Буксируемое устройство для измерения акустических характеристик морского грунта



Буксируемое устройство для измерения акустических характеристик морского грунта
Буксируемое устройство для измерения акустических характеристик морского грунта

 


Владельцы патента RU 2576352:

Открытое акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" (RU)

Использование: изобретение относится к области инженерных сейсмических исследований и может быть использовано в нефтяной промышленности для контроля состояния морского грунта в требуемой акватории. Сущность: в буксируемом устройстве для измерения акустических характеристик морского грунта, содержащем установленный на судне бортовой обрабатывающий модуль, связанный с судовым обрабатывающим модулем посредством кабеля-троса плавающий поверхностный модуль и подвешенный к нему на кабеле-тросе подводный модуль, оснащенный акустическими датчиками, причем плавающий поверхностный модуль оснащен приемником спутниковой системы местоопределения, плавающий поверхностный модуль выполнен в виде двух поплавковых платформ катамаранного типа, каждая из которых оснащена блоком накопления и передачи информации с приемником спутниковой системы местоопределения, подводный модуль с акустическими датчиками выполнен в виде двух гибких подводных кабельных антенн с разнесенными приемниками давления, закрепленных на соответствующих поплавковых платформах, при этом устройство снабжено буксируемым излучателем акустических импульсов, а выходы гибких подводных кабельных антенн соединены с соответствующими входами блоков накопления и передачи информации, выходы которых через соответствующие кабели-тросы соединены с бортовым обрабатывающим модулем. Технический результат: обеспечение возможности определения параметров морского грунта (гравийно-щебеночной отсыпки в окрестности морской платформы гравитационного типа) на основе его сейсмоакустического прозвучивания на исследуемой акватории. 2 ил.

 

Изобретение относится к области инженерных сейсмических исследований и может быть использовано в нефтяной промышленности для контроля состояния морского грунта в требуемой акватории, например для измерения акустических характеристик морского грунта и контроля гравийно-щебеночной отсыпки в окрестности морской буровой платформы гравитационного типа.

Известно буксируемое подводное устройство, содержащее механически соединенный с кабелем-буксиром и приемной гибкой протяженной буксируемой антенной (ГПБА) полый звукопрозрачный корпус, внутри которого размещена излучающая линейная гидроакустическая антенна, состоящая из соосных цилиндрических электроакустических преобразователей, при этом внутри полого звукопрозрачного корпуса размещены устройство электрического согласования, вход которого электрически соединен с излучающей линейной гидроакустической антенной, и блок первичной обработки сигналов, вход которого электрически соединен с приемной гибкой протяженной буксируемой антенной, при этом выходы устройства электрического согласования и блока первичной обработки сигналов электрически соединены с соответствующими жилами кабеля-буксира, причем устройство первичной обработки сигналов содержит предварительные усилители, входы которых электрически соединены с выходами приемных элементов ГПБА, и блок аналого-цифрового преобразования, вход которого соединен с выходами предварительных усилителей (Патент РФ №58226, МПК G01S 7/52 от 25.04.2006 г.).

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности из-за невозможности измерении скорости прохождения акустического сигнала по границе раздела - дно моря.

Известно буксируемое подводное устройство, содержащее полый звукопрозрачный корпус, механически соединенный в носовой части с многожильным кабелем-буксиром и в кормовой части с приемной гибкой протяженной буксируемой антенной, внутри которого размещены линейная излучающая гидроакустическая антенна, состоящая из соосных цилиндрических преобразователей, по крайней мере один рефлектор, причем как минимум один рефлектор расположен в верхней кормовой части звукопрозрачного корпуса так, что центральная проекция этого рефлектора с центром в центре линейной гидроакустической излучающей антенны на поверхности вода-воздух, образованная проектирующими лучами, проходящими через точки контура рефлектора, максимально удаленные от его центра, образует над приемной гибкой протяженной буксируемой антенной область тени для прямых отраженных от поверхности раздела вода-воздух акустических лучей, излученных линейной излучающей гидроакустической антенной. (Патент РФ №67288, МПК G01S 7/52 от 02.05.2007 г.)

Недостатком этого устройства также являются ограниченные функциональные возможности из-за невозможности измерении скорости прохождения акустического сигнала по границе раздела - дно моря.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) к предлагаемому устройству является буксируемое устройство для измерения акустических характеристик морского грунта, включающее установленный на судне бортовой обрабатывающий модуль и связанную с судовым обрабатывающим модулем посредством кабеля-троса комбинированную буйковую станцию, содержащую плавающий поверхностный модуль и подвешенный к нему на кабеле-тросе подводный модуль, оснащенный акустическими датчиками, причем плавающий поверхностный модуль выполнен в виде цилиндрического наборного поплавка, состоящего из секций-дисков и имеющего нулевую плавучесть, при этом плавающий поверхностный модуль оснащен радиолокационным отражателем и/или приемником спутниковой системы местоопределения (Патент РФ №13923, МПК В63В 22/06 от 26.01.2000 г.).

Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности из-за невозможности измерении скорости прохождения акустического сигнала по границе раздела - дно моря и, следовательно, невозможности измерения акустических характеристик морского грунта.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности измерения акустических и фильтрационно-емкостных характеристик морского грунта, например параметров гравийно-щебеночной отсыпки в окрестности морской платформы гравитационного типа на основе его сейсмо-акустического прозвучивания.

Технический результат достигается за счет того, что в буксируемом устройстве для измерения акустических характеристик морского грунта, содержащем установленный на судне бортовой обрабатывающий модуль, связанный с судовым обрабатывающим модулем посредством кабеля-троса плавающий поверхностный модуль и подвешенный к нему на кабеле-тросе подводный модуль, оснащенный акустическими датчиками, причем плавающий поверхностный модуль оснащен приемником спутниковой системы местоопределения, плавающий поверхностный модуль выполнен в виде двух поплавковых платформ катамаранного типа, каждая из которых оснащена блоком накопления и передачи информации с приемником спутниковой системы местоопределения, подводный модуль с акустическими датчиками выполнен в виде двух гибких подводных кабельных антенн с разнесенными приемниками давления, закрепленных на соответствующих поплавковых платформах, при этом устройство снабжено буксируемым излучателем акустических импульсов, а выходы гибких подводных кабельных антенн соединены с соответствующими входами блоков накопления и передачи информации, выходы которых через соответствующие кабели-тросы соединены с бортовым обрабатывающим модулем.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг. 1 представлен схематически общий вид устройства, а на Фиг. 2 представлена схема регистрации сейсмоакустических сигналов.

Устройство содержит установленный на судне 1 бортовой обрабатывающий модуль 2, буксируемый излучатель акустических импульсов 3, систему постановки-выборки 4, связанный с судовым обрабатывающим модулем 2 плавающий поверхностный модуль, выполненный в виде двух поплавковых платформ 5 и 6 катамаранного типа, каждая из которых оснащена блоком накопления и передачи информации 7 и 8 с приемником спутниковой системы местоопределения (не показан), и подвешенный к нему подводный модуль с акустическими датчиками, выполненный в виде двух гибких подводных кабельных антенн 9 и 10 с разнесенными приемниками давления, закрепленных на соответствующих поплавковых платформах 5 и 6, при этом выходы гибких подводных кабельных антенн 9 и 10 соединены с соответствующими входами блоков передачи накопления информации 7 и 8, выходы которых через соответствующие кабели-тросы 11 и 12 соединены с бортовым обрабатывающим модулем 2, причем расстояние между антенными частями 9 и 10 может изменяться за счет длин вытравленных кабелей-тросов 11 и 12.

Устройство работает следующим образом.

В процессе буксировки судном 1 поплавковых платформ катамаранного типа 5 и 6 с закрепленными на них гибкими кабельными антеннами 9 и 10 излучателем акустических импульсов 3 производится излучение акустических сигналов. Отраженные от дна акустические импульсы регистрируются двумя секциями антенны 9 и 10, передаются на блоки передачи информации 7 и 8 и далее через кабели-тросы 11 и 12 поступают на бортовой обрабатывающий модуль 2. При этом в зависимости от расстояния между гибкими кабельными антеннами 9 и 10, которое может изменяться в зависимости от степени натяжения кабелей-тросов 11 и 12, регистрируются волны, отраженные под разными углами от морской поверхности. Кроме волн, отраженных от самой поверхности, регистрируются также волны, отраженные от внутренних неоднородностей морского дна. Первой из этих неоднородностей является нижняя граница гравийно-щебеночной отсыпки. Гравийно-щебеночная отсыпка может рассмативаться как пористая проницаемая среда. Параметры гравийно-щебеночной отсыпки отличаются от нижележащего грунта как по скоростям продольных и поперечных волн и средней плотности, так и по таким специфическим параметрам, как пористость и проницаемость. Далее в блоках 7 и 8 преобразуют сигналы кабельных антенн 9 и 10 в цифровую форму, передают эти сигналы через кабели-тросы 11 и 12 на бортовой обрабатывающий модуль 2 в виде сейсмограмм. Бортовой обрабатывающий модуль 2 осуществляет специальную обработку полученных сейсмограмм с выделением отраженных от поверхности морского грунта волн различных типов и на этой основе определяет толщину, упругие и фильтрационно-емкостные параметры гравийно-щебеночной отсыпки. В морском грунте могут распространяться два типа продольных волн, а также поперечная волна. Продольные волны первого и второго родов отличаются относительным направлением движения твердой и жидкой фаз, составляющих пористую среду. На низких частотах в продольной волне первого рода движение твердой и жидкой фаз является синфазным, а в продольной волне второго рода (волне Био) - противофазным, поэтому в первых приходах поля отраженных волн наряду с продольной волной, отраженной от верхней границы гравийно-щебеночной отсыпки, будет также присутствовать продольная волна, отраженная от ее нижней границы, а также обменные волны, которые сгенерировались на верхней границе слоя и распространялись в нем в виде поперечных волн и продольных волн второго рода. Чтобы иметь возможность разделить различные отражения, приходящие от нижней границы пористого проницаемого слоя, и не путать их с отражениями от нижележащих неоднородностей, используются изменения в фазовых задержках между приходами волн различных типов и их относительными амплитудами при различных углах падения, для чего используются две кабельные антенны 9 и 10, разнесенные на различное расстояние от источника акустических импульсов 3.

Буксируемое устройство для измерения акустических характеристик морского грунта, содержащее установленный на судне бортовой обрабатывающий модуль, связанный с судовым обрабатывающим модулем посредством кабеля-троса плавающий поверхностный модуль и подвешенный к нему на кабеле-тросе подводный модуль, оснащенный акустическими датчиками, причем плавающий поверхностный модуль оснащен приемником спутниковой системы местоопределения, отличающееся тем, что плавающий поверхностный модуль выполнен в виде двух поплавковых платформ катамаранного типа, каждая из которых оснащена блоком накопления и передачи информации с приемником спутниковой системы местоопределения, подводный модуль с акустическими датчиками выполнен в виде двух гибких подводных кабельных антенн с разнесенными приемниками давления, закрепленных на соответствующих поплавковых платформах, при этом устройство снабжено буксируемым излучателем акустических импульсов, а выходы гибких подводных кабельных антенн соединены с соответствующими входами блоков накопления и передачи информации, выходы которых через соответствующие кабели-тросы соединены с бортовым обрабатывающим модулем.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к комплексам для проведения гидро- и геоакустических исследований. Сущность: комплекс содержит надводную аппаратуру (1), а также установленные на дне коммутатор (3) и мультилинейные кабельные антенны с приемниками (5) давления.

Изобретение относится к области гидроакустической техники и может быть использовано в составе оборудования, обеспечивающего получение изображения рельефа дна в реальном масштабе времени.
Изобретение относится к устройствам для проведения донных сейсмических исследований. Сущность: устройство содержит блок из трех взаимно перпендикулярных сейсмических приемников с полосой пропускания 0,01-20 Гц, цифровой регистратор сейсмических сигналов в диапазоне 0,033-50 Гц, гидрофон, измеритель давления, источник питания, балласт, размыкатель балласта, выполненный с возможностью управления по гидроакустическому каналу связи с борта судна.
Изобретение относится к донным станциям для проведения сейсмических исследований. Сущность: донная станция выполнена в виде установленного на дне акватории глубоководного самовсплывающего носителя геофизической аппаратуры, соединенного с бортовым вычислительным модулем, установленным на борту судна.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для проведения морских сейсморазведочных работ в районах, покрытых льдом. Скег установлен от кормы буксирующего судна и продолжается ниже ватерлинии.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в системах радиогидрологических буев для измерения пеленга на источник звука или в гибких буксируемых антеннах.

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано при краткосрочном прогнозировании землетрясений. Сущность изобретения заключается в том, что для выявления активизации региональных деформационных процессов, которая вызвана, в том числе, подготовкой сильных землетрясений, применена система регистрации геоакустической эмиссии в диапазоне частот от 0.1 Гц до 10-20 кГц, включающая пьезокерамический гидрофон, установленный у дна естественных и искусственных водоемов.

Изобретение относится к области морской геофизической разведки и может быть использовано для поиска полезных ископаемых на шельфе морей арктического региона. Согласно заявленному предложению морское дно облучают при помощи гидроакустического излучателя или системы излучателей, формирующих направленное в дно излучение звука (1), установленного на неавтономном подводном аппарате, выпускаемом с помощью несущего троса из шахты в днище судна-носителя (4), или установленного на выдвигаемой из шахты в днище судна-носителя разборной ферме (9).

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для проведения морских сейсморазведочных работ. При сейсмической разведке в покрытой льдом воде буксируемые косы буксируют позади судна ниже поверхности воды, чтобы избежать столкновения со льдом.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ для обнаружения месторождений нефти и газа. Предложены способ и устройство для морской сейсмической разведки с использованием одного или более перемещающихся морских сейсмических вибраторов.

Изобретение относится к области геофизики и может применяться при проведении работ в морской сейсморазведке на нефть и газ. Работа заявленного устройства основана на использовании сил отталкивания, возникающих в источнике возбуждения импульса силы, расположенном в герметичном корпусе, и передающихся на исследуемую среду в виде импульсов давления, возбуждая в ней упругие колебания в нужном направлении. Величина импульсов давления и направление распространения упругих колебаний обеспечивается тем, что за счет выполнения герметичного корпуса соответствующей формы окружающая водная среда используется в качестве опорной поверхности, создающей сопротивление перемещению герметичного корпуса в направлении поверхности водной среды. Устройство содержит плавающее средство, герметичный корпус, в котором размещен источник возмущающих импульсов, лебедку. При этом герметичный корпус выполнен из двух частей, имеющих возможность взаимного перемещения вдоль вертикальной оси в противоположные относительно друг друга стороны, а верхняя поверхность корпуса значительно превосходит по площади его нижнюю поверхность. Технический результат - повышение качества получаемой информации. 2 ил.

Изобретение относится к области сейсморазведки месторождений нефти и газа и может быть использовано при исследованиях в переходных (транзитных) зонах. Предложенный способ включает бурение скважины и погружение в скважину пневмоисточника возбуждения сейсмосигналов, расположенного внутри шнековой буровой штанги. Пневмоисточник в подготовленную скважину подается посредством штанги задавливателя с максимальной силой давления на штангу до 3000 кгс (регулируемая). Причем пневмоисточник непосредственно закреплен на штанге задавливателя. Также заявлено устройство, содержащее машину-амфибию, буровую шнековую установку и пневмоисточник. Буровая шнековая установка представляет собой единую конструкцию с узлом задавливателя пневмоисточника, расположенным на лафете на подвижном основании. Технический результат - расширение функциональных возможностей при эксплуатации и обслуживании устройства, а также скорость, качество и экологическая безопасность проведения сейсмических исследований в зонах, ранее не доступных для ведения любых сейсморазведочных работ. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области океанологии, в частности сейсмологии и гидробиологии, и может быть использовано для экспресс-оценки повышенной геофизической активности в морских акваториях, приводящей к землетрясениям. Для этого в акватории, подлежащей исследованию, отбирают исходные пробы планктона, содержащего гидробионтов-биоиндикаторов. Из исходных проб получают результирующую пробу путем выборки гидробионтов-биоиндикаторов, относящихся к типу Щетинкочелюстных, а затем производят визуальный анализ их внешних морфологических признаков. При наличии минимум у одной особи щетинкочелюстных нарушений мышечной ткани, глаз и целостности тела констатируют наличие повышенной геофизической активности в исследуемой морской акватории. Наиболее эффективно производить отбор проб методом вертикального тотального лова от дна до поверхности или методом горизонтального придонного лова. Эффективным является визуальное обследование внешних морфологических признаков, характеризующих состояние мышечной ткани, глаз и целостности тела, анализируемых особей щетинкочелюстных путем наблюдения невооруженным глазом либо с помощью лупы или микроскопа. При этом визуальное обследование указанных внешних морфологических признаков может осуществляться как у живых особей щетинкочелюстных, так и у особей, зафиксированных 4% формалином. Изобретение обеспечивает возможность визуальной экспресс-оценки наличия или отсутствия повышенной геофизической активности в морской среде в любое время суток, независимо от сезона, за счет использования в качестве биоиндикаторов повсеместно распространенных морских планктобентических гидробионтов. 8 з.п. ф-лы, 2 пр.
Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при сейсморазведке подводных месторождений нефти и газа в арктических морях. Предложено судно с конструкцией, объединяющей преимущества надводного корабля и преимущества многоцелевой подводной станции в части применения гидроакустических излучателей и буксируемых в толще воды подо льдом сейсмокос для 3D технологии сейсморазведки. Выпуск буксируемой сейсмокосы и гидроакустических излучателей осуществляется при помощи выдвижных конструкций, установленных в вертикальных шахтах в днищевой части судна вне зоны воздействия льда. Для приема отраженных от грунта сейсмоволн бортовые линейные приемные антенны установлены на выдвижных конструкциях. При этом формируют из приемников две навигационные базы с общим центром базы, располагая их в плоскости, параллельной плоскости палубы судна. Ось одной базы направлена вдоль осевой линии судна, а ось другой базы направлена по траверзу вправо. Сейсмокосы выполнены из гидросенсорного кабеля. Технический результат - повышение надежности проведения сейсморазведки в ледовых условиях, уменьшении отрицательного влияния сейсморазведки на окружающую среду и экологию моря. 1 з.п. ф-лы.

Предложен способ получения расстояния от узла до поверхности (D1) между опорной поверхностью (33) и первым узлом (30), принадлежащим сети, содержащей множество узлов, расположенных вдоль буксируемых линейных акустических антенн, и в котором множество акустических последовательностей передается между узлами, при этом каждая последовательность используется для оценки межузлового расстояния как функции длительности распространения последовательности между узлами. После излучения первым узлом (30) данного сигнала: первый узел измеряет первую длительности распространения первой отраженной сейсмоволны в результате первого отражения опорной поверхностью данного сигнала, и первая величина расстояния от узла до поверхности получается как функция этой первой длительности распространения; и/или второй узел (31, 32) измеряет вторую длительность распространения второй отраженной сейсмоволны в результате второго отражения данного сигнала от опорной поверхности, и вторая величина расстояния от узла до поверхности получается как функция этой второй длительности распространения. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к подводной технике и может быть использовано для непрерывного длительного широкодиапазонного мониторинга окружающей среды вблизи морского дна. Автономная подводная система для мониторинга окружающей среды содержит многофункциональную подводную станцию, оснащённую бортовыми измерительными средствами. Автономное модульное подводное транспортное средство выполнено с возможностью перемещения вдоль назначенного маршрута и может быть соединено с внешним измерительным модулем. Загрузочная область подводной станции выполнена с возможностью приёма указанного транспортного средства. Интерфейсная система выполнена с возможностью осуществления связи с транспортным средством. Для управления функциями подводной станции автономная подводная система содержит управляющую систему. Достигается возможность проведения различных видов исследований окружающей среды. 2 н. и 25 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ. Приведено описание способа проведения сейсмической разведки. Способ использует множество групп вибраторов для проведения сейсмической разведки с применением низкочастотных вибраторов и высокочастотных вибраторов в каждой группе вибраторов. Множество групп вибраторов непрерывно посылают низкочастотные свип-сигналы с помощью низкочастотных вибраторов. Во время посылания низкочастотных свип-сигналов высокочастотные вибраторы испускают высокочастотные сигналы в шахматном порядке между группами вибраторов для увеличения спектра сейсмической разведки. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 4 н. и 22 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретения относятся к области сейсмической разведки и предназначены для определения структуры и свойств геологического разреза под дном акваторий. Способ морской сейсмической разведки включает возбуждение колебаний источником и регистрацию отраженных волн многоканальным приемным устройством, установленным с углом наклона относительно поверхности воды, перемещение по профилю источника колебаний и многоканального приемного устройства с помощью судна, обработку данных. Многоканальное приемное устройство выполнено в виде сейсмической косы, состоящей из набора приемников давления в виде гидрофонов с увеличивающимся шагом между ними от начала сейсмической косы к ее концу. Возбуждение колебаний осуществляют тремя источниками, срабатывающими одновременно или в заданной последовательности: пневматическим источником в виде пневмопушки, спаркером и бумером. Пневмопушка возбуждает низкочастотные колебания в диапазоне 50-250 Гц, буксируется на глубине не более 0,25 от преобладающей длины возбуждаемых им колебаний, на удалении 10-20 м от первого канала сейсмической косы. Спаркер возбуждает среднечастотные колебания в диапазоне 200-2000 Гц и расположен между пневмопушкой и бумером. Бумер возбуждает высокочастотные колебания в диапазоне 500-5000 Гц, буксируется на глубине не более 0,25 от преобладающей длины возбуждаемых им колебаний, на возможно минимальном расстоянии от первого канала сейсмической косы. Принятые сейсмической косой данные передают на регистрирующее устройство на судне для математической обработки. Устройство для морской сейсмической разведки включает судно-буксир, сейсмостанцию, многоканальное приемное устройство, выполненное в виде сейсмической косы в кожухе, и систему из трех последовательно расположенных источников возбуждения упругих колебаний в разных частотных диапазонах: пневматического источника в виде пневмопушки, спаркера и бумера. Технический результат - повышение разрешающей способности сейсмической разведки на акваториях. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к подводному плавающему устройству (1), включающему вставку (4), содержащую термопластический материал и полую трубу (7), пену (5) из термопластического материала, по меньшей мере частично, закрывающего вставку (4), наружную обшивку (6), содержащую термопластический материал, который сформирован инжекцией под давлением по пене и находится в контакте с водой во время использования. Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик подводного плавающего устройства. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх