[发明专利]基于浮力调节的海底地震检波飞行节点航行器及工作方法

说明书

本发明属于海洋探测技术领域，特别涉及一种水下监测装置。基于浮力调节的海底地震检波飞行节点航行器，它包括：安装在航行器主壳体内的地震检波模块以及浮力与推进模块。浮力与推进模块中的水平推进器的设置克服了现有海底节点航行器置自身无动力能力、布放回收效率低的局限性；浮力与推进模块中的油囊浮力调节机能够实现浮力调节控制航行器的上浮与下潜，并可令航行器保持负浮力长期坐底监测。本发明具备布放回收效率高、地形适应性强、机动性高、可加密布放等特点，适用于海底长期地震数据采集工作。同时，本发明还公开了一种基于浮力调节的海底地震检波飞行节点航行器的工作方法。

技术领域

本发明属于海洋探测技术领域，特别涉及一种水下监测装置。

背景技术

海底节点地震数据采集技术是一种新兴的海底油气勘探技术。地震检波传感器布放于海底，可独立采集、记录地震信号，具有定位准确、部署灵活、采集信号质量高、可探测更深地层等优点，近年来获得了快速的发展。然而，现有的海底节点地震数据采集产品自身无运动能力，主要通过沉耦架脱钩上浮或使用遥控式水下机器人逐个布放回收，因而布放回收效率低，难以满足实际地震勘探应用的大规模组网布放需要。

发明内容

本发明的目的是：针对上述问题，提供一种基于浮力调节的海底地震检波飞行节点航行器，该航行器可在水面支援船的协助下自主布放、开展地震检波作业与自主回收。

本发明的一个技术方案是：基于浮力调节的海底地震检波飞行节点航行器，它包括：安装在航行器主壳体内的地震检波模块以及浮力与推进模块；

地震检波模块用于监测并记录从海底岩层反射的地震波；

浮力与推进模块包括：油囊浮力调节机与2个水平推进器；油囊浮力调节机布置在航行器主壳体内部中心，通过油囊与储油罐之间的充油与放油实现油囊浮力调节机的重量不变而体积发生变化，进而实现浮力调节；水平推进器对称的布置在航行器主壳体内部两侧，可提供正反双向的推力；2个水平推进器差速转动，能够控制航行器纵荡与摇首两个方向的自由度。

在上述方案的基础上，进一步的，航行器还包括：综合通讯模块、控制与导航模块以及能源模块；

能源模块与控制与导航模块连接，能源模块通过控制与导航模块向其它各模块提供能源供给；控制与导航模块与地震检波模块、综合通讯模块、浮力与推进模块建立信号连接，控制与导航模块与地震检波模块、综合通讯模块、浮力与推进模块间互通信息，借助综合通讯模块接收水面支援船的信息并反馈，同时控制与导航模块能够将控制信号传输给地震检波模块与浮力与推进模块，分别控制地震检波作业与航行器的运动。

上述方案中具体的，控制与导航模块包括：计算机、姿态传感器、惯性导航装置、深度计、高度计以及磁罗经；

其中，姿态传感器用于提供航行器3轴的偏转角度；惯性导航装置用于提供航行器在水下或水面航行时的加速度信息；深度计与高度计分别用于提供航行器所处位置的深度信息与其距海底的高度信息；磁罗经用于提供航行器的航向角信息；

姿态传感器、惯性导航装置、深度计、高度计以及磁罗经均与计算机建立信号连接，用于将所采集信息发送至计算机；

计算机与油囊浮力调节机、水平推进器建立信号连接，用于向油囊浮力调节机、水平推进器发送控制指令。

上述方案中具体的，地震检波模块包括：三分量检波传感器、水听器、地震信号采集板以及原子钟；三分量检波传感器、水听器均与地震信号采集板建立信号连接；

其中，三分量检波传感器用于监测海底水平面上两个相互垂直方向的地震波加速度，以及垂直于水平面方向的海底的地震波加速度，三分量检波传感器通过内置的压电陶瓷将实时监测的三分量加速度信息转化为电信号并传输给地震信号采集板；水听器用于接收航行器在海底时的声波信号，同时将声波信号转化为电信号传输至地震信号采集板；原子钟14用以精确地记录时间，为航行器提供时间信息；