[发明专利]海床侧向变形与滑动观测装置及方法

权利要求书

1.海床侧向变形与滑动观测装置，其特征在于包括用于布放和回收的辅助船(1)以及海底观测系统，所述辅助船(1)上安装有海上钻机装置(2)、起吊装置(3)、钻杆(4)以及套管(5)，

所述的海底观测系统包括位移测量装置(Ⅰ)、数据采集密封舱(Ⅱ)和防沉降支架(Ⅲ)；

所述的位移测量装置(Ⅰ)由一系列具有固定长度的刚性空心杆(6)串联组成，最前端的一个刚性空心杆(6)前部设有锥头，且相邻两个刚性空心杆(6)之间通过万向节(7)连接，每个万向节(7)内部设有一个三轴加速度传感器(19)，所述三轴加速度传感器(19)的数据传输线从刚性空心杆(6)中穿过，通过三轴加速度传感器(19)的姿态变化以计算出各个节点的位移偏量；在末端万向节(8)内还附加有一个用于处理三轴加速度传感器信号的微处理器和用于测量温度变化的温度传感器，各个三轴加速度传感器(19)以及微处理器和温度传感器的数据传输线均通过位移测量装置(Ⅰ)末端的数据传输线缆(16)与所述的数据采集密封舱(Ⅱ)连接；

所述的数据采集密封舱(Ⅱ)内部设有用于采集和存储数据的数据采集装置(10)以及电源(11)。

所述的防沉降架(Ⅲ)是由防沉降板(13)和安装在防沉降板(13)上的密封舱固定支架(12)组成。

2.如权利要求1所述的海床侧向变形与滑动观测装置，其特征在于每个万向节(7)内部的三轴加速度传感器(19)通过支架而固定在位于其前端的一根刚性空心杆(6)的杆端，而使各个三轴加速度传感器(19)随其前端的刚性空心杆(6)保持一致的角度变化。

3.如权利要求1所述的海床侧向变形与滑动观测装置，其特征在于所述的位移测量装置(Ⅰ)的万向节(7)与刚性空心杆(6)外表面由两层保护套包裹，其中内层保护套是柔性的防水塑胶套(17)，外层保护套是高强度钢丝网套(18)。

4.如权利要求1所述的海床侧向变形与滑动观测装置，其特征在于在最后一个刚性空心杆(6)的末端有提拉环(9)，用于整个位移测量装置的回收上拔。

5.如权利要求1所述的海床侧向变形与滑动观测装置，其特征在于上述数据传输线缆(16)通过密封插件(15)与数据采集密封舱(Ⅱ)连接。

6.如权利要求1所述的海床侧向变形与滑动观测装置，其特征在于上述防沉降架(Ⅲ)表面喷漆防止海水腐蚀，且防沉降板(13)上设有若干个镂空圆孔(14)以减轻重量以及打捞回收时减轻海床对防沉降板13的粘滞阻力。

7.利用权利要求1所述的装置对海床侧向变形与滑动进行观测时的布放与回收方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将数据采集装置(10)进行采集频率与采集时长的设置，然后安装入采集密封舱(Ⅱ)进行密封；

2)利用辅助船的GPS定位系统将辅助船(1)开到目标点位，并抛锚、下桩使船体保持平稳状态；

3)使用辅助船(1)上的海上钻机装置(2)对目标点位的海床钻孔，钻孔过程中同时下放套管(5)，钻孔深度不低于位移测量装置(I)的长度，钻孔完成之后取出钻杆(4)；

4)将位移测量装置(Ⅰ)顺着套管(5)下放至海床钻孔中，使位移测量装置(Ⅰ)呈垂直姿态，通过观测数据传输线缆(16)是否呈绷直状态以判断位移测量装置(Ⅰ)是否垂直；

5)采用工程用砂对钻孔进行填充，并将套管(5)逐渐上拔，使位移测量装置(Ⅰ)留置在海床内；

6)将位移测量装置(Ⅰ)的数据传输线缆(16)末端用水密插件(15)密封，并附加浮球使数据传输线缆(16)末端能在水中浮起，将线缆顺着套管(5)丢入水中；

7)将套管(5)完全拔出，从水中打捞起数据传输线缆(16)，并将其与采集密封舱(Ⅱ)进行连接；

8)将采集密封舱(Ⅱ)固定于防沉降架(Ⅲ)中，然后用起吊装置(3)将防沉降架(Ⅲ)下放至水中海床面坐底；

9)海底观测系统的三轴加速度传感器(19)按照设定的采集频率与采集时长开始进行数据测量；

10)原位观测周期结束之后，将辅助船(1)开回目标点位，对海底观测系统进行打捞；

11)将数据采集装置(10)进行数据读取，从而将海床侧向变形与滑动的信息进行动态输出。