[发明专利]海洋拖曳线阵三翼定位装置及定位方法

说明书

技术领域

本发明属于海洋监测技术领域，特别涉及一种海洋地震拖揽定位的装置及定位方法。

背景技术

为了提高海洋地震勘探的效率及地震数据的精度，要求地震勘探船拖曳的电缆数量越来越多，其相邻电缆之间的间距也越来越小，因此对于阵形参数的控制要求越来越严格，阵形参数主要包括电缆深度、电缆直线度、各个电缆的间距以及电缆相对于拖船航迹的偏移程度等。而当海洋拖曳系统在水中拖曳运动时，常常由于自身负浮力、海流、拖缆几何形状差异等种种原因将会使其偏离其预期的深度和航向或呈弯曲状态，这种曲线形状必将使得系统的测量精度降低，在多个系统并行拖曳时，弯曲的拖缆还有可能导致系统各部件因距离过近而出现缠绕、扭结并从而损坏设备的现象。因此需要对拖缆进行位置控制，以使多根电缆同时作业时，不仅工作在设定深度，并且不会相互缠绕，保持较好的阵形。同时，当拖缆阵形保持较好时，也减少了加密发射的需要，减小了地震勘探的成本。

现有的定位装置的主要缺点是：1)在现有的外挂式装置中，深度控制装置与水平控制装置分离，因此不仅会使系统变得非常庞大、费用昂贵，而且会增加系统的流体噪声；2)在非外挂式装置中，只能实现垂直位置和水平位置的耦合控制，因此当仅需改变拖缆的垂直或者水平位置时，必然会影响到另一个方向的位置；3)仅靠电池组供电，工作寿命较短。

发明内容

本发明的目的是：提供一种克服上述缺陷的海洋拖曳线阵三翼定位装置和方法。

本发明的技术方案是：一种海洋拖曳线阵三翼定位装置，它通过两个连接平台与拖缆进行连接，它包括：安装在壳体内的姿态传感器，通讯及控制单元，备用电池单元，翼板驱动单元，电源单元，以及安装在所述壳体的头部外端的压力传感器和通讯线圈，安装在所述壳体底部的垂直翼板，以及安装在所述壳体两侧同一平面的两个水平翼板；电源单元为海洋拖曳线阵三翼定位装置提供电力，备用电池单元监视电源单元的工作状态，当电源单元发生故障时，由备用电池单元为海洋拖曳线阵三翼定位装置提供电力；

所述壳体的材质为聚氨酯，其内部的骨架由玻璃纤维混合环氧树脂构成；

所述翼板驱动单元包括垂直翼板和两个水平翼板的三套执行机构；三套所述执行机构均包括：编码器，与所述编码器连接的执行电机，与所述执行电机连接的减速器，与所述减速器连接的联轴器；其中，两个所述水平翼板的执行机构完全相同，通过丝杠，螺母，推杆传动，推杆控制水平翼板；所述垂直翼板采用蜗轮，蜗杆传动，蜗杆控制垂直翼板，所述两个水平翼板水平俯仰运动，进行深度调节，所述垂直翼板垂直水平面运动，进行水平调节；

所述通信线圈收集所述姿态传感器和所述压力传感器的感应信息，通过射频方式与拖揽中的通信线圈通信；

所述通讯及控制单元接收通过所述通信线圈9传递的来自拖船综合控制台的指令，驱动所述翼板驱动单元，调节所述垂直翼板与水平翼板的角度；或者通讯及控制单元的自平衡模式下，调节所述垂直翼板与水平翼板的角度，使得所述海洋拖曳线阵三翼定位装置合力矩为零。

一种海洋拖曳线阵三翼定位装置的定位方法，它基于上述的一种海洋拖曳线阵三翼定位装置，并包括以下步骤：

1)多个海洋拖曳线阵三翼定位装置等间距的通过所述连接平台串联在所述拖缆上，拖船尾部连接多条拖缆；

2)预先在拖船上的综合控制台对每条拖缆上的每个海洋拖曳线阵三翼定位装置进行水平及深度位置数据的设定；

3)所述海洋拖曳线阵三翼定位装置内部安装的所述压力传感器和所述姿态传感器将探测到的信号通过通信线圈传递给所述综合控制台中的监控模块，所述监控模块对所述海洋拖曳线阵三翼定位装置的深度、航向及相邻拖缆之间的相对距离进行实时监测，并通过平均测量值的方式得出每条拖缆的位置信息；

4)所述监控模块将监测到的数据与预先设置的工作位置数据进行对比，若数据不吻合，则通过所述综合控制台中的控制模块给所述海洋拖曳线阵三翼定位装置的通信线圈下发调整指令；

5)所述通信线圈将指令传送到通讯及控制单元，通讯及控制单元驱动所述翼板驱动单元，调节所述垂直翼板与水平翼板的角度；通过控制翼板驱动单元中的执行电机的速度、转动方向、启停位置即可控制翼板的角速度、攻角增减和攻角大小；

6)当所述监控模块将监测到的数据与预先设置的工作位置数据吻合时，综合控制台的控制模块对所述海洋拖曳线阵三翼定位装置的通讯及控制单元发送指令，所述海洋拖曳线阵三翼定位装置转为自平衡模式。