研究,得到了不同流速条件下潜标锚泊系统振动幅值、振动频率沿系缆高度的变化规律。研究结果表明：潜标锚泊系统的振动频率随流速增大而增大,最大振动幅值为系缆直径的1.8倍（仅适用于此潜标）,且潜标锚泊系统的振动频率和振动幅值均在浮球和水听器等设备挂载处发生突变,说明在潜标系统设计过程中需要注意对设备布置位置的优化。     

基于LabVIEW的自升沉式潜标模拟测试系统设计

自升沉式潜标正式布放使用前应进行大量的测试试验工作。为了能够在岸边或实验室对潜标的各项性能进行验证和调试工作,开发了基于LabVIEW的潜标模拟测试系统。该系统充分利用虚拟仪器的特点,采用模块化编程技术,利用软件模拟潜标在水下的各种运动状态及传感器感应的测量参数变化,或通过对现场测量数据的回放查找分析潜标系统本身存在的缺陷,实现潜标不下水或少下水就可以进行全面测试的目的。实验结果表明,利用模拟测试系统可以进行固定值、极值和连续变化值模拟,能够缩短设备开发周期,优化系统控制方案,对提高产品质量具有非常重要的作用。     

深海剖面测流潜标系统设计及姿态分析

结合深海海流剖面测量实际应用,介绍了潜标系统的设计中须注意的几个问题。针对绳索和不同形状的潜标系统测量单元,给出了静力计算和姿态分析的步骤与方法。根据测量要求,在假定的海流剖面环境下,计算了各潜标单元在海水中的位置、倾斜以及潜标系统的浮力配置和锚块配重。该方法对于潜标设计具有实际参考意义。     

一种适用于石油平台的有缆潜标系统的设计与布放方法

针对石油平台上的海洋环境动力检测,设计一套有缆潜标系统,并进行现场布放.该设计采用从海底到石油平台垂直布放一根受力钢缆,测量设备和通讯电缆依附于受力钢缆上.布放时采用船舶布放有缆潜标水下部分,平台布放有缆潜标水面以上部分,两部分在水面附近进行连接,调整受力.该设计可以大大降低布放成本,避免有缆潜标系统缠绕平台桩腿等问题,有一定的工程施工参考价值,可以应用于石油平台的有缆潜标布放设计.     

国产深海准实时传输潜标系统设计

基于海洋环境安全保障、海洋环境预报和海洋科学研究的需要,开展国产深海准实时传输潜标系统的设计,重点进行锚泊系统水动力分析、观测设备工作同步性、准实时通讯系统安全可靠和系统低功耗等整体技术设计;开展轻型感应耦合传输缆制作、大深度感应耦合传输和智能收放通讯等数据实时通讯技术的研究;进行适用于准实时传输潜标系统的多种类国产设备的稳定性和可靠性优化、规模化集成和系统化的应用示范,形成半潜升降式准实时通讯潜标与浮子式准实时通讯潜标各1套。所设计的准实时传输潜标系统集成了1台抗污染CTD、19台感应耦合CTD、8台感应耦合T、4台感应耦合传输的ADCP、2台单点海流计和6台感应耦合数据传输仪,并配有2套声学释放器;潜标系统本体设计含有3个水下流线型浮体、1套通讯浮子、1套准实时卫星通讯装置（半潜式水下绞车或海面浮子）和1套锚泊缆系,可实现深达2 000 mm的剖面温盐深和海流等海洋要素的高频率、多要素、多层次的长期连续观测和数据准实时传输,以便对科学问题解决和海洋环境安全保障等提供及时的数据支撑。     

海流作用下潜标-系留系统耦合动力响应试验研究

针对海流作用下,某潜标系统动力响应过大导致所载测试装置无法进行正常工作的问题,在分析该潜标系统所载装置前期海试数据基础上,采用现场测试和深水水池试验等方法,对现有潜标-系留系统耦合动力特性及系统的减振优化进行研究,得到了海流作用下,潜标系统耦合动力特性,提出了减振优化措施。     

单点锚定绷紧型千米潜标系统的设计和计算

本文简要介绍了单点锚定绷紧型千米潜标系统的设计计算和方法,给出了绘制系统工作图时的一些元器件图例以供参考。     

绷紧型单点锚定潜标系统布放回收操作方法

“绷紧型单点锚定潜标系统布放回收操作方法”是研制潜标系统的关键技术之一,根据本文提出的方法于1982年在南海分局船舶处的大力协助下,对向阳红03号船建行了改装。该船改装后,分别承担了1983年4月、1985年5月、1986年4月和7月的各次潜标系统海上总体试验的布放回收任务,保证了历次试验的顺利进行,尽管在实际的布放回收操作过程中,由于现场情况的不同,操作方法作了一些变动,如布放时,主浮标直接从船尾下水,而未通过吊杆;又如回收时,从释放器端开始等。实践证明,本文所提出的布放回收操作技术(包括方法、步骤及船甲板设备的配置等)是基本可行的。这种布放回收技术在国内是首次使用。     

一种新型海洋环境监测系统的静力分析和姿态计算

介绍了将浮标与潜标相结合的一种新型海洋环境监测系统的静力分析和姿态计算方法,结合MAT-LAB编程给出了在0～2 m/s流速范围内主浮标、主潜标和缆绳的受力、倾角情况,为确保系统能在水下长期可靠地工作提供了理论依据.     

一种潜标的水下姿态变化规律分析

采集了布放和工作过程中锚系结构潜标的姿态变化信息,分析了潜标布放和工作过程姿态变化的规律。水下潜标存在一个周期40 s左右的沿竖直轴线的旋转振荡,同时还存在倾斜和俯仰变化。经分析,造成潜标旋转振荡的原因是柔性缆的扭力与潜标转动时尾翼的阻力相互作用,使潜标沿回转轴振荡。造成潜标倾斜的原因是标志浮标受风浪影响对潜标产生拉力。提出了在缆绳上加装自由转环以消除缆绳扭力、改变标志浮标系留位置等改进措施。重点列出了不同阶段的姿态变化曲线,通过曲线显示的信息可以回溯当时的工作环境和过程。     

基于水下绞车的实时传输潜标研制及海上试验

针对“透明海洋”工程对水下实时、长期、连续观测的迫切需求,开展基于水下绞车的实时传输潜标研制。该型潜标采用水下绞车牵引卫星通信浮标的方式,将潜标上搭载的测量仪器观测数据通过铠装通信缆传输到卫星通信浮标,当卫星通信浮标浮出水面时,再通过卫星通信传输至数据接收处理装置,完成数据传输后,水下绞车牵引卫星通信浮标至海面以下50 m,从而实现潜标系统的实时传输功能。本文详细介绍了基于水下绞车的实时传输潜标系统设计及关键组部件设计,并通过海上试验验证了该型潜标海上应用的可行性。     

浅海环境观测专用浮标和潜标锚泊系统的研究

文中着重介绍为改进浅海环境观测专用浮标和潜标锚泊系统所做的三件工作。一是提高水面标志浮标的抗台风、抗倾覆和抗沉能力以及连接件的流线型化;二是通过理论计算和水池试验,选用抗风能力强的配套的浮标／潜标系统系列;三是应用设计新型的打捞钩,及时而方便地将丢失在海底的仪器等打捞回来。     

掩体式防拖潜标探测装置的设计与研究

潜标测量系统中的仪器设备,因受单拖网、双拖网、流网等各种海洋工程探测装备干扰而大多被损坏或严重丢失;国内外因此相继出现的防拖潜标测量装置,因系留绳占了防拖架内的大部分空间,导致防拖架过高,起不到防拖的理想效果。针对以上问题,于2012年,完成最初样本的设计,后经不断改进和完善,设计了掩体式防拖潜标探测装置,该设计将连体潜标与掩体合成为掩体式防拖平台,掩体高度仅为40 cm、弧形坡度不超过40°,构成了体积最小的掩体式防拖单元,具有很强的防拖功能。该装置适用于浅海海区水深230 m且底质条件不是软泥并且较平坦的海域,可有效预防和解决测量仪器受渔网、各类船只航行作业干扰、破坏等难题。该装置已在渤海进行了3个多月、在南海进行了近6个月的试验性测量,其结果良好。     

深海潜标ADCP 的实时数据传输

深海潜标观测是深海观测获取长周期海洋科学数据的重要调查手段,由于深海海域环境非常复杂,潜标易丢失或终止正常工作,造成重大损失.本研究基于铱星卫星数据通信模块,开发与深水潜标上安装的RDt 75k ADCP相匹配的数据解析压缩软硬件,建立一套远程实时获取潜标ADCP数据的传输系统,实现对深海潜标ADCP的实时监测.     

海洋潜标系统的静力分析和姿态计算

本文介绍了400m和4000m海洋潜标系统的静力分析和姿态计算方法，以供有关人员交流。