Способ геофизической разведки на акваториях, покрытых льдом
Владельцы патента RU 2436129:
Учреждение Российской академии наук Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН (RU)
Изобретение относится к области сейсмических исследований. Сущность: генерируют сейсмоакустический сигнал посредством источника (3), установленного на днище подводной лодки (1). Регистрируют отраженную от структур дна (7) сейсмоакустическую волну на поверхности льда (6) с помощью одного или нескольких лазерных интерферометров. Лазерные интерферометры расположены на летательном аппарате (2), перемещающемся синхронно с подводной лодкой (1). При этом диаметры расфокусированных лучей лазерных интерферометров на поверхности льда (6) имеют диаметр, равный половине длины волны сейсмического сигнала, распространяющегося в водной среде. Пятна (5) интерферометров расположены в виде круга. Число пятен определяется необходимым разрешением исследовательского комплекса. Технический результат: повышение производительности исследований водных акваторий. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Настоящее изобретение относится к области геофизики, к разделу сейсмческих исследований.
Известен способ геофизической разведки на водных акваториях, покрытых льдом, заключающийся в буксировке сейсмической косы в коридоре, проложенном ледоколом, и выпуске ее через днище судна (1). Данный способ чрезвычайно затратен и не позволяет получить качественную информацию о полезных ископаемых, расположенных подо дном.
Целью предлагаемого изобретения является повышение производительности (скорости) исследования водных акваторий и существенное удешевление работ. Поставленная цель достигается тем, что регистрируют отраженную сейсмоакустическую волну на поверхности льда водного бассейна с помощью лазерных интерферометров, расположенных на летательном аппарате, перемещающемся синхронно с подводной лодкой, на которой установлен сейсмоакустический излучатель. Диаметры расфокусированных лучей лазерных интерферометров, установленных на летательном аппарате, на поверхности льда равны половине длины волны сейсмического сигнала, распространяющегося в водной среде, и их пятна расположены в форме круга, число пятен на котором определяется необходимым разрешением исследовательского комплекса. Синхронное передвижение подводной лодки и летательного аппарата обеспечивают излучением с подводной лодки когерентного акустического сигнала излучателем, расположенным на верху подлодки, и регистрацией его на поверхности льда перпендикулярно направленным лучом лазерного интерферометра, пятно которого на поверхности льда превышает линейные размеры подводной лодки. Кроме перечисленных особенностей, когерентный сигнал с подводной лодки прерывают синхронно с импульсом излучения сейсмоакустического сигнала и эти промежутки используют в качестве синхроимпульсов для дешифровки отраженных сейсмических волн.
В варианте способа источник сейсмоакустического сигнала буксируют за подводной лодкой, а для сигнала сопровождения используют излученный сейсмоакустический сигнал, при этом для регистрации отраженного сейсмического сигнала используют один лазерный интерферометр, пятно которого на поверхности льда имеет диаметр, превышающий длину волны сейсмического излучателя в 20-50 раз.
Возможность реализации способа.
На фиг.1 и 2 показана схема реализации предлагаемого способа. Подводная лодка 1, перемещаясь подо льдом 6, генерирует сейсмические сигналы излучателем 3, установленным на ее днище. Одновременно с помощью излучателя 4, установленного на рубке, она вырабатывает «координатный» когерентный сигнал, распространяющийся к поверхности. Для глубины 50-200 м это может быть сигнал частотой 10-15 Гц. Такой сигнал без труда проникает через толщу льда и надежно регистрируется на его поверхности. Сейсмические сигналы, отраженные от донных структур, также регистрируются на поверхности льда в точках 5. Собственно, точки 5 представляют собой эквивалент сейсмоприемников сейсмической косы. Расположение пятен лазерных интерферометров на поверхности льда показано на фиг.2.
Для отраженного импульсного сейсмического сигнала толщина льда в 1-3 м хотя и ослабляет его, но не является препятствием для его регистрации. Снятие акустического сигнала с помощью отраженного лазерного луча до расстояния в несколько сотен метров известно из (2). Практически идеально белый цвет ледовой поверхности значительно упрощает реализацию данного способа.
Поскольку поверхность льда является не идеально ровной, перемещение вертолета над ней будет вносить значительные помехи в сигнал находящихся на вертолете лазерных интерферометров. Однако подобные помехи устраняются тщательной фильтрацией. Здесь значительное влияние оказывает размер пятен лазерных интерферометров: чем больше их размер, тем меньше помехи. Кроме того, реперный сигнал (пропадание когерентного сигнала), помимо возможности собственно работать способу, также может оказать значительную услугу при корреляционной фильтрации сигналов. Расположение пятен лазерных интерферометров в виде круга позволяет за счет фазового анализа сигнала значительно повысить разрешение метода при исследовании донных структур. В то же время, при значительной неровности льда целесообразно иметь на борту вертолета только один лазерный интерферометр, но диаметр его пятна должен превышать длину волны центральной частоты спектра сейсмоакустического сигнала в 20-50 раз.
Такая методика исследования геологических структур подо дном исследуемого бассейна позволит значительно увеличить помехоустойчивость способа, но при этом теряется его разрешающая способность в отношении структурного анализа пород, образующих дно. Поскольку длительность сейсмического сигнала составляет, как правило, не более 20-50 мс, прерывание на такой срок когерентного сигнала, имеющего соизмеримый период, не даст надежного выделения синхроимпульса для анализа сейсмического сигнала. Целесообразно увеличить его до значения 0,3-0,5 с.
На фиг.1, 2 позицией 2 обозначен летательный аппарат, позицией 6 - лед, позицией 7 - дно, позицией 8 - положение луча лазерного интерферометра когерентного сигнала.
Источники информации
1. Патент России №2317572, 20.02.2008.
2. Заявка на выдачу патента №2007107922, 10.09.2008.
1. Способ геофизической разведки на акваториях, покрытых льдом, заключающийся в буксировке подо льдом источника сейсмоакустического сигнала и регистрации сейсмических волн, отраженных от геологических структур дна, отличающийся тем, что регистрируют отраженную сейсмоакустическую волну на поверхности льда водного бассейна с помощью одного или нескольких лазерных интерферометров, расположенных на летательном аппарате, перемещающемся синхронно с подводной лодкой, на которой установлен сейсмоакустический излучатель, при этом диаметры расфокусированных лучей лазерных интерферометров, установленных на летательном аппарате, на поверхности льда имеют диаметр, равный половине длины волны сейсмического сигнала, распространяющегося в водной среде, и их пятна расположены в виде круга, число пятен на котором определяется необходимым разрешением исследовательского комплекса.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что синхронное передвижение подводной лодки и летательного аппарата обеспечивают излучением с лодки когерентного акустического сигнала излучателем, расположенным на верху подводной лодки, и регистрацией его на поверхности льда перпендикулярно направленным лучом лазерного интерферометра, при этом когерентный сигнал с подводной лодки прерывают синхронно с импульсом излучения сейсмического сигнала и эти промежутки используют в качестве синхроимпульсов для дешифровки отраженных сейсмических волн.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что источник сейсмического сигнала буксируют за подводной лодкой, а для сигнала сопровождения используют сигнал сейсмоакустического излучателя, при этом для приема отраженного сейсмического сигнала используют один лазерный интерферометр, пятно которого на поверхности льда имеет диаметр, превышающий длину волны сейсмоакустического излучателя в 20-50 раз.
