本發(fā)明涉及海底平臺(tái)，尤其是一種基于海底大地控制網(wǎng)的多傳感器深海方艙。

背景技術(shù)：

我國(guó)十八大報(bào)告已明確提出建設(shè)以提高海洋資源開(kāi)發(fā)能力、發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)、保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境、堅(jiān)決維護(hù)國(guó)家海洋權(quán)益為核心的海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略；《中國(guó)海洋發(fā)展報(bào)告(2013)》指出：“未來(lái)20年，中國(guó)大洋工作將立足資源，超越資源，以拓展國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展空間，增加國(guó)家戰(zhàn)略資源儲(chǔ)備，推動(dòng)深海科技達(dá)到世界領(lǐng)先水準(zhǔn)，確立中國(guó)在大洋事務(wù)中的強(qiáng)國(guó)地位為戰(zhàn)略目標(biāo)”。然而，可見(jiàn)的是這一戰(zhàn)略在實(shí)施中遇到了內(nèi)在技術(shù)、外在環(huán)境的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，即資源、事件、目標(biāo)等信息發(fā)生的準(zhǔn)確位置的快速乃至實(shí)時(shí)獲取的能力不足的挑戰(zhàn)，水下控制網(wǎng)成為解決這一困境的最直接和有效的手段，而水下參考框架點(diǎn)建設(shè)與維護(hù)是構(gòu)建水下控制網(wǎng)的基礎(chǔ)和參考。

上世紀(jì)80年代，美國(guó)scripps海洋研究所提出海底大地控制網(wǎng)建設(shè)構(gòu)想，因網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研發(fā)和建設(shè)費(fèi)用高、技術(shù)難度大，目前僅日本、韓國(guó)和美國(guó)等少數(shù)國(guó)家有能力開(kāi)展海底控制網(wǎng)的布設(shè)、施測(cè)和應(yīng)用研究工作。日本和韓國(guó)布設(shè)海底控制網(wǎng)主要用于沿岸地震的監(jiān)測(cè)，多布設(shè)在地震斷裂帶附近水域。在布網(wǎng)方案方面，日本采用了陸地大地測(cè)量的布網(wǎng)原則，即首先布設(shè)i等控制網(wǎng)點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上加密形成ii等和iii等控制網(wǎng)，但在如何適應(yīng)海底環(huán)境、聲學(xué)測(cè)距特點(diǎn)和滿足定位精度要求的網(wǎng)點(diǎn)選址、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和形狀設(shè)計(jì)等方面國(guó)際上少有文獻(xiàn)；在海底大地控制網(wǎng)的建設(shè)方面，世界各國(guó)多采用gnss與聲學(xué)定位技術(shù)相結(jié)合的控制網(wǎng)測(cè)量方法，其中日本采用了海面平臺(tái)+gnss+sbl+海底beacon+海底電纜綜合觀測(cè)技術(shù)，韓國(guó)采用了gnss與水聲定位(lbl+sbl)相結(jié)合的測(cè)量技術(shù)，美國(guó)的海底網(wǎng)絡(luò)因只用于水下導(dǎo)航和監(jiān)測(cè)，海底控制網(wǎng)測(cè)量采用了gnss定位技術(shù)，以上定位技術(shù)對(duì)于解決單個(gè)控制網(wǎng)點(diǎn)的建設(shè)是有效的，但對(duì)于區(qū)域控制網(wǎng)建設(shè)則顯得費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不利于海底控制網(wǎng)的長(zhǎng)期運(yùn)行和維護(hù)。

水下方艙是陸地方艙的拓展，是海底觀測(cè)平臺(tái)的技術(shù)形式之一。隨著海洋科學(xué)研究、海洋環(huán)境保護(hù)、海洋災(zāi)害預(yù)防應(yīng)急、海洋權(quán)益維護(hù)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對(duì)海洋環(huán)境觀測(cè)和調(diào)查技術(shù)的要求越來(lái)越高。相比于地面/海面觀測(cè)平臺(tái)和空間觀測(cè)平臺(tái)，海底觀測(cè)平臺(tái)更便于探測(cè)海洋環(huán)境系統(tǒng)的物理、化學(xué)、生物和地質(zhì)過(guò)程。與傳統(tǒng)觀測(cè)方式相比，海底觀測(cè)平臺(tái)具有原位、長(zhǎng)期連續(xù)、不受海況和天氣影響、數(shù)據(jù)質(zhì)量高、可多要素同步觀測(cè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

20世紀(jì)末以來(lái)，世界各國(guó)紛紛開(kāi)始進(jìn)行海底觀測(cè)網(wǎng)的建設(shè)，例如美國(guó)的長(zhǎng)期生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)計(jì)劃leo-15、日本的arena和donet系統(tǒng)等。我國(guó)海底觀測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)研究起步較晚，2000年后我國(guó)開(kāi)始嘗試在局部海域構(gòu)建海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，如“上海海洋環(huán)境立體觀測(cè)和信息服務(wù)示范系統(tǒng)”和福建省“臺(tái)灣海峽及毗鄰海域海洋環(huán)境實(shí)時(shí)立體觀測(cè)系統(tǒng)”等，近幾年我國(guó)已將海底基觀測(cè)技術(shù)列為《國(guó)家“十二五”海洋科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》，《全國(guó)海洋觀測(cè)網(wǎng)規(guī)劃(2012-2020)》和《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)品和服務(wù)指導(dǎo)目錄》。海底觀測(cè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)研制是一個(gè)系統(tǒng)工程，研究適應(yīng)于不同海域環(huán)境和作業(yè)條件的裝備，加強(qiáng)裝備供電通信保障功能，拓展裝備監(jiān)測(cè)功能，提高裝備應(yīng)用的穩(wěn)定性和可靠性并形成高效的系統(tǒng)布放回收作業(yè)模式，是我國(guó)水下定位裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和調(diào)查應(yīng)用的發(fā)展方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，提出了一種基于海底大地控制網(wǎng)的多傳感器深海方艙，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，制造和使用成本低，便于布放，布放位置準(zhǔn)確，并且能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于海底大地控制網(wǎng)的多傳感器深海方艙，其中，包括深海方艙主體、聲學(xué)換能器、海底觀測(cè)裝置和浮球，深海方艙主體包括頂部支架和基座，頂部支架位于基座的上方，且頂部支架與基座固定連接；

所述頂部支架的上方安裝有聲學(xué)換能器，聲學(xué)換能器與頂部支架固定連接；

所述海底觀測(cè)裝置和浮球均固定在基座上，浮球位于海底觀測(cè)裝置的外側(cè)，浮球在基座上呈對(duì)稱設(shè)置；

所述基座的底部固定有數(shù)個(gè)坐底支腳，坐底支腳沿基座底部表面間隔設(shè)置，坐底支腳的頂部與基座的底面固定連接，坐底支腳的底部為上大下小的圓錐面，在圓錐面上加工有坐底緩沖孔。

本發(fā)明中，所述海底觀測(cè)裝置包括地震儀和傳感器組，地震儀和傳感器組安裝在基座3的中心位置，浮球位于地震儀和傳感器組的外側(cè)。

所述頂部支架與基座均為下大上小的錐形結(jié)構(gòu)，頂部支架和基座均由數(shù)根鋼管焊接而成。頂部支架與基座采用桁架式結(jié)構(gòu)，可保證方艙在向海底下降過(guò)程中，最大程度上減小海水的浮力，保證方艙的下降速度以及穩(wěn)定性。

本發(fā)明的有益效果：該深海方艙結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便靈活，制造和使用成本低，便于布放，布放位置準(zhǔn)確，并且能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的主視圖；

圖2為本發(fā)明的俯視圖；

圖中：1頂部支架；2聲學(xué)換能器；3基座；4傳感器組；5浮球；6坐底支腳；7坐底緩沖孔；8地震儀。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明所述的基于海底大地控制網(wǎng)的多傳感器深海方艙，包括深海方艙主體、聲學(xué)換能器2、海底觀測(cè)裝置和浮球5，深海方艙主體為分體式結(jié)構(gòu)，包括頂部支架1和基座3，頂部支架1位于基座3的上方，且頂部支架1與基座3之間通過(guò)螺紋連接方式固定連接。分體式結(jié)構(gòu)有利于海底觀測(cè)裝置和浮球5在基座3上的安裝及布放，并且為以后增加搭載裝置提供了可能。頂部支架1與基座3均為下大上小的錐形結(jié)構(gòu)，使方艙整體重心靠下，有利于方艙以及搭載的實(shí)驗(yàn)儀器在海底的穩(wěn)定性。

頂部支架1和基座3采用桁架式結(jié)構(gòu)，頂部支架1和基座3均由四根鋼管焊接而成，保證了深海方艙在向海底下降過(guò)程中，最大程度上減小海水對(duì)方艙的沖擊力與浮力，保證方艙的下降速度以及穩(wěn)定性，并且保證方艙在海底坐底的位置精度，同時(shí)桁架式結(jié)構(gòu)也為方艙搭載的海底觀測(cè)裝置的后期維護(hù)提供了可能。

基座3的底部固定有多個(gè)坐底支腳6，坐底支腳6沿基座3底部表面的棱邊方向間隔設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)海底的不平整度有較高的適應(yīng)度，不會(huì)因?yàn)楹５椎耐蛊鹪斐煞脚摰膬A斜。坐底支腳6的頂部與基座3的底面固定連接，坐底支腳6的底部為上大下小的圓錐面，并且在圓錐面上加工有坐底緩沖孔7，使坐底支腳可以較為容易地進(jìn)入海底的淤泥地質(zhì)，保證深海方艙在海底的穩(wěn)定性。頂部支架1的上方安裝有聲學(xué)換能器2，聲學(xué)換能器2與頂部支架1固定連接，其作用是在最大程度上減少方艙結(jié)構(gòu)以及實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)聲學(xué)信號(hào)的干擾。

海底觀測(cè)裝置包括地震儀8和傳感器組4。地震儀8和傳感器組4安裝在基座3的中心位置。浮球5安裝基座3上，且位于地震儀8和傳感器組4的外側(cè)。浮球5在基座3上呈對(duì)稱均勻分布，可減少方艙在海水中的重量，當(dāng)海底為淤泥地質(zhì)時(shí)，方艙不會(huì)在自重力的作用下將坐底支腳6全部陷于淤泥海底中，從而使地震儀8和傳感器組4全部位于海底大地之上，保證地震儀8和傳感器組4的工作性能以及準(zhǔn)確性。

本發(fā)明中，海底觀測(cè)裝置還可以根據(jù)需求搭載其他相應(yīng)的測(cè)量設(shè)備和保障設(shè)備，如流速剖面儀、數(shù)字水聽(tīng)器陣列、重力儀、磁力儀、海洋生物監(jiān)測(cè)設(shè)備等，從而將深海方艙成為一個(gè)綜合性的海底測(cè)量平臺(tái)。

本發(fā)明所述的使用方法如下所述：首先，將地震儀8、傳感器組4、浮球5安裝于基座3上；將頂部支架1與基座3安裝在一起。然后，將聲學(xué)換能器2安裝于頂部支架1上，最后使用水面吊裝設(shè)備吊住頂部支架1上的吊環(huán)，將方艙緩緩放置于海底。