一种双探针深海海底地层声速监测装置

本发明涉及海底地层勘探技术，特别涉及双探针深海海底地层声速监测装置，该装置能监测深海海底地层的声速声音衰减数据。

背景技术：

1、海岸动态的活跃性会导致海洋沉积环境的多样化和海底地质的不稳定性，对海洋资源开发和海上工程建设的潜在威胁。随着对海洋资源开发的不断扩大，海上工程建设的日益增多，在进行海洋开发和工程建设前，一定要对这些地区的灾害地质因素的种类、性质、特征及分布等情况作详细的调查研究，并作出客观评价，以便减少或避免损失。否则，在全然不了解建设区域灾害地质背景的情况下进行大规模的开发和建设，会因地质灾害的发生，而造成巨大的经济损失。

2、在浅海海底地层勘探领域，目前通常使用浅海剖面仪进行数据采集，但因其设备自身条件限制无法用于深海领域。目前尚未见到针对深海提出的专门适用的海底地层勘探技术的业内公开报道。

3、鉴于此，本发明提出双探针深海海底地层声速监测装置，以解决深海海底地层勘探问题，为深海研究工作打下良好基础。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种用于深海海底地层勘探的双探针深海海底地层声速监测装置。

2、为解决技术问题，本发明的解决方案是：

3、提供一种双探针深海海底地层声速监测装置，包括框架；该装置包括两根竖向平行布置的探针，以及贯入拔出机构、液压油箱、液压及电子控制舱；其中，探针是由多个模块化结构依次连接而成的杆状部件；模块化结构中至少包括3个钻杆模块、1个水听器模块和1个换能器模块，相邻的水听器模块和/或换能器模块之间以钻杆模块间隔，在首尾两个钻杆模块的端部分别设置尖锥和尾部线缆接口；每个探针各配备了一套贯入拔出机构，用于将探针竖向贯入海底地层或从地层中拔出；每套贯入拔出机构包括四个夹紧油缸和一个贯入油缸，夹紧油缸分为两组且位于探针的不同高度，同组的两个夹紧油缸对向布置且其活塞杆保持同轴；在夹紧油缸的活塞杆末端设有抓手，抓手的形状适配探针表面且两者相接触；其中第一组夹紧油缸与框架固定连接，第二组夹紧油缸与安装在竖向滑轨上的滑块固定连接；该滑块还与贯入油缸的活塞杆相连，后者与滑轨保持平行；所述液压及电子控制舱固定在框架上，探针的尾部线缆接口通过线缆接至液压及电子控制舱，液压油箱及各夹紧油缸、贯入油缸分别通过液压油管接至液压及电子控制舱。

4、作为本发明的优选方案，所述模块化结构中的水听器模块和换能器模块的外形均呈圆杆状，钻杆模块为中空圆管状；相邻的模块化结构之间通过螺钉实现刚性连接；水听器模块和/或换能器模块之间通过布置在钻杆模块中的水密接插缆实现柔性连接。

5、作为本发明的优选方案，所述模块化结构至少包括5个钻杆模块、2个水听器模块和2个换能器模块；其中，水听器模块相邻地布置在探针中间，换能器模块布置在水听器模块的外侧两端。

6、作为本发明的优选方案，所述抓手具有圆弧状外缘，能与探针的外缘紧密贴合。

7、作为本发明的优选方案，在框架上设有垂直于探针的水平安装板；所述第一组夹紧油缸通过螺钉紧固在水平安装板上，后者通过螺钉与框架固定连接。

8、作为本发明的优选方案，在框架上固定设置两个竖向滑轨，每个滑轨上分别活动安装一个滑块；一个水平角铁通过螺钉同时固定在两个滑块上，所述第二组夹紧油缸通过螺钉紧固安装在水平角铁上；所述贯入油缸通过螺钉与框架固定连接。

9、作为本发明的优选方案，所述第一组夹紧油缸的安装高度低于第二组夹紧油缸。

10、作为本发明的优选方案，所述框架包括设有水泥配重块的底部平台，所述液压油箱、液压及电子控制舱分别通过螺钉固定在底部平台上。

11、作为本发明的优选方案，所述液压及电子控制舱的内部设有电源、主控板和多组液压阀组，在主控板上设有信号处理与控制模块，连接探针的线缆通过水密接口接至该模块；液压油箱及各夹紧油缸、贯入油缸分别通过液压油管接至对应的液压阀组，各液压阀组分别通过线缆连接至信号处理及控制模块。

12、作为本发明的优选方案，在主控板上设有通讯模块，信号处理及控制模块与通讯模块之间电连接，外部线缆通过水密接口连接通讯模块和位于母船上的主控电脑；或者，在主控板上设有单片机与存储设备，所述信号处理及控制模块、存储设备与单片机之间为电连接。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、1、本发明的装置将水听器和换能器放置于左、右双探针中，能避免单探针既发声又接收容易受到干扰的缺点。

15、2、本发明在配置多个水听器模块时，可以利用一个换能器发出声波两个水听器来采集声波的方式，使得采集的深海地层信息更加精准。

16、3、本装置采用模块化方式连接的探针，在左、右探针中可加入多个不同频段的换能器，以测试不同频率声波在地层中的传播情况；因为采用了模块化的连接方式，方便安装和维修更换。

17、4、本装置采用特别设计的贯入拔出机构，利用一个短行程的贯入油缸即可完成较长长度的探针对海底地层的贯入及拔出。

18、5、本装置将水泥配重块、液压油箱、液压及电子控制舱放置于框架的底层上，装置整体重心、浮心稳定，以增加装置在坐底及探针钻入过程中的稳定性。

19、6、本发明方便携带和布放，简单便捷操作成本低，具有较强的科研效益，并可适用于全海深海域，通过双探针对海底地层进行勘探，为后续研究工作的展开打下良好的基础。

技术特征：

1.一种双探针深海海底地层声速监测装置，包括框架；其特征在于，该装置包括两根竖向平行布置的探针，以及贯入拔出机构、液压油箱、液压及电子控制舱；其中，

2.根据权利要求1所述的双探针深海海底地层声速监测装置，其特征在于，所述模块化结构中的水听器模块和换能器模块的外形均呈圆杆状，钻杆模块为中空圆管状；相邻的模块化结构之间通过螺钉实现刚性连接；水听器模块和/或换能器模块之间通过布置在钻杆模块中的水密接插缆实现柔性连接。

3.根据权利要求1所述的双探针深海海底地层声速监测装置，其特征在于，所述模块化结构至少包括5个钻杆模块、2个水听器模块和2个换能器模块；其中，水听器模块相邻地布置在探针中间，换能器模块布置在水听器模块的外侧两端。

4.根据权利要求1所述的双探针深海海底地层声速监测装置，其特征在于，所述抓手具有圆弧状外缘，能与探针的外缘紧密贴合。

5.根据权利要求1所述的双探针深海海底地层声速监测装置，其特征在于，在框架上设有垂直于探针的水平安装板；所述第一组夹紧油缸通过螺钉紧固在水平安装板上，后者通过螺钉与框架固定连接。

6.根据权利要求1所述的双探针深海海底地层声速监测装置，其特征在于，在框架上固定设置两个竖向滑轨，每个滑轨上分别活动安装一个滑块；一个水平角铁通过螺钉同时固定在两个滑块上，所述第二组夹紧油缸通过螺钉紧固安装在水平角铁上；所述贯入油缸通过螺钉与框架固定连接。

7.根据权利要求1所述的双探针深海海底地层声速监测装置，其特征在于，所述第一组夹紧油缸的安装高度低于第二组夹紧油缸。

8.根据权利要求1所述的双探针深海海底地层声速监测装置，其特征在于，所述框架包括设有水泥配重块的底部平台，所述液压油箱、液压及电子控制舱分别通过螺钉固定在底部平台上。

9.根据权利要求1所述的双探针深海海底地层声速监测装置，其特征在于，所述液压及电子控制舱的内部设有电源、主控板和多组液压阀组，在主控板上设有信号处理与控制模块，连接探针的线缆通过水密接口接至该模块；液压油箱及各夹紧油缸、贯入油缸分别通过液压油管接至对应的液压阀组，各液压阀组分别通过线缆连接至信号处理及控制模块。

10.根据权利要求9所述的双探针深海海底地层声速监测装置，其特征在于，在主控板上设有通讯模块，信号处理及控制模块与通讯模块之间电连接，外部线缆通过水密接口连接通讯模块和位于母船上的主控电脑；或者，在主控板上设有单片机与存储设备，所述信号处理及控制模块、存储设备与单片机之间为电连接。

技术总结
本发明涉及海底地层勘探技术，旨在提供一种双探针深海海底地层声速监测装置。在该装置的框架上设有贯入拔出机构、液压油箱、液压及电子控制舱，以及两根竖向平行布置的探针；探针由多个模块化结构依次连接而成的杆状部件，包括钻杆模块、水听器模块和换能器模块，相邻的水听器模块和/或换能器模块之间以钻杆模块间隔，在首尾两个钻杆模块的端部分别设置尖锥和尾部线缆接口；每个探针各配备一套贯入拔出机构。本发明将水听器和换能器放置于左、右双探针中，能避免单探针既发声又接收容易受到干扰的缺点。模块化的探针可装配多个不同频段的换能器，也方便安装和维修更换。贯入拔出机构能以较短行程执行贯入拔出动作。

技术研发人员：陈家旺,郭进,金章勇,任雪玉,周朋,高峰,林渊
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13