RU2617525C1 - Anchored profiling underwater observatory - Google Patents
Anchored profiling underwater observatory Download PDFInfo
- Publication number
- RU2617525C1 RU2617525C1 RU2015149139A RU2015149139A RU2617525C1 RU 2617525 C1 RU2617525 C1 RU 2617525C1 RU 2015149139 A RU2015149139 A RU 2015149139A RU 2015149139 A RU2015149139 A RU 2015149139A RU 2617525 C1 RU2617525 C1 RU 2617525C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- profiling
- cable
- anchored
- ballast
- buoy
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 28
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 6
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 13
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 13
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 8
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 14
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 238000011160 research Methods 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 6
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 4
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005534 acoustic noise Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N cobalt samarium Chemical compound [Co].[Sm] KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 229920005570 flexible polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 description 1
- 229910000938 samarium–cobalt magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/38—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B22/00—Buoys
- B63B2022/006—Buoys specially adapted for measuring or watch purposes
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Oceanography (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области геофизики, а более конкретно к устройствам измерения геофизических и гидрофизических параметров в придонной зоне морей и океанов, и может быть использовано при оперативной оценке сейсмического и гидродинамического состояния районов и прогноза возможных сейсмических и экологических последствий катастрофических явлений природного и техногенного характера, а более конкретно для автоматического телеуправляемого мониторинга вод шельфово-склоновой зоны моря в режиме реального времени.The invention relates to the field of geophysics, and more particularly to devices for measuring geophysical and hydrophysical parameters in the bottom zone of the seas and oceans, and can be used in the operational assessment of the seismic and hydrodynamic conditions of regions and the forecast of possible seismic and environmental consequences of catastrophic phenomena of natural and technogenic nature, and more specifically, for real-time automatic remote-controlled monitoring of the waters of the shelf-slope zone of the sea.
Известны автономные донные станции (RU №2270464 [1], RU №2276388 [2], RU №2294000 [3], Башилов И.П. и др. Донные геофизические обсерватории: методы конструирования и области применения / Научное приборостроение, 2008, т. 18, №2, с. 93-95 [4], RU №2009116092 А, 20.11.2010 [5], Подводная геофизическая обсерватория / ОКБ ОТ РАН / 2-я Международная специализированная выставка «SIMEXPO - Научное приборостроение». – М., 13.10.2008 [6], RU №2331876 С2, 20.08.2008 [7]).Autonomous bottom stations are known (RU No. 2270464 [1], RU No. 2276388 [2], RU No. 2294000 [3], IP Bashilov and others. Bottom geophysical observatories: design methods and applications / Scientific instrumentation, 2008, t . 18, No. 2, pp. 93-95 [4], RU No. 2009116092 A, 11/20/2010 [5], Underwater Geophysical Observatory / Design Bureau of the Russian Academy of Sciences / 2nd International Specialized Exhibition SIMEXPO - Scientific Instrument Making. - M ., 10/13/2008 [6], RU No. 2331876 C2, 08/20/2008 [7]).
Так, например, известные донные станции [1, 2, 3] представляют собой цилиндрические или шарообразные корпусы, снабженные балластом для установки их на грунт, внутри и на корпусе которых установлены измерительные датчики и средства обработки первичной информации. В качестве измерительных датчиков используются, как правило, гидрофоны и геофоны. Зарегистрированная датчиками информация хранится на флеш-памяти донной станции, которая после подъема донных станций обрабатывается с помощью комплекса судовой аппаратуры или считывается по каналам гидроакустической связи. Известные донные станции предназначены в основном для регистрации сейсмических сигналов в морских акваториях. Так, устройство [3] представляет собой морскую автономную донную сейсмическую станцию, устанавливаемую на морское дно преимущественно с плавучих средств. Станция включает герметичный корпус, состоящий из двух полусфер, снабженных в месте сочленения уплотнительным кольцом. Внутри размещена геофизическая аппаратура, включающая измерительные датчики геофонного и гидрофонного типов, модули приема, регистрации, преобразования и хранения зарегистрированных сигналов, блоки сопряжения с бортовым модулем после всплытия и подъема устройства на борт, спутниковый и гидроакустический каналы связи, блок ориентации, блок синхронизации, блок управления размыкателем и блок питания. На внешней поверхности корпуса установлены гидроакустическая и спутниковая антенны, средства для поиска донной станции при всплытии, такелажные элементы и разъемы, устройство постановки на дно и обеспечения всплытия донной станции, выполненное в виде якоря-балласта. Технический результат - повышение точности измерений, снижение трудоемкости и изготовления донной станции, упрощение процессов ее постановки на дно и возвращения на борт после окончания работы.So, for example, known bottom stations [1, 2, 3] are cylindrical or spherical bodies equipped with ballast for mounting them on the ground, inside which and on the body are installed measuring sensors and means of processing primary information. As measuring sensors are used, as a rule, hydrophones and geophones. The information registered by the sensors is stored on the flash memory of the bottom station, which, after lifting the bottom stations, is processed using a complex of ship equipment or read through sonar channels. Known bottom stations are intended primarily for recording seismic signals in marine areas. So, the device [3] is a sea autonomous bottom seismic station installed on the seabed mainly from floating means. The station includes a sealed enclosure, consisting of two hemispheres, equipped with a sealing ring at the joint. Geophysical equipment is located inside, including measuring sensors for geophonic and hydrophone types, modules for receiving, recording, converting and storing registered signals, interface units with the airborne module after surfacing and lifting the device aboard, satellite and sonar communication channels, orientation unit, synchronization unit, unit control circuit breaker and power supply. Hydroacoustic and satellite antennas, means for searching the bottom station during ascent, rigging elements and connectors, a device for placing on the bottom and for ascent of the bottom station, made in the form of a ballast, are installed on the outer surface of the hull. The technical result is to increase the accuracy of measurements, reducing the complexity and manufacturing of the bottom station, simplifying the processes of putting it to the bottom and returning to the board after the end of work.
Недостатком известных автономных донных станций является то, что они предназначены для регистрации только сигналов сейсмической природы. В то же время автономные донные станции могут применяться и при решении таких задач, как изучение строения земной коры, исследование совокупности проявления геофизических полей и тектонических разломов непосредственно на дне океана, геофизический мониторинг сложных гидротехнических сооружений.A disadvantage of the known autonomous bottom stations is that they are designed to register only signals of seismic nature. At the same time, autonomous bottom stations can also be used to solve problems such as studying the structure of the earth's crust, studying the totality of the manifestation of geophysical fields and tectonic faults directly at the bottom of the ocean, and geophysical monitoring of complex hydraulic structures.
Известны также подводные обсерватории (патент ЕР №0519031 [8], патент NO №911639 [9], патент ЕР №0516662 [10], кн.: Средства и методы океанологических исследований. Смирнов Г.В., Еремеев В.Н., Агеев М.Д. и др. – М., Наука, 2005 [11], патент AU №2002100749, 04.09.2002 [12]), которые включают донный сейсмометр, гидрофизический модуль, датчик магнитного поля, средства первичной обработки и хранения информации, средства связи с комплексом судовой аппаратуры, установленные на платформе, что позволяет регистрировать более полный спектр геофизических и гидрофизических параметров и, как следствие этого, расширить функциональные возможности донных станций.Underwater observatories are also known (patent EP No. 0519031 [8], patent NO No. 911639 [9], patent EP No. 0516662 [10], book: Means and methods of oceanological research. Smirnov GV, Eremeev VN, Ageev M.D. et al. - M., Nauka, 2005 [11], patent AU No. 2002100749, 09/04/2002 [12]), which include a bottom seismometer, hydrophysical module, magnetic field sensor, means of primary processing and storage of information , means of communication with the complex of ship equipment installed on the platform, which allows recording a more complete range of geophysical and hydrophysical parameters and, to As a result, expand the functionality of bottom stations.
Недостатком известных подводных обсерваторий является то, что состав их измерительных средств не позволяет решить задачу, связанную с комплексным исследованием параметров морской среды в придонной зоне, включая тектонические процессы, происходящие под морским дном, а также задачу геофизического мониторинга сложных гидротехнических сооружений.A disadvantage of the known underwater observatories is that the composition of their measuring instruments does not allow solving the problem associated with a comprehensive study of the parameters of the marine environment in the near-bottom zone, including tectonic processes occurring under the seabed, as well as the task of geophysical monitoring of complex hydraulic structures.
Выявленных недостатков лишено устройство, представляющее собой подводную обсерваторию (патент RU №2348950 [13]), состоящую из герметичного корпуса, установленного на раме, и содержащую средства регистрации геофизических сигналов, включающие донный сейсмометр, гидрофизический модуль, датчик магнитного поля, блок оптических измерений, средства хранения информации, средства связи с диспетчерской станцией, датчик пространственной ориентации, радиобуй, балласт, размыкатель балласта, дополнительно введены блок гидрохимических измерений, спектроанализатор, сейсмоакустический блок, блок гидроакустического телеуправления, блок контроля радиоактивного загрязнения, блок регистрации и управления, модем кабельной линии связи, в котором блок гидрохимических измерений своими входами соединен с выходами блока контроля радиоактивного загрязнения, спектроанализатора, а своим выходом соединен с входом блока регистрации и управления, который другими выходами соединен с выходами донного сейсмометра, гидрофизического модуля, датчика магнитного поля, блока оптических измерений, модемом кабельной линии связи, а входом-выходом соединен с входом-выходом блока гидроакустического телеуправления. Отличительные признаки по сравнению с известными устройствами [1-12] заключаются в том, что в известное устройство дополнительно введены блок гидрохимических измерений, спектроанализатор, сейсмоакустических блок, блок гидроакустического телеуправления, блок контроля радиоактивного загрязнения, блок регистрации и управления, модем кабельной линии связи, в котором блок гидрохимических измерений своими входами соединен с выходами блока контроля радиоактивного загрязнения, спектроанализатора, а своим выходом соединен с входом блока регистрации и управления, который другими выходами соединен с выходами донного сейсмометра, гидрофизического модуля, датчика магнитного поля, блока оптических измерений, модемом кабельной линии связи, а входом-выходом соединен с входом-выходом блока гидроакустического телеуправления, позволяют решить техническую задачу не только оперативной оценки сейсмического состояния исследуемых районов, но и задачу оперативной оценки гидродинамического состояния на границе вода-грунт, обусловленных изменением окружающей среды под воздействием процессов природного и техногенного характера.The deficiencies deprived of the device, which is an underwater observatory (patent RU No. 2348950 [13]), consisting of a sealed enclosure mounted on the frame, and containing means for recording geophysical signals, including a bottom seismometer, hydrophysical module, magnetic field sensor, optical measurement unit, information storage facilities, communication facilities with a control station, spatial orientation sensor, beacon, ballast, ballast disconnector, additionally introduced a block of hydrochemical measurements, spectrum analyzer, seismic acoustic unit, hydro-acoustic telecontrol unit, radioactive contamination control unit, registration and control unit, cable line modem, in which the hydrochemical measurement unit is connected by its inputs to the outputs of the radioactive contamination control unit, spectrum analyzer, and connected to the input of the registration unit by its output control, which is connected to the outputs of the bottom seismometer, hydrophysical module, magnetic field sensor, optical measurement unit, modem with other outputs cable communication line, and the input-output is connected to the input-output of the sonar remote control unit. Distinctive features in comparison with the known devices [1-12] are that a hydrochemical measurement unit, a spectrum analyzer, a seismic acoustic unit, a hydroacoustic remote control unit, a radioactive contamination control unit, a recording and control unit, a cable communication line modem are additionally introduced into the known device in which the unit of hydrochemical measurements with its inputs is connected to the outputs of the radioactive contamination control unit, a spectrum analyzer, and with its output is connected to the input of the regi lasing and control, which is connected by other outputs to the outputs of the bottom seismometer, hydrophysical module, magnetic field sensor, optical measurement unit, cable line modem, and input-output connected to the input-output of the hydroacoustic telecontrol unit, allow solving the technical problem of not only operational assessment the seismic state of the studied areas, but also the task of promptly assessing the hydrodynamic state at the water-soil boundary due to environmental changes under the influence of processes natural and manmade.
Однако состав измерительных средств данного устройства не позволяет выполнить анализ на содержание метана в водной среде в зонах размещения нефтегазовых трубопроводов при наличии утечек, а также определение координат газового образования. Кроме того, при использовании сейсмических датчиков электромеханического типа возможны нарушения в их работе при наличии ударов при постановке геофизической обсерватории на грунт, а также при отклонении положения сейсмических датчиков от вертикали на угол, больший максимально допустимого. Также ввиду небольшой собственной плавучести и небольшого внутреннего пространства сферы на обсерваторию невозможно установить блоки автономного питания большой емкости и, как следствие, невозможно увеличить срок автономной работы устройства без потери способности самостоятельного всплытия на водную поверхность.However, the composition of the measuring means of this device does not allow analysis for the methane content in the aquatic environment in the areas of oil and gas pipelines in the presence of leaks, as well as the determination of the coordinates of the gas formation. In addition, when using seismic sensors of the electromechanical type, disturbances in their operation are possible if there are shocks when the geophysical observatory is placed on the ground, as well as when the position of the seismic sensors deviates from the vertical by an angle greater than the maximum allowable. Also, due to the small buoyancy and the small internal space of the sphere, it is impossible to install autonomous power supply units of large capacity at the observatory and, as a result, it is impossible to increase the battery life of the device without losing the ability to independently ascend to the water surface.
В то же время посредством данных устройств, при их усовершенствовании, возможно решение следующих фундаментальных задач, заключающихся в изучении строения земной коры в акваториях мирового океана: исследование совокупности проявления геофизических полей в зонах тектонических разломов непосредственно на дне океана, исследование состояния морской среды в придонной зоне и ее взаимодействие с тектоническими процессами, геофизический мониторинг сложных гидротехнических сооружений, оперативная оценка сейсмического и гидродинамического состояния районов и прогноза возможных сейсмических и экологических последствий.At the same time, with the help of these devices, with their improvement, it is possible to solve the following fundamental problems consisting in studying the structure of the earth's crust in the waters of the oceans: studying the totality of the manifestation of geophysical fields in zones of tectonic faults directly on the ocean floor, studying the state of the marine environment in the bottom zone and its interaction with tectonic processes, geophysical monitoring of complex hydraulic structures, operational assessment of seismic and hydrodynamic state areas and forecast possible seismic and environmental impacts.
Известное устройство (заявка RU №2009116092 [5]) представляет собой подводную обсерваторию, состоящую из герметичного прочного корпуса, установленного на несущей раме, и содержащую средства регистрации геофизических и гидрофизических данных, включающие сейсмометр, гидрофизический модуль, датчик магнитного поля, средства связи с комплексом судовой аппаратуры, радиобуй, балласт, размыкатель балласта, блок гидрохимических измерений, блок гидроакустического телеуправления, блок регистрации и управления, в котором блок гидрохимических измерений своим выходом соединен с входом блока регистрации и управления, который другими входами соединен с выходами сейсмометра, гидрофизического модуля, датчика магнитного поля, а входом-выходом соединен с входом-выходом блока гидроакустического телеуправления, в которую дополнительно введены датчик обнаружения метана, соединенный своим выходом с блоком регистрации и управления, донный датчик давления, соединенный своим выходом с блоком регистрации и управления, датчик пространственной ориентации, соединенный своим входом-выходом с входом-выходом блока регистрации и управления; сейсмометр состоит из сейсмического модуля и сейсмоакустического модуля. При этом известная подводная обсерватория сочленена с судовым комплексом и устройством типа Data-буй, которые используются для обеспечения функционирования подводной обсерватории по прямому назначению. Кроме того, герметичный прочный корпус, установленный на несущей раме, имеет сферическую форму и выполнен из титана с отношением запаса плавучести к полной массе подводной обсерватории 1:1,35, несущая рама снабжена анкерным устройством, на выносной штанге которого установлен сейсмический модуль. Благодаря новым отличительным признакам, заключающимся в том, что: введены датчик обнаружения метана, соединенный своим выходом с блоком регистрации и управления, датчик пространственной ориентации, соединенный своим входом-выходом с входом-выходом блока регистрации и управления; сейсмометр состоит из сейсмического модуля и сейсмоакустического модуля; герметичный корпус сферической формы, установленный на несущей раме, выполнен из титана с отношением запаса плавучести к полной массе подводной обсерватории 1:1,35; а несущая рама снабжена анкерным устройством, на выносной штанге которого установлен сейсмический модуль, обеспечивается возможность выполнить анализ на содержание в водной среде метана за счет ввода в состав измерительных средств датчика метана. Ввод в состав измерительных средств донного датчика давления, соединенного своим выходом с блоком регистрации и управления, позволяет с высокой точностью регистрировать изменение уровня моря и тем самым определять приближение и фиксировать прохождение волны цунами. Выполнение сейсмометра из двух модулей расширяет функциональные возможности устройства и повышает надежность проводимых исследований. Выполнение герметичного прочного корпуса из титана с отношением плавучести к полной массе подводной обсерватории 1:1,35 обеспечивает большую положительную плавучесть обсерватории и возможность установки элементов электрического питания повышенной емкости, обеспечение глубоководных исследований. Снабжение несущей рамы анкерным устройством, на выносной штанге которого установлен сейсмический модуль, позволяет регистрировать сейсмические сигналы на границе раздела вода-грунт.The known device (application RU No. 2009116092 [5]) is an underwater observatory, consisting of a hermetically sealed solid case mounted on a supporting frame, and containing means for recording geophysical and hydrophysical data, including a seismometer, hydrophysical module, magnetic field sensor, communications with the complex ship equipment, beacon, ballast, ballast disconnector, hydrochemical measurement unit, hydroacoustic telecontrol unit, registration and control unit, in which hydrochemical measurement unit its output is connected to the input of the recording and control unit, which is connected by other inputs to the outputs of the seismometer, hydrophysical module, magnetic field sensor, and the input-output is connected to the input-output of the hydroacoustic telecontrol unit, into which the methane detection sensor is connected to its output with a registration and control unit, a bottom pressure sensor connected by its output to a registration and control unit, a spatial orientation sensor connected by its input-output to the input m-output of the registration and control unit; A seismometer consists of a seismic module and a seismic acoustic module. At the same time, the well-known underwater observatory is coupled with the ship complex and a Data-buoy device, which are used to ensure the functioning of the underwater observatory for its intended purpose. In addition, the sealed durable housing mounted on the supporting frame has a spherical shape and is made of titanium with a buoyancy to total mass ratio of underwater observatory of 1: 1.35, the supporting frame is equipped with an anchor device, on the remote rod of which a seismic module is installed. Thanks to the new distinctive features, namely: a methane detection sensor is introduced, connected to the registration and control unit by its output, a spatial orientation sensor, connected by its input-output to the input-output of the registration and control unit; a seismometer consists of a seismic module and a seismic acoustic module; a sealed spherical body mounted on a supporting frame made of titanium with a ratio of buoyancy to the total mass of the underwater observatory 1: 1.35; and the supporting frame is equipped with an anchor device, on the remote rod of which a seismic module is installed, it is possible to analyze the content of methane in the aquatic environment by introducing a methane sensor into the measuring instruments. The introduction of a bottom pressure sensor connected to its recording and control unit to the measuring instrument with the aid of measuring instruments makes it possible to accurately record sea level changes and thereby determine the approach and record the propagation of a tsunami wave. The implementation of the seismometer of two modules expands the functionality of the device and increases the reliability of the research. The implementation of a sealed durable case made of titanium with a buoyancy to total mass ratio of the underwater observatory of 1: 1.35 provides a large positive buoyancy of the observatory and the possibility of installing high-capacity electric power elements, ensuring deep-sea research. The supply of the supporting frame with an anchor device, on the remote rod of which a seismic module is installed, allows you to register seismic signals at the water-soil interface.
Однако при использовании данной подводной обсерватории имеется ряд проблем, связанных с влиянием придонных течений на аппаратные шумы, сцеплением ее с мягким дном, микросейсмическими шумами, генерируемыми гравитационными волнами, особенностями распространения сейсмических сигналов в коре океанического типа и др. Например, придонные течения, особенно с рельефом дна в виде крутых склонов подводных гор, являются не коррелированными с направлением и скоростью ветра, что не позволяет из результатов наблюдений исключать данные помехи. При этом квазигармонические помехи могут возникать на частотах 1,3 Гц, 3 Гц и 6 Гц и занимать до 40% всего времени регистрации. Причем амплитуды этих помех неустойчивы и могут меняться примерно на 35 дБ.However, when using this underwater observatory, there are a number of problems associated with the effect of bottom currents on hardware noises, its adhesion to the soft bottom, microseismic noise generated by gravitational waves, the propagation of seismic signals in the oceanic crust, etc. For example, bottom currents, especially with bottom relief in the form of steep slopes of seamounts, are not correlated with the direction and speed of the wind, which does not allow to exclude these interference from the observation results. In this case, quasi-harmonic interference can occur at frequencies of 1.3 Hz, 3 Hz and 6 Hz and occupy up to 40% of the total recording time. Moreover, the amplitudes of these noises are unstable and can vary by about 35 dB.
Известна также подводная обсерватория (патент RU №2468395 С1, 27.11.2012 [14]), которая сочленена с судовым комплексом и устройством типа "Data"-буй и состоит из герметичного прочного корпуса, установленного на несущей раме, и содержит средства регистрации геофизических и гидрофизических данных, включающие сейсмометр, гидрофизический модуль, датчик магнитного поля, средства связи с комплексом судовой аппаратуры, радиобуй, балласт, размыкатель балласта, блок гидрохимических измерений, блок гидроакустического телеуправления, блок регистрации и управления, в котором блок гидрохимических измерений своим выходом соединен с входом блока регистрации и управления, который другими входами соединен с выходами сейсмометра, гидрофизического модуля, датчика магнитного поля, а входом-выходом соединен с входом-выходом блока гидроакустического телеуправления, дополнительно содержащая датчик обнаружения метана, соединенный своим выходом с блоком регистрации и управления, донный датчик давления, соединенный своим выходом с блоком регистрации и управления, датчик пространственной ориентации, соединенный своим входом-выходом с входом-выходом блока регистрации и управления; сейсмометр состоит из сейсмического модуля и сейсмоакустического модуля, при этом герметичный прочный корпус, установленный на несущей раме, имеет сферическую форму и выполнен из титана с отношением запаса плавучести к полной массе подводной обсерватории 1:1,35, несущая рама снабжена анкерным устройством, на выносной штанге которого установлен сейсмический модуль, и отличается тем, что на несущей раме и в корпусе устройства типа "Data''-буй размещены датчики ядерно-магнитного резонанса, соединенные своими выходами с входом блока регистрации и управления, датчик ядерно-магнитного резонанса состоит из самарий-кобальтовых шайб, что позволяет устранить недостатки, присущие аналогам [1-13].Also known is the underwater observatory (patent RU No. 2468395 C1, 11.27.2012 [14]), which is articulated with a ship complex and a device of the “Data” type, and consists of a hermetically sealed strong hull mounted on a supporting frame, and contains means for recording geophysical and hydrophysical data, including a seismometer, a hydrophysical module, a magnetic field sensor, communication equipment with a complex of ship equipment, a beacon, a ballast, a ballast breaker, a hydrochemical measurement unit, a hydroacoustic telecontrol unit, a recording and control unit in which the hydrochemical measurement unit is connected with its output to the input of the recording and control unit, which is connected by other inputs to the outputs of the seismometer, hydrophysical module, magnetic field sensor, and input-output is connected to the input-output of the hydro-acoustic telecontrol unit, additionally containing a methane detection sensor connected by its output to the registration and control unit, a bottom pressure sensor connected by its output to the registration and control unit, a spatial orientation sensor, with unified by its input-output with input-output of the registration and control unit; the seismometer consists of a seismic module and a seismic-acoustic module, and the sealed strong case mounted on the supporting frame is spherical and made of titanium with a buoyancy to total weight ratio of 1: 1.35 underwater observatory; the supporting frame is equipped with an anchor device; the rod of which the seismic module is installed, and differs in that on the supporting frame and in the case of the device of the type "Data '' - buoy there are nuclear magnetic resonance sensors connected by their outputs to the input of the recording unit and control, the nuclear magnetic resonance sensor consists of samarium-cobalt washers, which eliminates the disadvantages inherent in analogues [1-13].
Однако известное устройство [14] имеют сложную конструкцию, включающую несущую раму, что усложняет постановку их на дно, особенно при постановке такого устройства, например, с нефтегазовой платформы или терминала для контроля гидрологических и физико-химических характеристик водных масс в целях мониторинга экологического состояния морской среды непосредственно у стационарного сооружения. Кроме того, при наличии несущей рамы остается проблема, связанная с влиянием придонных течений на аппаратные шумы, сцеплением их с мягким дном, микросейсмическими шумами, генерируемыми гравитационными волнами, особенностями распространения сейсмических сигналов в коре океанического типа и др. В общем случае придонные течения могут носить как ламинарный, так и турбулентный характер (вследствие наличия неровностей дна). При этом в низкочастотной части диапазона сейсмометра возможно возникновение помех за счет турбулентных явлений на крупных неровностях дна (до 10 м). В связи с этим практически полностью исключается возможность использования сейсмических приемников с инерционной массой на упругой подвеске, несмотря на то, что они имеют высокую чувствительность, широкий динамический и частотный диапазоны.However, the known device [14] has a complex structure, including a supporting frame, which complicates placing them to the bottom, especially when placing such a device, for example, from an oil and gas platform or terminal to control the hydrological and physico-chemical characteristics of water masses in order to monitor the ecological state of the marine environment directly at the stationary structure. In addition, in the presence of a supporting frame, there remains a problem associated with the influence of bottom currents on hardware noises, their adhesion to the soft bottom, microseismic noise generated by gravitational waves, features of the propagation of seismic signals in the oceanic crust, etc. In general, bottom currents can carry both laminar and turbulent in nature (due to bottom irregularities). At the same time, interference may occur in the low-frequency part of the seismometer range due to turbulent phenomena on large bottom irregularities (up to 10 m). In this regard, the possibility of using seismic receivers with inertial mass on an elastic suspension is almost completely excluded, despite the fact that they have high sensitivity, wide dynamic and frequency ranges.
В окраинных морях Российской Федерации в шельфовых зонах активно ведутся сейсмоакустические исследования, использующие методы активного зондирования. Для этого используются, как правило, системы пневмопушек или спаркеры и бумеры, суммарная мощность которых превышает биологически допустимые нормы. Известны исследования экологов, опубликованные в последние годы, о необратимых воздействиях мощных акустических импульсов на природу океана, что дает основания сформировать различные меры, ограничивающие плановое проведение морских сейсмических исследований. Преодоление ограничений за счет уменьшения мощности зондирующих сигналов в морской сейсморазведке до настоящего времени активно не рассматривалось, поскольку считалось, что в этом случае не обеспечивается решение главной задачи - получения качественных результатов сейсмопрофилирования. С другой стороны, в смежной отрасли - в подводной гидролокации используются методы когерентного зондирования, которые могут представлять интерес для систем морской сейсморазведки. Излучатели, применяемые в подводной гидролокации, имеют существенно меньшую мощность, а качество зондирования достигается за счет использования когерентных методов обработки принимаемых эхо-сигналов. Кроме того, использование, например, когерентного зондирования, посредством гидролокатора, позволит получить избыточную сейсмическую информацию, а также обеспечит исследование подводных конструкций морских терминалов, что позволит на ранней стадии выявить деформацию и трещины подводных конструкций.In the marginal seas of the Russian Federation, offshore zones are actively conducting seismoacoustic studies using active sensing methods. For this, airgun systems or sparkers and boomers are used, as a rule, whose total power exceeds biologically permissible norms. Ecologists' studies published in recent years on the irreversible effects of powerful acoustic pulses on the nature of the ocean are known, which gives reason to form various measures restricting the planned conduct of marine seismic studies. Overcoming of limitations by reducing the power of sounding signals in marine seismic surveys has not been actively considered to date, since it was believed that in this case the solution to the main problem is not ensured - to obtain high-quality results of seismic profiling. On the other hand, in a related industry - in underwater sonar, coherent sounding methods are used that may be of interest for marine seismic systems. The emitters used in underwater sonar have a significantly lower power, and the sounding quality is achieved through the use of coherent methods of processing the received echo signals. In addition, the use of, for example, coherent sounding, by means of a sonar, will allow obtaining excess seismic information, as well as providing a study of the underwater structures of marine terminals, which will allow the early detection of deformation and cracks of underwater structures.
Из известных устройств, представляющих измерительные обсерватории для оперативного мониторинга морской среды в водах шельфово-склоновой зоны, наиболее близким аналогом является известная заякоренная профилирующая океанская обсерватория (Заякоренная профилирующая океанская обсерватория / А.Г. Островский, А.Г. Зацепин, В.Н. Иванов и др. // Подводные исследования и робототехника, №2 (8), 2009, с. 50-59 [15]).Of the known devices representing measuring observatories for operational monitoring of the marine environment in the waters of the shelf-slope zone, the closest analogue is the well-known anchored profiling ocean observatory (Anchored profiling ocean observatory / A.G. Ostrovsky, A.G. Zatsepin, V.N. Ivanov et al. // Underwater Research and Robotics, No. 2 (8), 2009, pp. 50-59 [15]).
Известная заякоренная профилирующая океанская обсерватория [15, с. 52] состоит из подповерхностного буя, заякоренного с помощью стального буйрепа, который служит ходовым тросом для профилирующего носителя, носителя с комплектом измерительных датчиков, включающих датчики измерения температуры, электропроводности и давления, акустический доплеровский измеритель течения, датчик растворенного в воде кислорода, модуль центрального микроконтроллера, электропривода и передвигающийся по ходовому тросу, системы цифровой связи посредством бесконтактной индуктивной врезки в ходовой трос, поверхностного буя-вехи с модемами передачи данных и телеметрической информации по радиоканалу, гидроакустического размыкателя якорного балласта.The famous anchored profiling ocean observatory [15, p. 52] consists of a subsurface buoy anchored with a steel buoyer, which serves as a running cable for a profiling carrier, a carrier with a set of measuring sensors, including temperature, electrical conductivity and pressure sensors, an acoustic Doppler flow meter, a dissolved oxygen sensor, a central microcontroller module , electric drives and moving along a running cable, digital communication systems by means of contactless inductive insert into a running cable, a surface buoy - ehi modems data and telemetry information via radio, sonar breaker anchor ballast.
Преимуществами известной заякоренной профилирующей океанской обсерватории является меньший риск потери обсерватории, что позволяет своевременно производить техническое обслуживание источников питания и очистку измерительных датчиков от биообрастателей. Радиосвязь в прибрежной зоне представляет собой экономическую альтернативу мобильной и спутниковой связи, поскольку передача информации по радиоканалу не имеет ограничений в частотном диапазоне.The advantages of the well-known anchored profiling ocean observatory are the lower risk of losing the observatory, which allows timely maintenance of power sources and cleaning of the measurement sensors from biofouling. Radio communication in the coastal zone is an economic alternative to mobile and satellite communications, since the transmission of information over a radio channel has no restrictions in the frequency range.
Однако недостатком известной заякоренной профилирующей океанской обсерватории является невозможность подключения к ним сейсмических датчиков, которые не допускают механических соединений с оборудованием, генерирующим низкочастотный шум. Поскольку ходовой трос является источником такого шума, то размещение сейсмических датчиков должно выполняться на некотором удалении от него.However, the disadvantage of the well-known anchored profiling ocean observatory is the impossibility of connecting seismic sensors to them, which do not allow mechanical connections with equipment that generates low-frequency noise. Since the running cable is the source of such noise, the placement of seismic sensors should be carried out at some distance from it.
Задачей также известного технического решения (патент RU 2545159 С1, 27.03.2015 [16]) является расширение функциональных возможностей и повышение надежности при эксплуатации сейсмических подводных обсерваторий, которая решается за счет того, что в заякоренной профилирующей подводной обсерватории, сочлененной с диспетчерской станцией и состоящей из подповерхностного буя, заякоренного с помощью стального буйрепа, который служит ходовым тросом для профилирующего носителя с комплектом измерительных датчиков, включающих датчики измерения температуры, электропроводности и давления, акустический доплеровский измеритель течения, датчик растворенного в воде кислорода, модуль центрального микроконтроллера, электропривода и передвигающийся по ходовому тросу, системы цифровой связи посредством бесконтактной индуктивной врезки в ходовой трос, поверхностного буя-вехи с модемами передачи данных и телеметрической информации по радиоканалу, гидроакустического размыкателя якорного балласта, на ходовом тросе над гидроакустическим размыкателем якорного балласта закреплена нижняя плавучесть шарообразной формы, внутри которой размещен модем гидроакустического канала связи, электропривод, сочлененный с телескопическим устройством, в оконечности которого установлен сейсмометр, профилирующий носитель дополнительно содержит датчики содержания углеводородов, углекислого газа, альфа-, бета- и гамма-радиоактивности.The objective of the well-known technical solution (patent RU 2545159 C1, 03/27/2015 [16]) is to expand the functionality and reliability during operation of seismic underwater observatories, which is solved due to the fact that in the anchored profiling underwater observatory, articulated with a control station and consisting of from a subsurface buoy anchored with a steel buoyer, which serves as a guide wire for a profiling carrier with a set of measuring sensors, including temperature sensors conductivity and pressure, acoustic Doppler flow meter, oxygen dissolved in water sensor, central microcontroller module, electric drive and moving along the cable, digital communication systems via non-contact inductive insert into the cable, surface buoy-pole with data transmission and telemetry information modems on the radio channel, hydroacoustic breaker anchor ballast, on the running cable above the hydroacoustic breaker anchor ballast fixed lower melt the honor of a spherical shape, inside of which there is a modem of a hydro-acoustic communication channel, an electric drive coupled to a telescopic device at the tip of which a seismometer is installed, the profiling medium additionally contains sensors for the content of hydrocarbons, carbon dioxide, alpha, beta and gamma radioactivity.
Выполнение заякоренной профилирующей подводной обсерватории с размещением на ходовом тросе над гидроакустическим размыкателем якорного балласта нижней плавучести шарообразной формы, внутри которой размещен модем гидроакустического канала связи, электропривод, сочлененный с телескопическим устройством, в оконечности которого установлен сейсмограф, профилирующий носитель дополнительно содержит датчики содержания углеводородов, углекислого газа, альфа-, бета- и гамма-радиоактивности позволяет контролировать гидрологические и физико-химические характеристики водных масс в целях мониторинга экологического состояния морской среды непосредственно у стационарного сооружения. Решение этой задачи обеспечивает снижение рисков утраты или повреждения подводной обсерватории при ее постановки на дно, практически полное исключение влияния придонных течений на аппаратные шумы. Ввод в состав средств регистрации заякоренной профилирующей подводной обсерватории, сейсмографа позволяет получить сейсмическую информацию.An anchored profiling underwater observatory with a ball-shaped lower buoyancy anchor ballast of the lower buoyancy placed on a running cable above the hydroacoustic disconnector, inside of which there is a modem of a hydroacoustic communication channel, an electric drive coupled to a telescopic device at the tip of which a seismograph is installed, the profiling carrier additionally contains hydrocarbon content sensors, carbon gas, alpha, beta and gamma radioactivity allows you to control hydrological and physical co-chemical characteristics of water masses in order to monitor the ecological state of the marine environment directly at the stationary structure. The solution to this problem reduces the risk of loss or damage to the underwater observatory when it is placed on the bottom, and almost completely eliminates the influence of bottom currents on hardware noise. The introduction of an anchored profiling underwater observatory and a seismograph into the registration means allows obtaining seismic information.
В связи с активным освоением шельфа для нефте- и газодобычи прокладкой подводных трубопроводов и кабелей связи донные землетрясения и провоцируемые ими явления становятся чрезвычайно опасными как для самих морских сооружений, так и для экологии региона в целом. Кроме того, имеется возможность появления наведенной сейсмичности при извлечении больших объемов нефти и газа из земных недр. Размещение подводной обсерватории непосредственно в зоне добычи и транспортировки углеводородов позволяет заблаговременно оценить возможную угрозу жизнедеятельности морских терминалов.In connection with the active development of the shelf for oil and gas production by laying underwater pipelines and communication cables, bottom earthquakes and the phenomena that they provoke become extremely dangerous both for the offshore structures themselves and for the ecology of the region as a whole. In addition, there is the possibility of induced seismicity during the extraction of large volumes of oil and gas from the bowels of the earth. Placing an underwater observatory directly in the hydrocarbon production and transportation zone allows you to evaluate in advance a possible threat to the life of marine terminals.
Однако наличие нижней плавучести, ограничивает зону регистрируемых характеристик. Кроме того, эксплуатация таких подводных обсерваторий в зоне добычи и транспортировки углеводородов сопряжена с нарушением нормального функционирования гидроакустического канала связи из-за наличия акустических помех, вызванных работой добычных агрегатов и шумов судоходства.However, the presence of lower buoyancy limits the area of recorded characteristics. In addition, the operation of such underwater observatories in the hydrocarbon production and transportation zone is associated with a disruption in the normal functioning of the hydroacoustic communication channel due to the presence of acoustic noise caused by the operation of production units and shipping noise.
Задачей предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей подводной обсерватории за счет увеличения зоны исследований. The objective of the proposed technical solution is to expand the functionality of the underwater observatory by increasing the research area.
Поставленная задача решается за счет того, что в заякоренной профилирующей подводной обсерватории, сочлененной с диспетчерской станцией и состоящей из: подповерхностного буя, заякоренного с помощью стального буйрепа, который служит ходовым тросом для профилирующего носителя, содержащего комплект измерительных датчиков, включающих датчики измерения температуры, электропроводности и давления, акустический доплеровский измеритель течения, датчик растворенного в воде кислорода, модуль центрального микроконтроллера, электропривод, и передвигающегося по ходовому тросу; системы цифровой связи посредством бесконтактной индуктивной врезки в ходовой трос, поверхностного буя-вехи с модемами передачи данных и телеметрической информации по радиоканалу GPS, гидроакустического размыкателя якорного балласта, на ходовом тросе над гидроакустическим размыкателем якорного балласта закреплена нижняя плавучесть шарообразной формы, внутри которой размещен модем гидроакустического канала связи, электропривод, сочлененный с телескопическим устройством, в оконечности которого установлен сейсмометр, а профилирующий носитель содержит датчики содержания углеводородов, углекислого газа, альфа-, бета- и гамма-радиоактивности, нижняя плавучесть содержит лифтовую шахту, через которую профилирующий носитель перемещается по ходовому тросу в зону между нижней плавучестью и балластом, нижняя плавучесть также содержит считывающее устройство с флэш-карты интегрированного регистратора данных, внутри стального буйрепа размещен гидросенсорный кабель, буй-веха снабжена акселерометром и магнитным компасом, счетчиками потребления электроэнергии, GSM-модемом, солнечными батареями.The problem is solved due to the fact that in the anchored profiling underwater observatory, articulated with a control station and consisting of: a subsurface buoy anchored with a steel buoyer, which serves as a guide wire for a profiling medium containing a set of measuring sensors including sensors for measuring temperature and electrical conductivity and pressure, acoustic Doppler flow meter, oxygen dissolved in water sensor, central microcontroller module, electric drive, and etc. redvigayuschegosya of the running rope; digital communication systems by means of non-contact inductive insertion into the navigation cable, surface buoy-pole with modems for transmitting data and telemetry information via the GPS radio channel, sonar breaker of the anchor ballast, the lower buoyancy of the ball-shaped hydroacoustic form is fixed inside the rope of the anchor ballast, inside of which communication channel, an electric drive coupled to a telescopic device at the tip of which a seismometer is installed, and profiling the carrier contains sensors for the content of hydrocarbons, carbon dioxide, alpha, beta, and gamma radioactivity, the lower buoyancy contains an elevator shaft through which the profiling carrier moves along the wire rope into the area between the lower buoyancy and the ballast, the lower buoyancy also contains a flash reader cards of the integrated data logger, a hydrosensor cable is placed inside the steel buoyer, the buoy-pole is equipped with an accelerometer and a magnetic compass, electricity consumption meters, a GSM modem, with battery batteries.
В отличие от прототипа [16], в предлагаемом техническом решении нижняя плавучесть содержит лифтовую шахту, через которую профилирующий носитель перемещается по ходовому тросу в зону между нижней плавучестью и балластом, нижняя плавучесть также содержит считывающее устройство с флэш-карты интегрированного регистратора данных, внутри стального буйрепа размещен гидросенсорный кабель, буй-веха снабжена акселерометром и магнитным компасом, счетчиками потребления электроэнергии, GSM-модемом, солнечными батареями.Unlike the prototype [16], in the proposed technical solution, the lower buoyancy contains an elevator shaft, through which the profiling carrier moves along the cable to the area between the lower buoyancy and the ballast, the lower buoyancy also contains a reader from the flash card of the integrated data logger, inside the steel the buyrepa is equipped with a sensor cable, the buoy-pole is equipped with an accelerometer and a magnetic compass, electricity consumption meters, a GSM modem, and solar panels.
Сущность технического решения поясняется чертежами.The essence of the technical solution is illustrated by drawings.
Фиг. 1. Схема размещения заякоренной профилирующей подводной обсерватории. Заякоренная профилирующая подводная обсерватория выполнена в виде вертикально профилирующего носителя 1, размещенного на ходовом тросе 2 между подповерхностным буем 3 и нижней плавучестью 4. Ходовой трос 2 закреплен на балласте 5 посредством гидроакустического размыкателя 6.FIG. 1. The layout of the anchored profiling underwater observatory. The anchored profiling underwater observatory is made in the form of a vertically profiling carrier 1, placed on the
Подповерхностный буй 3 соединен кабелем 7 с поверхностным буем-вехи 8 с модемами передачи данных и телеметрической информации по радиоканалу на диспетчерскую станцию 9, которая может располагаться на берегу или судне.The subsurface buoy 3 is connected by
Внутри нижней плавучести 4 расположен электропривод 10, сочлененный с телескопическим устройством 11, в оконечности которого установлен сейсмометр 12, а также модем 13 гидроакустического канала связи с диспетчерской станцией 9. В центральной части нижней плавучести 4 оборудована лифтовая шахта 14. Нижняя плавучесть 4 также содержит считывающее устройство 15 с флэш-карты интегрированного регистратора данных сейсмометра 12. Внутри стального буйрепа (ходового троса 2) размещен гидросенсорный кабель.Inside the
Поверхностный буй-веха 8 представляет собой веху Фруда с расположенной в верхней точке надводной части радиоантенной 16 типа ANLI A-100MU. Встроенный в буй-веху 8 радиомодем 17 типа INTEGRA TR питается от комплекта свинцово-гелевых аккумуляторов 18, которые являются основным балластом буй-вехи 8. Буй-веха 8 снабжена акселерометром 19 и магнитным компасом 20, счетчиками потребления электроэнергии 21, GPS-приемник 22, GSM-модем 23, солнечными батареями 24.Surface buoy-
Фиг. 2. Блок-схема заякоренной профилирующей подводной обсерватории.FIG. 2. Block diagram of the anchored profiling underwater observatory.
Заякоренная профилирующая подводная обсерватория содержит вертикально профилирующий носитель 1, в котором размещены датчики измерения температуры 25, электропроводности 26 и давления 27, акустический доплеровский измеритель течения 28, датчик растворенного в воде кислорода 29, модуль 30 центрального микроконтроллера, электропривод 31 для перемещения по ходовому тросу 2 вертикально профилирующего носителя 1, система 32 цифровой связи посредством бесконтактной индуктивной врезки в ходовой трос 2, профилирующий носитель 1 содержит датчики содержания углеводородов 33, углекислого газа 34, альфа-, бета- и гамма-радиоактивности 35, источник питания 36.The anchored profiling underwater observatory contains a vertically profiling carrier 1, which houses
Нижняя плавучесть 4 также содержит считывающее устройство 15 с флэш-карты интегрированного регистратора данных сейсмометра 12.The
Внутри ходового троса 2 размещен гидросенсорный кабель, который состоит из двух параллельных гибких сенсорных элементов - находящихся под напряжением металлических жил, с оболочкой из высокоэлектропроводящей пластмассы. От взаимного замыкания жилы предохраняются за счет диэлектрического пластикового прутка, обвитого вокруг жил в виде восьмерок. Вся конструкция помещена в «сорбционный» чехол, изготовленный из капиллярно пористого волокнообразного материала, обладающего в сухом состоянии диэлектрическими свойствами.A hydrosensor cable is placed inside the
В качестве ключевого сенсорного элемента гидросенсорного кабеля используются провода с оболочкой из трансэнергопластиков - высокоэлектропроводящего гибкого полимерного композита типа «ЭМИСТОП» (Необычные пластики - новые решения / Ремонт * Инновации * Технология * Модернизация // Ритм, октябрь 2014, с. 10-12), что позволяет благодаря полимерной основе сенсорных жил обеспечить соответственно гибкость и высокую химическую стойкость кабеля. При этом такой кабель не подвержен коррозии долгое время и может работать во влажной высокотемпературной среде.As a key sensor element of the hydraulic sensor cable, wires with a sheath made of transenergoplastics - a highly conductive flexible polymer composite of the EMISTOP type (Unusual plastics - new solutions / Repair * Innovation * Technology * Modernization // Rhythm, October 2014, pp. 10-12), are used, which allows, thanks to the polymer base of the sensor cores, to provide respectively the flexibility and high chemical resistance of the cable. Moreover, such a cable is not susceptible to corrosion for a long time and can operate in a humid high-temperature environment.
Кабель 7 также представляет собой гидросенсорный кабель.
Схема работы сорбционного кабеля заключается в следующем. При механическом повреждении ходового троса, морская вода, соприкасаясь с чехлом, за счет совокупности сорбционных и капиллярно пористых эффектов начинает впитываться (распространяться по толщине чехла), образуя при этом совокупность электропроводящих взаимно проникающих микроканалов. В конечном итоге эти микроканалы замыкают электропроводящие поверхности двух сенсорных элементов. При замыкании генерируется электрический сигнал, передаваемый далее по металлической сердцевине сенсорных элементов. После соответствующей процедуры обработки сигнала на пульте управления появляется сообщение о факте затопления и его координатах, что повышает надежность эксплуатации подводной обсерватории.The sorption cable operation scheme is as follows. With mechanical damage to the running cable, seawater in contact with the cover, due to the combination of sorption and capillary-porous effects, begins to be absorbed (spread throughout the thickness of the cover), forming a set of electrically conductive mutually penetrating microchannels. Ultimately, these microchannels close the electrically conductive surfaces of the two sensor elements. When a short circuit is generated, an electrical signal is generated, which is transmitted further along the metal core of the sensor elements. After the appropriate signal processing procedure, a message appears on the control panel about the fact of flooding and its coordinates, which increases the reliability of operation of the underwater observatory.
Акселерометр 19 и магнитный компас 20 формируют единый датчик, предназначенный совместно с GPS-приемником 22 для измерения высоты и направления волнения, а также перемещений буя-вехи 8 под воздействием ветрового волнения и поверхностного течения.The
GPS-приемник 22 также служит для определения местоположения буя-вехи 8 и передачи зарегистрированных данных на большие расстояния с использованием спутниковых систем связи Iridium (глобальная спутниковая связь), Argos (глобальная одноканальная связь) или Orbcomm.The GPS receiver 22 also serves to locate the
GSM-модем 23 предназначен для обеспечения прибрежной связи по SMS или по Internet, что позволяет использовать существующую сеть и экономит затраты на установку дополнительных высокочастотных приемных станций.
Солнечные батареи 24 в сочетании с источником питания 18 предназначены для увеличения длительности работы подводной обсерватории. Посредством счетчиков потребления электроэнергии 21 фиксируют фактическое потребление энергии подводной обсерватории и контролируют реальную оценку оставшегося времени автономной работы. Заякоренная профилирующая подводная обсерватория может устанавливаться непосредственно с диспетчерской станции 9 или с маломерного плавающего средства. Для буксировки заякоренной профилирующей подводной обсерватории от морского терминала, например добычной платформы, достаточно маломерного плавательного средства, например резиновой лодки. Вертикально профилирующий носитель 1 устанавливается на ходовом тросе 2, натянутом вертикально между верхней плавучестью 3 (приповерхностной плавучестью) и нижней плавучестью 4 (придонной плавучестью), которая, в свою очередь, закреплена на ходовом тросе 2.
После установки вертикально профилирующего носителя 1 на ходовом тросе 2 и постановки на дно балласта 5 включается электропривод 31. Вертикально профилирующий носитель 1 начинает автоматически со скоростью около 0.2 м/с передвигаться по вертикально натянутому ходовому тросу 2 между верхней плавучестью 3 и нижней плавучестью 4. и балластом 5 проходя через нижнюю плавучесть 4 по лифтовой шахте 14.After installing the vertically profiling carrier 1 on the running
Внутри нижней плавучести 4 расположен электропривод 10, сочлененный с телескопическим устройством 11, в оконечности которого установлен сейсмометр 12, а также модем 13 с гидроакустической антенной гидроакустического канала связи с диспетчерской станцией 9.Inside the
После постановки балласта 5 на дно подается сигнал на электропривод 10, сочлененный с телескопическим устройством 11, и установленный в оконечности телескопического устройства 11 сейсмометр 12 занимает рабочее положение на некотором расстоянии от ходового троса 2.After setting the
Измерение сейсмических сигналов производится с помощью сейсмометра 12, который включает сейсмический модуль, который функционально объединен с сейсмоакустическим модулем для компактности и обеспечения проведения измерений одновременно несколькими датчиками различных конструкций, что приводит к повышению точности и надежности проводимых измерений.The measurement of seismic signals is carried out using a seismometer 12, which includes a seismic module, which is functionally combined with a seismic acoustic module for compactness and for providing measurements simultaneously by several sensors of various designs, which leads to an increase in the accuracy and reliability of measurements.
Сейсмометр 12 предназначен для обеспечения непрерывного сейсмического мониторинга морского дна в широком частотном диапазоне и включает в себя датчики: электрохимический велосиметр типа СМЕ-3011-3, представляющий собой трехкомпонентный сейсмический датчик, предназначенный для регистрации сейсмических колебаний донной поверхности вдоль трех ортогональных направлений; датчик сильных движений, представляющий собой трехкомпонентный векторный сейсмометр; датчик пространственной ориентации.Seismometer 12 is designed to provide continuous seismic monitoring of the seabed in a wide frequency range and includes sensors: electrochemical cycle meter type СМЕ-3011-3, which is a three-component seismic sensor designed to record seismic vibrations of the bottom surface along three orthogonal directions; strong motion sensor, which is a three-component vector seismometer; spatial orientation sensor.
Датчик сильных движений снабжен сенсором, который состоит из магнитоупругого кристаллического преобразователя, постоянного магнита высокой энергии, трех независимых электрических обмоток и единой инертной массы, а также предварительного усилителя и преобразует три компоненты вектора акустических колебаний донной поверхности по трем ортогональным направлениям в электрические сигналы. Он имеет велаксметрическую характеристику, которая, по сравнению с характеристиками традиционных приборов для измерения вибросмещений, имеет высокую частотно-зависимую чувствительность к смещениям. При этом чувствительность при увеличении частоты в 10 раз увеличивается в 1000 раз.The strong motion sensor is equipped with a sensor, which consists of a magnetoelastic crystalline transducer, a high energy permanent magnet, three independent electrical windings and a single inertial mass, as well as a pre-amplifier and converts the three components of the acoustic vector of the bottom surface in three orthogonal directions into electrical signals. It has a velocity characteristic, which, in comparison with the characteristics of traditional instruments for measuring vibration displacements, has a high frequency-dependent sensitivity to displacements. In this case, the sensitivity increases by a factor of 10 by a factor of 1000.
Для сравнения следует упомянуть, что при таком же увеличении частоты чувствительность обычных велосиметров увеличивается в 10 раз, а обычных акселерометров - увеличивается в 100 раз.For comparison, it should be noted that with the same increase in frequency, the sensitivity of conventional bicycles increases 10 times, and that of conventional accelerometers increases 100 times.
Собственные шумы магнитоупругого сенсора меньше собственных шумов сейсмометра и намного меньше собственных шумов акселерометра.The intrinsic noise of the magnetoelastic sensor is less than the intrinsic noise of the seismometer and much less than the intrinsic noise of the accelerometer.
Магнитоупругий сенсор с крутой амплитудно-частотной характеристикой может одновременно регистрировать смещения в существенном диапазоне - более 240 дБ, что позволяет одновременно измерять амплитуды смещений менее 10-15 м на частотах более 1000 Гц и более 10-3 м на частотах менее 1 Гц.A magnetoelastic sensor with a steep amplitude-frequency characteristic can simultaneously detect displacements in a substantial range of more than 240 dB, which allows simultaneous measurements of displacement amplitudes of less than 10 -15 m at frequencies of more than 1000 Hz and more than 10 -3 m at frequencies of less than 1 Hz.
Как и в прототипе [16], модуль 30 центрального микроконтроллера по заданной программе управляет электроприводом 10, обеспечивающим движение вертикально профилирующего носителя 1, выполняет сбор и обработку данных с датчиков измерения температуры 25, электропроводности 26 и давления 27, акустического доплеровского измерителя течения 28, датчика растворенного в воде кислорода 29, а также выполняет сбор и обработку данных с датчиков содержания углеводородов 33, углекислого газа 34, альфа-, бета- и гамма-радиоактивности 35.As in the prototype [16], the
В качестве датчиков измерения температуры 25, электропроводности 26 и давления 27, акустического доплеровского измерителя течения 28, могут быть использованы датчики, аналогичные датчикам прототипа [14], например акустический трехкомпонентный измеритель течений типа 3D-ACM модель 3ACM-CBP-S и измеритель электропроводности с датчиком температуры, выполненный на основе измерителя скорости течения типа CTS-C-1ED.As sensors for measuring
Датчик растворенного в воде кислорода 29 может быть использован, как и в прототипе, типа (AANDERAA Oxygen Optode 4330F).The sensor dissolved in
Датчик содержания углеводородов 24 может представлять собой датчик типа METS ("CAPSUM"), который позволяет измерять концентрацию метана в водной толще, как и в прототипе.The
Датчик содержания углекислого газа 33, как и в прототипе, предназначен для измерения спектров комбинационного рассеяния оптического излучения в составе заякоренной профилирующей подводной обсерватории посредством спектроанализатора. По спектрам комбинационного рассеивания получают информацию о составе морской воды. Основные технические характеристики спектроанализатора: спектральный диапазон 0,52-0,78 мкм, полоса пропускания 0,54 нм на 0,783 мкм, точность позиционирования по спектру 0,2 нм, число спектральных каналов 4096.The
Датчики содержания альфа-, бета- и гамма-радиоактивности 35, как и в прототипе, объединены в блок гидрохимических измерений, который также содержит модуль контроля радиационного загрязнения, который предназначен для определения in situ содержания гамма-излучающих радионуклидов (как техногенного, так и естественного происхождения) в морской воде.The alpha, beta and gamma
Датчик ядерно-магнитного резонанса может быть конструктивно установлен как на вертикально профилирующем носителе 1, так и в корпусах нижней 4 и подповерхностной плавучести 3, который используется для обеспечения функционирования заякоренной профилирующей подводной обсерватории по прямому назначению или в двух вариантах, что существенно повышает информативность устройства в целом.The nuclear magnetic resonance sensor can be structurally mounted both on the vertically profiling carrier 1 and in the lower 4 and buoyancy 3 bodies, which is used to ensure the functioning of the anchored profiling underwater observatory for its intended purpose or in two versions, which significantly increases the information content of the device in whole.
Модуль 21 центрального микроконтроллера передает данные с помощью индуктивного модема на подповерхностную плавучесть 3.
Блок питания 18 предназначен для обеспечения возможности длительной автономной работы устройства и собран на параллельно соединенных секциях последовательно соединенных литиевых или щелочных батарей типа D. В отличие от прототипа в предлагаемом техническом решении дополнительно установлены счетчиками потребления электроэнергии 21 и солнечные батареи 24.The
Модем гидроакустического канала 13 связи предназначен для обеспечения связи сейсмометра 12 с комплексом обработки информации, установленным на диспетчерской стации. В отличии от прототипа предлагаемое устройство также содержит GSM-модем. Балласт 6 с гидроакустическим размыкателем предназначен для проведения спусковых и подъемных работ заякоренной профилирующей подводной обсерватории. Управляющий компьютер диспетчерской станции 9 и программно-математическое обеспечение, служба реального времени предназначены для управления оборудованием подводной обсерватории, диагностирования ее неисправностей, приема данных, получаемых с подводной обсерватории, и размещения получаемых данных на устройствах накопления информации. Функционирование всего аппаратно-программного комплекса определяется файлом конфигурации, который создается специальной программой и задает наличие подводных обсерваторий, тип используемых геофизических каналов, параметры каналов, а также наличие или отсутствие аппаратуры синхронизации времени (приемник GPS). При запуске программы регистрации считывается конфигурация всей сети подводной обсерватории и производится привязка времени по Гринвичу с точностью до нескольких десятков микросекунд и расчет поправок к частоте кварца компьютера для поддержания функционирования комплекса в случае кратковременного отказа приемника GPS.The modem of the
Синхронизация времени осуществляется каждую секунду от приемника GPS.Time synchronization is carried out every second from the GPS receiver.
Вслед за синхронизацией происходят опрос, программирование, синхронизация и запуск оборудования заякоренной профилирующей подводной обсерватории. Запрашивается состояние оборудования заякоренной профилирующей подводной обсерватории (ее исправность, наличие каналов, исправность каналов и т.д.). В случае возникших проблем на экран выдается соответствующее сообщение (оно также записывается в файл протокола функционирования). В модуль 30 центрального микроконтроллера заякоренной профилирующей подводной обсерватории передаются программа работы для каждого измерительного канала, частота опроса и коэффициент усиления.Following synchronization, polling, programming, synchronization and launch of equipment of the anchored profiling underwater observatory take place. The state of the equipment of the anchored profiling underwater observatory is requested (its serviceability, availability of channels, serviceability of channels, etc.). In case of problems, an appropriate message is displayed on the screen (it is also recorded in the operation protocol file). In the
Перед запуском модуль 30 центрального микроконтроллера заякоренной профилирующей подводной обсерватории синхронизируется по времени компьютера диспетчерской станции 9 (в дальнейшем синхронизация проводится каждые 10 с). При синхронизации учитывается время прохождения сигнала от компьютера диспетчерской станции 9 до синхронизируемого модуль 30 центрального микроконтроллера заякоренной профилирующей подводной обсерватории. После этого модуль 30 центрального микроконтроллера заякоренной профилирующей подводной обсерватории запускается и начинает сбор данных с измерительных каналов. Модуль 30 центрального микроконтроллера заякоренной профилирующей подводной обсерватории всю информацию сжимает и складывает в буферную память.Before starting, the
Управляющий компьютер диспетчерской станции 9 циклически запрашивает у модуля 30 центрального микроконтроллера заякоренной профилирующей подводной обсерватории данные, о зарегистрированных датчиками сигналов и, в случае их наличия, принимает их и записывает в свои буфера в оперативной памяти. После накопления достаточного количества данных для канала они переписываются в файл, соответствующий типу канала. Обычно эти файлы расположены на другом компьютере и доступны по локальной сети, хотя для кратковременных экспериментов система может быть сконфигурирована таким образом, что будет использоваться локальный диск. При кратковременных разрывах связи (до 10 мин) данные не теряются в силу наличия у каждого блока управления и регистрации достаточно большого собственного буфера. В процессе обмена данными оператором может быть проведена калибровка любого измерительного канала, входящего в состав сети диспетчерской станции. При возникновении нештатных ситуаций (разрыв связи с заякоренной профилирующей подводной обсерваторией, ее поломка, отказ отдельных каналов либо восстановление вышеперечисленного), а также некоторых штатных ситуаций - возникновение события или запуск калибровки соответствующего измерительного канала, выдается сообщение на экран, включающее время по Гринвичу наступления ситуации, имена подводных обсерваторий и канала и само сообщение. Сообщения также записываются в буфер размером 100 строк и в файл протокола. Буфер может быть просмотрен оператором в любое время.The control computer of the dispatching station 9 cyclically requests data from the
Измерительные датчики заякоренной профилирующей подводной обсерватории после постановки на дно балласта 5 функционируют по прямому назначению.Measuring sensors of the anchored profiling underwater observatory, after being placed at the bottom of the
Зарегистрированные датчиками сигналы записываются на средства хранения информации, при сеансах связи передаются на диспетчерскую станцию, где выполняется полный анализ оценки сейсмического и гидродинамического состояния исследуемых районов, по результатам которого делается прогноз о возможных сейсмических и экологических последствиях природного и техногенного характера.The signals registered by the sensors are recorded on the information storage means, during communication sessions they are transmitted to the dispatch station, where a complete analysis of the assessment of the seismic and hydrodynamic state of the studied areas is performed, based on which a forecast is made about the possible seismic and environmental consequences of a natural and technogenic nature.
Заякоренная профилирующая подводная обсерватория предназначена для решения следующих задач:An anchored profiling underwater observatory is designed to solve the following problems:
- изучения строения земной коры в акваториях Мирового океана;- study of the structure of the earth's crust in the waters of the oceans;
- исследования совокупности проявления геофизических полей в зонах тектонических разломов непосредственно на дне океана;- studies of the totality of the manifestation of geophysical fields in the zones of tectonic faults directly at the bottom of the ocean;
- исследования состояния морской среды в придонной зоне и ее взаимодействие с тектоническими процессами;- studies of the state of the marine environment in the bottom zone and its interaction with tectonic processes;
- геофизического и геоэкологического мониторинга сложных гидротехнических сооружений;- geophysical and geoecological monitoring of complex hydraulic structures;
- оперативной оценки сейсмического и гидродинамического состояния районов и прогноза возможных сейсмических и экологических последствий;- operational assessment of the seismic and hydrodynamic state of the regions and the forecast of possible seismic and environmental consequences;
- раннего оповещения с существенным повышением точности прогноза землетрясений и цунами;- early warning with a significant increase in the accuracy of the forecast of earthquakes and tsunamis;
- выявления предвестников сейсмических, геодеформационных, геохимических, гидрофизических предвестников катастрофических землетрясений, очаги которых находятся под дном океана, осуществление среднесрочного и краткосрочного прогноза землетрясений с магнитудой 5,5 и выше;- identification of precursors of seismic, geodeformation, geochemical, hydrophysical precursors of catastrophic earthquakes, the sources of which are under the ocean floor, the implementation of medium-term and short-term forecast of earthquakes with magnitude 5.5 and higher;
- контроля изменений напряженно-деформированного состояния участков земной коры шельфовых зон вблизи разрабатываемых месторождений нефти и газа, вызванных извлечением углеводородов, законтурной закачкой воды и другими искусственными воздействиями на углеводородный пласт;- control of changes in the stress-strain state of the sections of the earth’s crust of offshore zones near the developed oil and gas fields caused by hydrocarbon recovery, bypass water injection and other artificial influences on the hydrocarbon reservoir;
- выбора экологически безопасных режимов эксплуатации месторождений;- the choice of environmentally sound modes of field exploitation;
- прогноза развития деформаций земной коры и наведенной сейсмичности;- prediction of the development of crustal deformations and induced seismicity;
- прогноза небольших местных землетрясений, опасных повреждением скважин, нефтяных платформ/подводных трубопроводов;- prediction of small local earthquakes hazardous to damage to wells, oil platforms / subsea pipelines;
- исследования месторождений морских газогидратов.- research of deposits of marine gas hydrates.
Применение предлагаемой заякоренной профилирующей подводной обсерватории позволит проводить исследования в придонной области океана на новом качественном уровне, дающем возможность не только регистрировать геофизические, гидрохимические, гидрофизические и гидроакустические параметры, но и оценивать взаимосвязи между этими параметрами, а также выявлять сейсмических, геодеформационных, геохимических, гидрофизических предвестников катастрофических землетрясений, очаги которых находятся под дном океана, и тем самым существенно повысить точность прогноза землетрясений и цунами.The use of the proposed anchored profiling underwater observatory will make it possible to conduct research in the near-bottom region of the ocean at a new qualitative level, making it possible not only to record geophysical, hydrochemical, hydrophysical and hydroacoustic parameters, but also to evaluate the relationships between these parameters, as well as to identify seismic, geodeformation, geochemical, hydrophysical harbingers of catastrophic earthquakes, the foci of which are under the ocean floor, and thereby significantly Sit the accuracy of prediction of earthquakes and tsunamis.
Кроме того, применение предлагаемой конструкции заякоренной профилирующей подводной обсерватории позволяет также осуществлять контроль изменений напряженно-деформированного состояния участков земной коры шельфовых зон вблизи разрабатываемых месторождений нефти и газа, вызванных извлечением углеводородов, законтурной закачкой воды и другими искусственными воздействиями на углеводородный пласт, прогнозировать небольшие местные землетрясения, опасные повреждением скважин, нефтяных платформ/подводных трубопроводов, прогнозировать аварийные ситуации, тем самым способствовать снижению экологической опасности при эксплуатации морских промышленных объектов.In addition, the application of the proposed design of the anchored profiling underwater observatory also allows monitoring changes in the stress-strain state of the sections of the earth’s crust of shelf zones near the developed oil and gas fields caused by hydrocarbon recovery, bypass water injection and other artificial influences on the hydrocarbon reservoir, and to predict small local earthquakes hazardous to damage to wells, oil platforms / subsea pipelines, predicted s emergency situations, thus help to reduce environmental risk in the operation of offshore industrial facilities.
Реализация устройства технической сложности не представляет, так как устройство реализовано на серийно выпускаемых датчиках и элементах микроэлектроники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию патентоспособности "промышленная применимость".The implementation of the device is not of technical complexity, since the device is implemented on commercially available sensors and elements of microelectronics, which allows us to conclude that the claimed technical solution meets the patentability condition "industrial applicability".
Источники информацииInformation sources
1. Патент RU №2270464.1. Patent RU No. 2270464.
2. Патент RU№2276388.2. Patent RU№2276388.
3. Патент RU №2294000.3. Patent RU No. 2294000.
4. Башилов И.П. и др. Донные геофизические обсерватории: методы конструирования и области применения / Научное приборостроение, 2008, т. 18, №2, с. 93-95.4. Bashilov I.P. and other Bottom Geophysical Observatories: design methods and applications / Scientific Instrumentation, 2008, v. 18, No. 2, p. 93-95.
5. Патент RU 2009116092 А, 20.11.2010.5. Patent RU 2009116092 A, 11.20.2010.
6. Подводная геофизическая обсерватория / ОКБ ОТ РАН / 2-я Международная специализированная выставка «SIMEXPO - Научное приборостроение». - М., 13.10.2008.6. Underwater Geophysical Observatory / Design Bureau of OT RAS / 2nd International Specialized Exhibition "SIMEXPO - Scientific Instrument Making". - M., October 13, 2008.
7. Патент RU №2331876 С2, 20.08.2008.7. Patent RU No. 2331876 C2, 08.20.2008.
8. Патент ЕР №0519031.8. Patent EP No. 0519031.
9. Патент NO №911639.9. Patent NO No. 911639.
10. Патент ЕР №0516662.10. EP patent No. 0516662.
11. Средства и методы океанологических исследований. Смирнов Г.В., Еремеев В.Н., Агеев М.Д. и др. - М., Наука, 2005.11. Means and methods of oceanological research. Smirnov G.V., Eremeev V.N., Ageev M.D. et al. - M., Nauka, 2005.
12. Патент AU №2002100749, 04.09.2002.12. Patent AU No. 2002100749, 09/04/2002.
13. Патент RU №2388950 С1.13. Patent RU No. 2388950 C1.
14. Патент RU №2468395 С1, 27.11.2012.14. Patent RU No. 2468395 C1, 11.27.2012.
15. Заякоренная профилирующая океанская обсерватория / А.Г. Островский, А.Г. Зацепин, В.Н. Иванов и др. // Подводные исследования и робототехника, 2009, №2 (8), с. 50-59.15. Anchored profiling ocean observatory / A.G. Ostrovsky, A.G. Zatsepin, V.N. Ivanov et al. // Underwater Research and Robotics, 2009, No. 2 (8), p. 50-59.
16. Патент RU №2545159 С1, 27.03.2015.16. Patent RU No. 2545159 C1, 03/27/2015.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015149139A RU2617525C1 (en) | 2015-11-16 | 2015-11-16 | Anchored profiling underwater observatory |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015149139A RU2617525C1 (en) | 2015-11-16 | 2015-11-16 | Anchored profiling underwater observatory |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2617525C1 true RU2617525C1 (en) | 2017-04-25 |
Family
ID=58643287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015149139A RU2617525C1 (en) | 2015-11-16 | 2015-11-16 | Anchored profiling underwater observatory |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2617525C1 (en) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108189969A (en) * | 2017-12-22 | 2018-06-22 | 国家海洋局第海洋研究所 | A kind of deep-sea anchor system submerged buoy system based on satellite communication real-time data transmission |
| CN108423126A (en) * | 2018-02-26 | 2018-08-21 | 同济大学 | Self-powered ocean solid online observation system |
| CN108945310A (en) * | 2018-07-26 | 2018-12-07 | 国家海洋局第海洋研究所 | Thermohaline section plotter and method is laid under a kind of Arctic pack |
| CN109398618A (en) * | 2018-12-04 | 2019-03-01 | 中国海洋大学 | A kind of wirerope single-direction and dual-direction control device and buoy platform applied to wave energy profile buoy |
| CN110116785A (en) * | 2019-04-30 | 2019-08-13 | 中国人民解放军海军工程大学 | Floatable hydrospace detection device and its Detection location platform localization method can be positioned |
| DE102018103421A1 (en) * | 2018-02-15 | 2019-08-22 | Testo SE & Co. KGaA | data logger |
| CN111208269A (en) * | 2020-03-04 | 2020-05-29 | 中国海洋大学 | A low-cost offshore aquaculture water quality monitoring system and method |
| CN113189643A (en) * | 2021-04-30 | 2021-07-30 | 西安石油大学 | Coupling system for seismic oscillation and water flow excitation of hydraulic gate and synthetic method |
| CN113640745A (en) * | 2020-05-11 | 2021-11-12 | 中国船舶重工集团公司第七六研究所 | Multifunctional long baseline navigation positioning method and system based on submerged buoy integrated platform |
| CN114212192A (en) * | 2022-02-23 | 2022-03-22 | 山东省海洋资源与环境研究院(山东省海洋环境监测中心、山东省水产品质量检验中心) | A submersible buoy for multi-scale simultaneous observation of marine dynamic environment |
| RU2822208C1 (en) * | 2023-12-05 | 2024-07-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук | Device for taking vertical temperature section in water medium |
| CN118670931A (en) * | 2024-06-06 | 2024-09-20 | 中国海洋大学 | Dynamic monitoring device for three-dimensional structure of high-diffusivity sediment plume in marine environment |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2545159C1 (en) * | 2014-03-28 | 2015-03-27 | Нина Владимировна Червякова | Anchored profiling underwater observatory |
| RU2546784C2 (en) * | 2013-06-06 | 2015-04-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Underwater observatory |
-
2015
- 2015-11-16 RU RU2015149139A patent/RU2617525C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2546784C2 (en) * | 2013-06-06 | 2015-04-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Underwater observatory |
| RU2545159C1 (en) * | 2014-03-28 | 2015-03-27 | Нина Владимировна Червякова | Anchored profiling underwater observatory |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Островский А.Г. и др. Роботизированная профилирующая океанологическая обсерватория "Аквалог" / Морские информационно-управляющие системы, 2014, N1(4), стр.70-79. * |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108189969A (en) * | 2017-12-22 | 2018-06-22 | 国家海洋局第海洋研究所 | A kind of deep-sea anchor system submerged buoy system based on satellite communication real-time data transmission |
| DE102018103421A1 (en) * | 2018-02-15 | 2019-08-22 | Testo SE & Co. KGaA | data logger |
| CN108423126A (en) * | 2018-02-26 | 2018-08-21 | 同济大学 | Self-powered ocean solid online observation system |
| CN108945310A (en) * | 2018-07-26 | 2018-12-07 | 国家海洋局第海洋研究所 | Thermohaline section plotter and method is laid under a kind of Arctic pack |
| CN109398618A (en) * | 2018-12-04 | 2019-03-01 | 中国海洋大学 | A kind of wirerope single-direction and dual-direction control device and buoy platform applied to wave energy profile buoy |
| CN110116785B (en) * | 2019-04-30 | 2024-01-26 | 中国人民解放军海军工程大学 | Positioning sinking-floating type ocean detection device and detection positioning platform positioning method thereof |
| CN110116785A (en) * | 2019-04-30 | 2019-08-13 | 中国人民解放军海军工程大学 | Floatable hydrospace detection device and its Detection location platform localization method can be positioned |
| CN111208269A (en) * | 2020-03-04 | 2020-05-29 | 中国海洋大学 | A low-cost offshore aquaculture water quality monitoring system and method |
| CN113640745A (en) * | 2020-05-11 | 2021-11-12 | 中国船舶重工集团公司第七六研究所 | Multifunctional long baseline navigation positioning method and system based on submerged buoy integrated platform |
| CN113189643A (en) * | 2021-04-30 | 2021-07-30 | 西安石油大学 | Coupling system for seismic oscillation and water flow excitation of hydraulic gate and synthetic method |
| CN113189643B (en) * | 2021-04-30 | 2023-08-25 | 西安石油大学 | Coupling system for earthquake motion and water flow excitation of hydraulic gate and synthesis method |
| CN114212192A (en) * | 2022-02-23 | 2022-03-22 | 山东省海洋资源与环境研究院(山东省海洋环境监测中心、山东省水产品质量检验中心) | A submersible buoy for multi-scale simultaneous observation of marine dynamic environment |
| CN114212192B (en) * | 2022-02-23 | 2022-05-13 | 山东省海洋资源与环境研究院(山东省海洋环境监测中心、山东省水产品质量检验中心) | A submersible buoy for multi-scale simultaneous observation of marine dynamic environment |
| RU2822208C1 (en) * | 2023-12-05 | 2024-07-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук | Device for taking vertical temperature section in water medium |
| RU2822208C9 (en) * | 2023-12-05 | 2024-08-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук | Device for taking vertical temperature section in water medium |
| CN118670931A (en) * | 2024-06-06 | 2024-09-20 | 中国海洋大学 | Dynamic monitoring device for three-dimensional structure of high-diffusivity sediment plume in marine environment |
| RU2834079C1 (en) * | 2024-08-12 | 2025-02-03 | Акционерное общество "ЮНИКОМПЕКС" | Active floating self-contained data logger |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2617525C1 (en) | Anchored profiling underwater observatory | |
| RU2431868C1 (en) | Method for seismic exploration when searching for hydrocarbons and seismic system for realising said method | |
| CN110422281B (en) | Ocean Internet of things intelligent buoy, water surface or underwater target detection system and method thereof | |
| Favali et al. | Seafloor observatory science: A review | |
| Sousa-Lima et al. | A review and inventory of fixed autonomous recorders for passive acoustic monitoring of marine mammals | |
| US5691957A (en) | Ocean acoustic tomography | |
| WO2022257429A1 (en) | Submarine optical fiber four-component seismic instrument system and data collection method thereof | |
| RU2438149C2 (en) | Independent bottom station for seismic observations | |
| Sutton et al. | Ocean-bottom seismic observatories | |
| RU2433425C2 (en) | Method for seismic prospecting hydrocarbons and method of determining attitude of producing formations on hydrocarbons and seismic station for realising said method | |
| RU2436134C1 (en) | Method for rapid investigation of atmosphere, earth's surface and ocean | |
| CN202093655U (en) | Underwater geological disaster monitoring system | |
| RU2554283C1 (en) | Small-size bottom seismic module | |
| RU2545159C1 (en) | Anchored profiling underwater observatory | |
| RU111691U1 (en) | BOTTOM MODULE OF SEISMIC STATION | |
| CN207601336U (en) | Magnetic field monitors system | |
| CN118884563A (en) | A high-precision, anti-interference seabed electromagnetic seismic joint exploration system and method | |
| RU2348950C1 (en) | Underwater observatory | |
| RU2468395C1 (en) | Underwater observatory | |
| Shinohara et al. | Deep-sea borehole seismological observatories in the western Pacific: temporal variation of seismic noise level and event detection | |
| RU2435180C1 (en) | Underwater geophysical station | |
| RU2546784C2 (en) | Underwater observatory | |
| Hello et al. | New versatile autonomous platforms for long-term geophysical monitoring in the ocean | |
| RU2447466C2 (en) | Hydrochemical bottom observatory | |
| Wenbin et al. | Experimental study on the measurement of water bottom vibration induced by underwater drilling blasting |