[发明专利]适用于冰孔布放回收的冰下探测系统及其布放回收方法

说明书

一种适用于冰孔布放回收的冰下探测系统，其能通过孔径有限的冰孔进入水下，包括承重电缆，用于悬挂于冰孔中进行冰下探测系统的上提和下放；转换及收放缆装置，与带动其移动的承重电缆固定连接，用于接驳ROV的水下收放；接驳ROV，与转换及收放缆装置连接组合成能在孔径有限的冰孔里移动的圆柱状的整体结构并于水下时能脱离转换及收放缆装置进行水样或沉积物采集和冰下探测AUV接驳；冰下探测AUV，用于水下时脱离接驳ROV进行水下探测或接驳于接驳ROV中进行充电续航和数据通信，并能固定于接驳ROV中随接驳ROV移动。本发明可以提高系统在冰下的探测时间和探测范围，提高探测效率。

技术领域

本发明属于海洋技术工程领域，涉及一种适用于冰孔布放回收的冰下探测系统及其布放回收方法。

背景技术

地球的两极存在着浮冰区以及连接大洋和极地冰盖的冰架。对冰下环境的探测和取样，包括冰下海洋温盐环流观测、冰下海洋生态环境探测、冰下海水和沉积物取样等，是研究冰下海洋温盐环流、冰架与大洋相互作用的重要手段，具有重要的科学意义。目前主要有两种方式进行冰下环境的探测，一是通过在冰面上钻孔并将带缆的仪器设备放入其中，这种方式布放的仪器设备仅限于探测冰孔下十分有限的范围，不能进行冰下大范围的探测。二是通过在水下航行的自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)。这种方式下AUV通常是通过凿开冰层然后在较大的冰孔中进行布放和回收，但是AUV续航能力有限，导致探测时间和范围有限，此外，薄的冰层可以采取开冰孔布放的方式，但是对于厚的冰层，比如南极地区厚度达上千米的冰架，通常是通过极地热水钻机钻孔，开的冰孔通常直径有限(在35cm～80cm的量级)，因此无法在深且窄的冰孔内直接布放和回收AUV。

现有的冰下探测机器人，比如专利号为201710886568.1公布的一种冰下探测机器人，以及专利号为201810313651.4公布的一种冰下探测机器人，都是只能通过凿开冰层然后在较大的冰孔中进行布放和回收进而实现冰下探测，无法在深且窄的冰孔内直接布放和回收AUV。

发明内容

本发明提供了一种能够在孔径有限的冰孔布放回收的冰下探测系统，其中的自主探测机器人还可以自主返回到冰孔底部附近进行对接充电和数据传输，从而增加冰下探测的时间和范围。

本发明还提供了一种接驳更易实现、提高了系统在冰下的探测时间和探测范围的冰下探测系统布放回收方法。

本发明采用的技术方案是：

一种适用于冰孔布放回收的冰下探测系统，其能通过孔径有限的冰孔进入水下，其特征在于：包括

承重电缆，用于悬挂于冰孔中进行冰下探测系统的上提和下放；

转换及收放缆装置，与带动其移动的承重电缆固定连接，用于接驳ROV(RemotelyOperated Vehicle，缆控潜水器)的水下收放；

接驳ROV，与转换及收放缆装置连接组合成能在孔径有限的冰孔里移动的圆柱状的整体结构并于水下时能脱离转换及收放缆装置进行水样或沉积物采集，此外，还能主动捕捉冰下探测AUV，并与之接驳进行数据通信和对冰下探测AUV充电；；

冰下探测AUV，用于水下时脱离接驳ROV进行水下自主探测或接驳于接驳ROV中进行充电续航和数据通信，并能固定于接驳ROV中随接驳ROV移动；

在冰孔布放或回收过程中，转换及收放缆装置将缆完全收回，接驳ROV在缆的作用下与转换及收放缆装置同轴地贴合在一起，冰下探测AUV也被接驳ROV锁紧固定住，组合系统的整体形状为带阶梯的圆柱状。本发明的整体结构是圆柱状，不会与冰孔的壁面发生碰撞而损坏零部件。接驳ROV和冰下探测AUV之间利用水下回坞接驳的方式可以提高系统在冰下的探测时间和探测范围。接驳ROV和冰下探测AUV之间探测功能互补，提高探测效率。