RU2229146C1

RU2229146C1 - Autonomous bottom seismic station "large"

Info

Publication number: RU2229146C1
Application number: RU2003100185/28A
Authority: RU
Inventors: Л.А. Савостин (RU); Л.А. Савостин
Original assignee: Савостин Леонид Алексеевич
Priority date: 2003-01-04
Filing date: 2003-01-04
Publication date: 2004-05-20

Abstract

FIELD: development of seismic means for seismic studies. SUBSTANCE: invention refers to regional seismic investigations in water basins by methods of deep seismic sounding. Proposed seismic station includes aids positioning submerged module both on bottom and after rising to surface, which ensure reliable redundancy of facilities locating position. Antenna of underwater acoustic beacon is located on upper hemisphere of station container. Antenna of satellite radio navigation system and searching aids are mounted on lower hemisphere of container. Units in container are arranged so that center of gravity of container is displaced towards antenna of underwater acoustic beacon. EFFECT: enhanced accuracy and reliability of location of position of underwater module both on sea bottom and after coming to surface. 13 cl, 4 dwg

Description

Техническое решение относится к конструктивному выполнению средств сейсмических исследований на акваториях и может быть использовано для региональных сейсмических исследований методом глубинного сейсмического зондирования.The technical solution relates to the constructive implementation of seismic research tools in the waters and can be used for regional seismic studies using the method of deep seismic sounding.

Известны глубоководные донные сейсмические [1, 2, 4, 5] и гидроакустические станции [3], состоящие из подводного (полевого) модуля и бортового модуля, причем подводный модуль включает регистратор, заключенный в герметичный контейнер, снабженный устройством постановки на дно. При этом в ряде конструкций [1, 2, 5] внутри контейнера размещены регистратор (накопитель информации), датчики определения положения (ориентации) подводного модуля на дне, источник питания и система самовсплывания. Гидроакустическая станция [3] и некоторые сейсмические станции [2, 4] снабжены гидрофонами. Устройства постановки на дно морских сейсмических станций [1, 2], как правило, включают поплавок, балласт, размыкатель балласта и механизм (штангу) откидывания блока датчиков (геофонов), соединенных кабелем с регистратором, размещенным в контейнере. Сигнальные устройства для поиска всплывшего подводного модуля могут включать [2, 3] радиомаяк, радиолокационный отражатель, источник проблескового огня, а в ряде случаев - гидроакустический маяк.Known deep-sea bottom seismic [1, 2, 4, 5] and sonar stations [3], consisting of an underwater (field) module and an airborne module, and the underwater module includes a recorder enclosed in a sealed container equipped with a device for placing on the bottom. Moreover, in a number of designs [1, 2, 5], a recorder (information storage device), sensors for determining the position (orientation) of the underwater module at the bottom, a power source and a self-priming system are located inside the container. The hydroacoustic station [3] and some seismic stations [2, 4] are equipped with hydrophones. Bottom line seismic station devices [1, 2], as a rule, include a float, ballast, ballast disconnector and a mechanism (bar) for tilting the block of sensors (geophones) connected by a cable to the recorder located in the container. Signaling devices for searching for a surfaced underwater module may include [2, 3] a beacon, a radar reflector, a flashing light source, and in some cases a sonar beacon.

При эксплуатации известных донных сейсмостанций [2, 4, 5] нередко возникают проблемы из-за неточного определения местоположения подводного модуля как на дне, так и при его всплытии. Кроме того, трудности при использовании известных донных сейсмостанций обусловлены искажениями при передаче акустических сигналов на границе дно - прибор (каплинг-эффект [5]) вследствие недостаточно надежного контакта грунта дна с подводными модулями, имеющими, как правило, устройство постановки на дно в виде сборно-сварной конструкции из труб (рамы). Механизмы [1, 2] откидывания и прижатия блоков датчиков к грунту сложны, недостаточно надежны, контроль их работы трудноосуществим. При этом конструкция известных бортовых модулей сейсмических станций [2, 4, 5] описана лишь в общем виде, что затрудняет их практическую реализацию и применение.During the operation of well-known bottom seismic stations [2, 4, 5], problems often arise due to inaccurate location of the underwater module both at the bottom and at its ascent. In addition, difficulties in using well-known bottom seismic stations are caused by distortions in the transmission of acoustic signals at the bottom – instrument boundary (kapling effect [5]) due to insufficiently reliable contact of the bottom soil with underwater modules, which, as a rule, have a bottom-mounted staging device -welded construction of pipes (frame). The mechanisms [1, 2] of folding and pressing the sensor blocks to the ground are complex, insufficiently reliable, and their operation is difficult to control. Moreover, the design of the known airborne modules of seismic stations [2, 4, 5] is described only in general form, which complicates their practical implementation and application.

Наиболее полно структура и функциональные связи автономной донной сейсмической станции, принятой за прототип, приведены в [1].The most complete structure and functional relationships of an autonomous bottom seismic station adopted as a prototype are given in [1].

Автономная донная станция АДС-8 [1] содержит устанавливаемый на дне акватории глубоководный самовсплывающий носитель геофизической аппаратуры (НГА) и установленные на борту обеспечивающего судна бортовой модуль обработки и устройства для поиска всплывшего подводного модуля. Причем в основном приборном контейнере АДС-8 размещены блок регистрации, блок определения ориентации НГА, блоки синхронизации (автономные таймеры), блок гидроакустического маяка, устройство управления размыкателями и блок питания. Снаружи основного приборного контейнера установлены поплавок, откидной контейнер сейсмодатчиков на выносной штанге, антенна гидроакустического маяка (гидрофон), а также устройство постановки и снятия НГА с грунта дна, выполненное в виде якоря-балласта и закрепленное посредством размыкателей в нижней части НГА, и средства для поиска всплывшего НГА, выполненные в виде проблескового маяка и/или активного радиолокационного отражателя.The autonomous bottom station ADS-8 [1] contains a deep-sea self-floating carrier of geophysical equipment (NGA) installed at the bottom of the water area and an onboard processing module and a device for searching for a surfaced underwater module installed on board the supply vessel. Moreover, the registration unit, the unit for determining the orientation of the NGA, synchronization units (autonomous timers), the unit for the sonar beacon, the control device for the breakers and the power supply unit are located in the main instrument container ADS-8. Outside of the main instrument container, a float, a hinged container of seismic sensors on an external rod, an antenna of a hydroacoustic beacon (hydrophone), and also a device for placing and removing NGA from the bottom soil, made in the form of a ballast anchor and fixed by means of disconnectors in the lower part of the NGA, and means for search pop-up NGA, made in the form of a flashing beacon and / or active radar reflector.

Для надежного гидроакустического местоопределения НГА водная трасса судно-антенна гидроакустического маяка НГА должна быть незатененной как при размещении НГА на дне, так и при его всплытии. Однако использование в [1] гидроакустического маяка-ответчика, размещенного ниже (или сбоку) основного приборного контейнера, в ряде случаев, исключает гидроакустическое определение местоположения НГА на дне вследствие затенения гидроакустической антенны контейнером НГА. Кроме того, поиск всплывшего НГА может быть затруднен [5] вследствие отсутствия резервных устройств точного определения места всплытия подводного модуля.For reliable hydro-acoustic positioning of the NGA, the waterway of the vessel-antenna of the hydro-acoustic lighthouse of the NGA should be unshaded both when the NGA is placed at the bottom and when it emerges. However, the use in [1] of a sonar transponder beacon located below (or on the side) of the main instrument container, in some cases, excludes sonar positioning of the NGA at the bottom due to the shadowing of the sonar antenna by the NGA container. In addition, the search for the surfaced NGA may be difficult [5] due to the lack of redundant devices to accurately determine the ascent of the underwater module.

Значительным недостатком станции [1] (как и [2, 5]) является невозможность полной и адекватной передачи колебаний грунта на датчики (установленные на опорной трубчатой раме) и, как следствие, искажение результатов измерений. Использование в [1] механизмов откидывания и прижимания к грунту сейсмодатчиков недостаточно эффективно вследствие их сложности, неконтролируемости и возможности залипания блока датчиков в рыхлом грунте дна.A significant drawback of the station [1] (as well as [2, 5]) is the impossibility of a complete and adequate transmission of soil vibrations to sensors (mounted on a supporting tubular frame) and, as a result, distortion of the measurement results. The use in [1] of the mechanisms of folding and pressing the seismic sensors to the ground is not effective enough due to their complexity, uncontrollability and the possibility of sticking of the sensor block in loose soil of the bottom.

Перечисленные недостатки снижают точность и надежность измерений, что, в конечном итоге, понижает качество и адекватность полученных геофизических данных.These shortcomings reduce the accuracy and reliability of measurements, which ultimately reduces the quality and adequacy of the obtained geophysical data.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании морской автономной донной сейсмической станции, позволяющей получить синергетический эффект при определении местоположения подводного модуля как на дне моря, так и при его всплытии за счет использования адекватного комплекса средств позиционирования, обеспечивающего разрешение противоречия, присущего станции [1], по точному местоопределению НГА в любом положении и надежное резервирование устройств местоположения, а также позволяющей наиболее полно учитывать каплинг-эффект и обеспечить высокий коэффициент передачи сейсмических колебаний на границах грунт - балласт(якорь) - сейсмограф за счет плотного, распределенного по плоскости контакта балласта с грузом, контакта по достаточно большой площади балласта с носителем датчиков и самими датчиками.The essence of the proposed technical solution is to create a marine autonomous bottom seismic station that allows you to get a synergistic effect when determining the location of the underwater module both at the bottom of the sea and when it emerges through the use of an adequate set of positioning tools to resolve the conflict inherent in the station [1], for accurate positioning of NGA in any position and reliable reservation of location devices, as well as allowing to take into account the kaplin most fully d-effect and ensure a high transmission coefficient of seismic vibrations at the soil – ballast (anchor) –seismograph boundaries due to the dense contact distributed over the plane of contact of the ballast with the load, along a sufficiently large area of the ballast with the sensor carrier and the sensors themselves.

Основной технический результат предлагаемого технического решения - повышение чувствительности, точности и надежности измерений за счет исключения искажений сигналов при переходе через границу дно - подводный модуль, а также повышение надежности и точности определения местоположения носителя геофизической аппаратуры как на дне моря, так и при его всплытии.The main technical result of the proposed technical solution is to increase the sensitivity, accuracy and reliability of measurements by eliminating signal distortions when crossing the bottom - underwater module, as well as increasing the reliability and accuracy of determining the location of the carrier of geophysical equipment both at the bottom of the sea and when it emerges.

Технический результат достигается следующим образом. АДСС “Ларге” содержит устанавливаемый на дне акватории глубоководный самовсплывающий носитель геофизической аппаратуры (НГА) и установленный на борту обеспечивающего судна бортовой вычислительный модуль (БВМ), причем НГА включает размещенные в герметичном сферическом контейнере блок регистрации, блок определения ориентации НГА, блок синхронизации, блок гидроакустического маяка, устройство управления размыкателями и блок питания, а также установленные снаружи герметичного контейнера гидрофон, антенну гидроакустического маяка, устройство постановки и снятия НГА с грунта дна, выполненное в виде якоря-балласта и закрепленное посредством размыкателей в нижней части НГА, и средства для поиска всплывшего НГА, выполненные в виде проблескового маяка и/или активного радиолокационного отражателя.The technical result is achieved as follows. ADSS “Large” contains a deep-sea self-floating carrier of geophysical equipment (NGA) installed at the bottom of the water area and an on-board computing module (BVM) installed on board the supply vessel, the NGA including a registration unit, a unit for determining the orientation of the NGA, a synchronization unit, a unit, located in a sealed spherical container sonar beacon, switch control device and power supply, as well as a hydrophone installed on the outside of the sealed container, sonar antenna, the installation and removal of the NGA from the bottom of the ground, made in the form of a ballast anchor and secured by means of breakers in the lower part of the NGA, and means for searching the pop-up NGA made in the form of a flashing beacon and / or active radar reflector.

Отличительными особенностями АДСС “Ларге” является то, что внутри герметичного контейнера НГА дополнительно размещен блок определения местоположения НГА при всплытии по сигналам спутниковой радионавигационной системы (СРНС), а снаружи контейнера установлена антенна СРНС. Причем в рабочем положении АДСС на дне акватории антенна гидроакустического маяка и гидрофон размещены на верхней полусфере контейнера, антенна СРНС и средства для поиска всплывшего НГА размещены на нижней его полусфере, а блоки НГА размещены в контейнере так, что центр тяжести контейнера смещен в сторону антенны гидроакустического маяка для обеспечения переворота контейнера на 180° относительно вертикальной оси при его отрыве от якоря-балласта и всплытии на поверхность акватории.Distinctive features of Large ADSS are that inside the hermetic container of the NGA there is additionally a block for determining the location of the NGA when surfacing according to the signals of the satellite radio navigation system (SRNS), and an SRNS antenna is installed outside the container. Moreover, in the ADSS working position at the bottom of the water area, the hydroacoustic beacon antenna and hydrophone are located on the upper hemisphere of the container, the SRNS antenna and means for searching the pop-up NGA are placed on its lower hemisphere, and the NGA blocks are placed in the container so that the center of gravity of the container is shifted towards the hydroacoustic antenna a lighthouse to ensure the rotation of the container by 180 ° relative to the vertical axis when it is separated from the ballast anchor and emerges to the surface of the water area.

АДСС “Ларге” также отличается тем, что блок регистрации включает трехкомпонентный (х, у, z) сейсмоприемный модуль (ТСМ) и накопитель измерительной информации (НИ), к первому входу НИ через последовательно соединенные усилитель, фильтр и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) подключен выход ТСМ, ко второму входу НИ через герморазъем и АЦП подключен выход гидрофона, к третьему входу НИ через АЦП подключены выходы блока определения ориентации НГА, к четвертому входу НИ подключен выход блока синхронизации, антенна гидроакустического маяка через герморазъем подключена к входам блока гидроакустического маяка и устройства управления размыкателями, антенна СРНС через герморазъем подключена к входу блока определения местоположения НГА при всплытии по сигналам СРНС.ADSS “Large” is also characterized in that the registration unit includes a three-component (x, y, z) seismic receiver module (TCM) and a measuring information storage device (NI), to the first input of the NI through a series-connected amplifier, filter and analog-to-digital converter (ADC) ) the TCM output is connected, the hydrophone output is connected to the second NI input through the hermetic connector and the ADC, the outputs of the NGA orientation determining unit are connected to the third NI input, the synchronization unit output is connected to the fourth NI input, the sonar antenna is the pressure seal is connected to the inputs of the sonar beacon unit and the breaker control device, the SRNS antenna is connected through the pressure seal to the input of the positioning unit of the NGA when surfacing according to the SRNS signals.

Кроме того, АДСС отличается тем, что БВМ содержит блок съема цифровой информации с НИ НГА, блок управления, а также связанные с блоком управления входами-выходами блок радиолокационного обнаружения всплывшего НГА, блок гидроакустической связи с НГА, блок определения местоположения по сигналам СРНС, устройство синхронизации времени (УСВ), радиохронометр и выполненное в виде графопостроителя устройство отображения, УСВ связано входами-выходами с блоком определения местоположения по СРНС и радиохронометром, причем блок съема цифровой информации и блок управления выполнены как специализированные программно-вычислительные блоки персонального компьютера и/или малогабаритного компьютера “Note book”.In addition, ADSS is characterized in that the BVM contains a digital information acquisition unit from NI NGA, a control unit, as well as a radar detection unit for the pop-up NGA, a unit for hydroacoustic communication with the NGA, a unit for determining location by SRNS signals, and a device associated with the I / O control unit time synchronization (SPM), a radio chronometer and a display device made in the form of a plotter, the SPM is connected by inputs and outputs to the position determination unit according to the SIRS and a radio chronometer, and the digital inf rmatsii and the control unit are implemented as specialized software and computing units of a personal computer and / or a small-sized computer "Note book".

При этом АДСС отличается тем, что блок определения ориентации НГА выполнен в виде датчиков наклона и азимута, например вертикального и горизонтального инклинометров или магнитного компаса. Блок синхронизации НГА выполнен в виде таймера, синхронизированного с радиохронометром и сигналами СРНС перед установкой НГА на дно. В качестве СРНС использованы СРНС “Навстар” и/или “ГЛОНАСС” в дифференциальном режиме.Moreover, the ADSS is characterized in that the unit for determining the orientation of the NGA is made in the form of tilt and azimuth sensors, for example, vertical and horizontal inclinometers or a magnetic compass. The synchronization unit of the NGA is made in the form of a timer synchronized with a radio chronometer and SRNS signals before installing the NGA to the bottom. As SRNS used SRNS “Navstar” and / or “GLONASS” in differential mode.

В частных случаях размыкатель может быть выполнен в виде гидроакустического или электрохимического размыкателя.In special cases, the circuit breaker can be made in the form of a hydroacoustic or electrochemical circuit breaker.

Отличием АДСС является также то, что трехкомпонентный модуль ТСМ включает три геофона или три акселерометра для измерения компонент волнового поля по трем взаимно перпендикулярным осям х, у, z.The difference between ADSS is that the three-component TCM module includes three geophones or three accelerometers for measuring wave field components along three mutually perpendicular axes x, y, z.

В АДСС “Ларге” НИ выполнен в виде процессора с регистрацией информации на съемные флэш-карты емкостью до 2,0 Гбайт.In ADSS “Large” NI is made in the form of a processor with registration of information on removable flash cards with a capacity of up to 2.0 GB.

При этом особенностью АДСС “Ларге” является то, что при обработке информации в БВМ выход НИ подключен к информационному входу персонального компьютера или модуля “Note book”, а входы синхронизации НИ подключены к выходам УСВ и радиохронометра.At the same time, a feature of ADSS “Large” is that when processing information in the computer, the NI output is connected to the information input of a personal computer or the “Note book” module, and the NI synchronization inputs are connected to the outputs of the SPM and the radio chronometer.

АДСС отличается, кроме того, тем, что якорь-балласт выполнен в виде бетонного диска или прямоугольного параллелепипеда с плоским основанием и с полусферическим углублением в верхней части для размещения контейнера НГА с закреплением его посредством размыкателей.ADSS is also distinguished by the fact that the ballast anchor is made in the form of a concrete disk or a rectangular parallelepiped with a flat base and with a hemispherical recess in the upper part to accommodate the container of the NGA with its fixing by means of breakers.

При этом в конкретных случаях якорь-балласт выполнен из пористого бетона с возможностью изменения его удельного веса.Moreover, in specific cases, the ballast anchor is made of porous concrete with the possibility of changing its specific gravity.

Причем герметичный контейнер НГА выполнен из материала, выдерживающего большое гидростатическое давление и механические воздействия при постановке НГА на дно, например из титана, стекла или высокопрочной пластмассы, и состоит из двух окрашенных люминесцентной краской полусфер, между которыми проложено уплотнительное резиновое кольцо.Moreover, the sealed container of the NGA is made of a material that can withstand high hydrostatic pressure and mechanical stress when placing the NGA to the bottom, for example, of titanium, glass or high-strength plastic, and consists of two hemispheres painted with fluorescent paint, between which a rubber sealing ring is laid.

Фиг.1 иллюстрирует общую схему размещения АДСС при геофизических исследованиях в море; на фиг.2 приведена обобщенная конструктивная схема носителя геофизической аппаратуры НГА АДСС; на фиг.3 - структурная схема аппаратуры НГА; на фиг.4 - структурная схема БВМ.Figure 1 illustrates the General layout of the ADSS in geophysical exploration at sea; figure 2 shows a generalized structural diagram of a carrier of geophysical equipment NGA ADSS; figure 3 is a structural diagram of the equipment of the NGA; figure 4 is a structural diagram of a BVM.

АДСС (фиг.1) содержит НГА 1 и БВМ 2. НГА 1 (фиг.2, 3) включает контейнер 3, блок 4 регистрации, блок 5 определения ориентации НГА, блок 6 синхронизации, блок 7 гидроакустического маяка, устройство 8 управления размыкателями, блок 9 определения местоположения НГА при всплытии по сигналам СРНС, блок 10 питания, гидрофон 11, антенну 12 гидроакустического маяка, антенну 13 СРНС, якорь-балласт 14, размыкатели 15, средства 16 для поиска всплывшего НГА (проблесковый маяк и/или радиолокационный отражатель), трехкомпонентный сейсмический модуль ТСМ 17, накопитель 18 измерительной информации НИ, усилитель 19, фильтр 20, АЦП 21 ТСМ, герморазъем 22 гидрофона, АЦП 23 гидрофона, АЦП 24 блока определения ориентации НГА, герморазъем 25 антенны гидроакустического маяка и герморазъем 26 антенны СРНС.ADSS (figure 1) contains the NGA 1 and BVM 2. NGA 1 (Fig.2, 3) includes a container 3, block 4 registration, block 5 determine the orientation of the NGA, block 6 synchronization, block 7 sonar beacon, device 8 control breakers, block 9 determining the location of the NGA when surfacing according to the signals of the SRNS, the power supply 10, the hydrophone 11, the antenna 12 of the sonar beacon, the antenna 13 of the SRNS, anchor-ballast 14, breakers 15, means 16 for searching the pop-up NGA (flashing beacon and / or radar reflector) , three-component seismic module TCM 17, drive 18 Information of NI, amplifier 19, filter 20, ADC 21 TSM, hydrophone pressure connector 22, hydrophone ADC 23, ADC orientation unit 24 of the NGA, hydroacoustic beacon antenna seal 25 and SRNS antenna seal 26.

БВМ 2 (фиг.4) включает блок 27 съема цифровой информации с НИ, блок 28 управления БВМ, блок 29 радиолокационного обнаружения всплывшего НГА, блок 30 гидроакустической связи БВМ с НГА, блок 31 определения местоположения по СРНС, устройство 32 синхронизации времени УСВ, радиохронометр 33, устройство 34 отображения информации (графопостроитель), причем блоки 27 и 28 включены в персональный компьютер (или модуль “Note book”) 35.BVM 2 (Fig. 4) includes a digital information acquisition unit 27 with NI, a BVM control unit 28, a radar detection unit for a pop-up NSA, a sonar communication unit 30 for a BVM with an NGA, a SRNS location unit 31, an ASW time synchronization device 32, a radio chronometer 33, an information display device 34 (plotter), the units 27 and 28 being included in a personal computer (or “Note book” module) 35.

Работа АДСС “Ларге” заключается в следующем.The work of ADSS “Large” is as follows.

С обеспечивающего НИС НГА 1 опускается на дно моря. Герметичный контейнер 3 НГА 1 выполнен из материала, выдерживающего большое гидростатическое давление и механическое воздействие при постановке НГА 1 на дно, например из титана, стекла или высокопрочной пластмассы, и состоит из двух окрашенных люминесцентной краской полусфер, между которыми проложено уплотнительное резиновое кольцо, что позволяет устанавливать НГА 1 в глубоководных (до 6000 м) районах акваторий. Свободное погружение НГА 1 осуществляется под действием якоря-балласта 14, который при опускании на дно обеспечивает плотное прилегание (контакт) плоского основания якоря-балласта 14 к морскому дну. Поскольку контакт контейнера 3 НГА с якорем-балластом 14 находится на достаточно большой площади (полусфере сферического контейнера), то это обеспечивает высокий коэффициент передачи сейсмических колебаний на границах грунт - балласт (якорь) - блок 4 регистрации. Прием сейсмической информации (компонент волнового поля) осуществляется тремя геофонами (или тремя акселераторами) по трем ортогональным направлениям х, у, z TCM 17, сигналы с выхода которого через усилитель 19, фильтр 20 и АЦП 21 поступают на первый вход накопителя 18 информации НИ, который выполнен в виде процессора с регистрацией информации на съемные флэш-карты емкостью до 2,0 Гбайт. При этом TCM 17, усилитель 19, фильтр 20 и АЦП 21 в целях модульного построения блока регистрации размещены в одном модуле. На второй вход НИ 18 через герморазъем 22 и АЦП 23 поступает информация от гидрофона 11. На третий вход НИ 18 через АЦП 24 поступают сигналы с выхода блока определения ориентации НГА, представляющего в частном случае выполнения датчики наклона и азимута контейнера 3, например вертикальный и горизонтальный инклинометры. Синхронность записи данных в НИ 18 обеспечивается блоком 6 синхронизации, который может быть выполнен в виде таймера, синхронизированного с радиохронометром 33 БВМ 2 и/или по сигналам СРНС перед установкой НГА 1 на дно.From the NIS providing, the NGA 1 sinks to the bottom of the sea. The hermetic container 3 of NGA 1 is made of a material that can withstand high hydrostatic pressure and mechanical stress when placing NGA 1 to the bottom, for example, of titanium, glass or high-strength plastic, and consists of two hemispheres painted with luminescent paint, between which a rubber sealing ring is laid, which allows to install the NGA 1 in deep-sea (up to 6000 m) areas of the water areas. Free immersion of the NGA 1 is carried out under the action of the ballast anchor 14, which when lowered to the bottom provides a snug fit (contact) of the flat base of the ballast anchor 14 to the seabed. Since the contact of the container 3 NGA with the ballast anchor 14 is located on a sufficiently large area (hemisphere of a spherical container), this ensures a high transmission coefficient of seismic vibrations at the soil - ballast (anchor) - registration unit 4. Seismic information (wave field component) is received by three geophones (or three accelerators) in three orthogonal directions x, y, z TCM 17, the output signals of which through amplifier 19, filter 20 and ADC 21 are fed to the first input of NR information storage device 18, which is made in the form of a processor with registration of information on removable flash cards with a capacity of up to 2.0 GB. In this case, TCM 17, amplifier 19, filter 20 and ADC 21 for the purpose of modular construction of the registration unit are located in one module. Information from the hydrophone 11 is supplied to the second input of the NI 18 through the hermetic connector 22 and the ADC 23. The signals from the output of the unit for determining the orientation of the NGA, which in the particular case of the tilt and azimuth sensors of the container 3, for example, vertical and horizontal, are fed to the third input of the NI 18 through the ADC 24 inclinometers. The synchronization of data recording in NI 18 is provided by the synchronization unit 6, which can be made in the form of a timer synchronized with the BVM 2 radio chronometer and / or by the SRNS signals before installing the NGA 1 to the bottom.

После проведения запланированных донных сейсмических исследований посредством размыкателей 15 контейнер 3 НГА 1 отделяется от якоря-балласта 14 по сигналу с устройства 8 управления размыкателями, которое выполнено с возможностью срабатывания по сигналу таймера или по гидроакустическому сигналу. Размыкатели 15 могут быть выполнены в виде гидроакустических или электрохимических размыкателей, причем гидроакустический размыкатель срабатывает по сигналу, принятому гидроакустической антенной 12 и поступившему через герморазъем 25 на блок 7 гидроакустического приемопередатчика, выполненного в виде маяка-пингера.After carrying out the planned bottom seismic studies using breakers 15, the container 3 of the NGA 1 is separated from the ballast anchor 14 by a signal from the breaker control device 8, which is configured to be triggered by a timer signal or by a hydroacoustic signal. The breakers 15 can be made in the form of hydroacoustic or electrochemical breakers, and the hydroacoustic breaker is triggered by a signal received by the hydroacoustic antenna 12 and received through the hydraulic connector 25 to the unit 7 of the hydroacoustic transceiver made in the form of a pinger beacon.

Поскольку центр тяжести контейнера 3 смещен в сторону антенны 12 гидроакустического маяка путем соответствующего размещения блоков 4-10 (например, путем смещения массивного блока 10 питания в сторону антенны 12), то после отделения контейнера 3 от якоря-балласта 14 контейнер 3 переворачивается на 180° относительно вертикальной оси и всплывает на поверхность акватории с размещенной в воде антенной 12, что обеспечивает гидроакустическую связь с блоком 30 БВМ 2. Таким образом, как на дне, так и при всплытии (вследствие переворота контейнера 3) НГА антенна 12 гидроакустического маяка остается незатененной на водной трассе судно-антенна 12.Since the center of gravity of the container 3 is shifted towards the antenna 12 of the sonar beacon by appropriately placing blocks 4-10 (for example, by shifting the massive power supply 10 towards the antenna 12), after the container 3 is separated from the ballast anchor 14, the container 3 is turned 180 ° relative to the vertical axis and floats to the surface of the water area with the antenna 12 located in the water, which provides sonar communication with the block 30 BVM 2. Thus, both at the bottom and when surfacing (due to the overturn of the container 3) NGA antenna and 12 sonar beacon remains unshaded water track vessel-antenna 12.

После всплытия контейнера 3 на поверхность его поиск и обнаружение производится с использованием средств 16 (проблескового маяка и/или радиолокационного отражателя), а также при помощи гидроакустического маяка 7. Местоположение всплывшего контейнера 3 НГА с высокой точностью определяется при использовании дифференциального режима СРНС “Навстар” и/или “ГЛОНАСС” посредством антенны 13 СРНС, сигналы с которой через герморазъем 26 поступают на вход блока 9 определения местоположения. Для поиска всплывшего НГА 1 служат: блок 30 гидроакустической связи БВМ 2 с гидроакустическим маяком 7 НГА 1, блок 31 БВМ 2 определения местоположения по СРНС “Навстар” и/или “ГЛОНАСС” в дифференциальном режиме. Тем самым реализуется комплекс средств позиционирования, обеспечивающий надежное резервирование устройств местоопределения.After the container 3 has ascended to the surface, its search and detection is carried out using means 16 (flashing beacon and / or radar reflector), as well as with the help of a sonar beacon 7. The location of the pop-up container 3 of the NGA is determined with high accuracy using the differential navigation system Navrs “Navstar” and / or “GLONASS” through the antenna 13 of the SRNS, the signals from which through the hermetic connector 26 are fed to the input of the location determination unit 9. To search for the pop-up NSA 1, the following are used: unit 30 for sonar communication of the BVM 2 with a sonar beacon 7 of the NSA 1, block 31 of the BVM 2 for position determination by the Navstar and / or GLONASS in differential mode. This implements a set of positioning tools that provides reliable redundancy of positioning devices.

В БВМ осуществляется обработка сейсмических данных, в результате которой отображаются и документируются разрезы осадочной толщи земной коры и определяются скоростные характеристики основных слоев. Блоком 27 производится съем цифровой информации с флэш-карт НИ 18 с синхронизацией данных посредством УСВ 32 и радиохронометра 33, установка которого производится по часам СРНС “Навстар” и/или “ГЛОНАСС” с помощью блока 31. Результаты исследований в виде разрезов и карт визуализируются и оформляются на устройстве 34 отображения информации (графопостроителе). Работой всех блоков БВМ 2 управляет блок 28 управления БВМ 2, причем блок 28 управления и блок 27 съема цифровой информации выполнены как специализированные програмно-вычислительные блоки персонального компьютера (или малогабаритного компьютерного модуля “Note book”) 35.In BVM, seismic data are processed, as a result of which sections of the sedimentary stratum of the earth's crust are displayed and documented and the velocity characteristics of the main layers are determined. Block 27 removes digital information from flash cards NI 18 with data synchronization using the USV 32 and the 33 radio clock, which is installed according to the Navstar and / or GLONASS clocks using block 31. The results of studies in the form of sections and maps are visualized and executed on the device 34 display information (plotter). The operation of all the BVM 2 units is controlled by the BVM 2 control unit 28, and the control unit 28 and the digital information acquisition unit 27 are made as specialized software and computing units of a personal computer (or a small-sized computer module “Note book”) 35.

Таким образом, совокупность известных из [1 - 3] и новых признаков АДСС “Ларге” позволяет реализовать высокий (близкий к единице) коэффициент передачи сейсмических колебаний грунта на датчики путем оптимального контакта грунта с НГА и тем самым повысить чувствительность, точность и надежность измерений за счет исключения возможных искажений при переходе через границу дно - НГА. Кроме того, достоинством АДСС “Ларге” является возможность параллельного использования нескольких средств поиска всплывшего НГА с определением его точного местоположения, что обеспечивает надежность и безотказность работы АДСС.Thus, the combination of known from [1 - 3] and new ADSS “Large” features allows one to realize a high (close to unity) transmission coefficient of seismic vibrations of the soil to the sensors through optimal contact of the soil with the NGA and thereby increase the sensitivity, accuracy and reliability of measurements for due to the exclusion of possible distortions when crossing the bottom - NGA border. In addition, the advantage of ADSS “Large” is the possibility of parallel use of several search tools for the surfaced NGA with the determination of its exact location, which ensures the reliability and reliability of the ADSS.

Примечание. Специальное название АДСС “Ларге” является аббревиатурой названия фирмы “ЛАборатория Региональной ГЕодинамики” (LARGE Ltd.), директором которой является профессор Л.А. Савостин.Note. The special name ADSS “Large” is an abbreviation for the name of the company “Laboratory of Regional Geodynamics” (LARGE Ltd.), whose director is Professor L.A. Savostin.

Источники информацииSources of information

1. Соловьев С.Л., Контарь Е.А., Дозоров Т.А., Ковачев С.А. Глубоководная донная самовсплывающая сейсмическая станция АДС-8. - Изв. АН СССР. Физика земли, 1988, № 9, с.75-85, фиг.2 (прототип).1. Soloviev S. L., Kontar E. A., Dozorov T. A., Kovachev S. A. Deep-sea bottom self-floating seismic station ADS-8. - Izv. USSR Academy of Sciences. Physics of the Earth, 1988, No. 9, pp. 75-85, figure 2 (prototype).

2. Ocean Bottom Seismometer (OBS) Systems. Company Profile. / Проспект фирм Kieler Umwelt und Meerestechnik GmbH (K.U.M.), Signal-Elektronik und Netz-Dienste GmbH (SEND), April 2002, p. 11 (аналог).2. Ocean Bottom Seismometer (OBS) Systems. Company Profile. / Prospectus of firms Kieler Umwelt und Meerestechnik GmbH (K.U.M.), Signal-Elektronik und Netz-Dienste GmbH (SEND), April 2002, p. 11 (analog).

3. Св-во на ПМ № 24890, МПК G 10 К 11/00, G 01 Н 17/00, опубл. 27.08.2002: БИПМ № 24, с.459-460 (аналог).3. Sv-in at PM No. 24890, IPC G 10 K 11/00, G 01 N 17/00, publ. 08/27/2002: BIPM No. 24, p. 459-460 (analogue).

4. А.с. СССР №1557539, МПК G 01 V 1/38, опубл. в БИ №14, 1990, с.215 (аналог)4. A.S. USSR No. 1557539, IPC G 01 V 1/38, publ. in BI No. 14, 1990, p. 215 (analogue)

5. Островский А.А. Донные сейсмоэксперименты. - М.: Наука, 1998. - 255 с. (аналог: с.34-39, 85-86).5. Ostrovsky A.A. Bottom seismic experiments. - M .: Nauka, 1998 .-- 255 p. (analogue: p. 34-39, 85-86).

Claims

1. Автономная донная сейсмическая станция (АДСС), содержащая устанавливаемый на дне акватории глубоководный самовсплывающий носитель геофизической аппаратуры (НГА) и установленный на борту обеспечивающего судна бортовой вычислительный модуль (БВМ), причем НГА включает размещенные в герметичном сферическом контейнере блок регистрации, блок определения ориентации НГА, блок синхронизации, блок гидроакустического маяка, устройство управления размыкателями и блок питания, а также установленные снаружи герметичного контейнера гидрофон, антенну гидроакустического маяка, устройство постановки и снятия НГА с грунта дна, выполненное в виде якоря-балласта и закрепленное посредством размыкателей в нижней части НГА, и средства для поиска всплывшего НГА, выполненные в виде проблескового маяка и/или активного радиолокационного отражателя, отличающаяся тем, что внутри герметичного контейнера НГА дополнительно размещен блок определения местоположения НГА при всплытии по сигналам спутниковой радионавигационной системы (СРНС), а снаружи контейнера установлена антенна СРНС, причем в рабочем положении АДСС на дне акватории антенна гидроакустического маяка и гидрофон размещены на верхней полусфере контейнера, антенна СРНС и средства для поиска всплывшего НГА размещены на нижней его полусфере, а блоки НГА размещены в контейнере так, что центр тяжести контейнера смещен в сторону антенны гидроакустического маяка для обеспечения переворота контейнера на 180° относительно вертикальной оси при его отрыве от якоря-балласта и всплытии на поверхность акватории.1. An autonomous bottom seismic station (ADSS) comprising a deep-sea self-propelled carrier of geophysical equipment (NGA) installed on the bottom of the water area and installed on board an onboard supply module (BVM), the NGA including a registration unit and an orientation determination unit located in a sealed spherical container NGA, synchronization unit, hydroacoustic beacon unit, disconnector control device and power supply, as well as a hydrophone installed outside the sealed container, and a tenu of a hydroacoustic beacon, a device for placing and removing NGA from the bottom soil, made in the form of a ballast anchor and secured by means of breakers in the lower part of the NGA, and means for searching for a pop-up NGA, made in the form of a flashing beacon and / or active radar reflector, characterized in that inside the hermetic container of the NGA there is additionally a block for determining the location of the NGA when surfacing according to the signals of the satellite radio navigation system (SRNS), and an antenna of the SRNS is installed outside the container, m in the ADSS working position at the bottom of the water area, the hydroacoustic beacon antenna and hydrophone are located on the upper hemisphere of the container, the SRNS antenna and means for searching the emerged NGA are located on its lower hemisphere, and the NGA blocks are placed in the container so that the center of gravity of the container is shifted towards the hydroacoustic antenna a lighthouse to ensure the rotation of the container by 180 ° relative to the vertical axis when it is separated from the ballast anchor and emerges to the surface of the water area.

2. АДСС по п.1, отличающаяся тем, что блок регистрации включает трехкомпонентный (х, у, z) сейсмоприемный модуль (ТСМ) и накопитель измерительной информации (НИ), к первому входу НИ через последовательно соединенные усилитель, фильтр и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) подключен выход ТСМ, ко второму входу НИ через герморазъем и АЦП подключен выход гидрофона, к третьему входу НИ через АЦП подключены выходы блока определения ориентации НГА, к четвертому входу НИ подключен выход блока синхронизации, антенна гидроакустического маяка через герморазъем подключена к входам блока гидроакустического маяка и устройства управления размыкателями, антенна СРНС через герморазъем подключена к входу блока определения местоположения НГА при всплытии по сигналам СРНС.2. ADSS according to claim 1, characterized in that the registration unit includes a three-component (x, y, z) seismic receiver module (TCM) and a measurement information storage device (NI), to the first input of the NI through a series-connected amplifier, filter, and analog-to-digital the converter (ADC) is connected to the TCM output, the hydrophone output is connected to the second NI input through a pressure connector and the ADC, the outputs of the NGA orientation determining unit are connected to the third NI input, the synchronization unit output is connected to the fourth NI input, the beacon antenna is through g rmorazem connected to the inputs of the block and sonar beacon Disconnect control device via the antenna SRNS germorazem connected to the input of a positioning unit on ascent NGA by SRNS signals.

3. АДСС по п.1, отличающаяся тем, что БВМ содержит блок съема цифровой информации с НИ НГА, блок управления, а также связанные с блоком управления входами-выходами блок радиолокационного обнаружения всплывшего НГА, блок гидроакустической связи с НГА, блок определения местоположения по сигналам СРНС, устройство синхронизации времени (УСВ), радиохронометр и выполненное в виде графопостроителя устройство отображения, УСВ связано входами-выходами с блоком определения местоположения по СРНС и радиохронометром, причем блок съема цифровой информации и блок управления выполнены как специализированные программно-вычислительные блоки персонального компьютера и/или малогабаритного компьютера "Note book".3. ADSS according to claim 1, characterized in that the BVM contains a digital information acquisition unit from NI NGA, a control unit, as well as a radar detection unit for a pop-up NGA, a unit for sonar communication with an NGA, a unit for determining the location of SRNS signals, a time synchronization device (SPM), a radio chronometer, and a display device made in the form of a plotter, the SPM is connected by inputs and outputs to a position determination unit according to the SRNS and a radio chronometer, and the digital information pickup unit The missions and the control unit are designed as specialized software and computing units for a personal computer and / or small-sized computer “Note book”.

4. АДСС по п.1, отличающаяся тем, что блок определения ориентации НГА выполнен в виде датчиков наклона и азимута, например, вертикального и горизонтального инклинометров или магнитного компаса.4. ADSS according to claim 1, characterized in that the unit for determining the orientation of the NGA is made in the form of tilt and azimuth sensors, for example, vertical and horizontal inclinometers or a magnetic compass.

5. АДСС по п.1, отличающаяся тем, что блок синхронизации НГА выполнен в виде таймера, синхронизированного с радиохронометром и сигналами СРНС перед установкой НГА на дно.5. ADSS according to claim 1, characterized in that the NGA synchronization unit is made in the form of a timer synchronized with a radiochronometer and SRNS signals before installing the NGA to the bottom.

6. АДСС по п.1, отличающаяся тем, что в качестве СРНС использованы СРНС "НАВСТАР" и/или "ГЛОНАСС" в дифференциальном режиме.6. ADSS according to claim 1, characterized in that the NAVSTAR and / or GLONASS SRNS in differential mode are used as SRNS.

7. АДСС по п.1, отличающаяся тем, что размыкатель выполнен в виде гидроакустического или электрохимического размыкателя.7. ADSS according to claim 1, characterized in that the disconnector is made in the form of a hydroacoustic or electrochemical disconnector.

8. АДСС по п.1, отличающаяся тем, что трехкомпонентный модуль ТСМ включает три геофона или три акселерометра для измерения компонент волнового поля по трем взаимно перпендикулярным осям х, у, z.8. ADSS according to claim 1, characterized in that the three-component TCM module includes three geophones or three accelerometers for measuring wave field components along three mutually perpendicular axes x, y, z.

9. АДСС по п.1, отличающаяся тем, что НИ выполнен в виде процессора с регистрацией информации на съемные флэш-карты емкостью до 2,0 Гбайт.9. ADSS according to claim 1, characterized in that the NI is made in the form of a processor with registration of information on removable flash cards with a capacity of up to 2.0 GB.

10. АДСС по пп.1 и 3, отличающаяся тем, что при обработке информации в БВМ выход НИ подключен к информационному входу персонального компьютера или модуля "Note book", а входы синхронизации НИ подключены к выходам УСВ и радиохронометра.10. ADSS according to claims 1 and 3, characterized in that, when processing information in the computer, the NI output is connected to the information input of a personal computer or the "Note book" module, and the NI synchronization inputs are connected to the outputs of the SPM and the radio chronometer.

11. АДСС по п.1, отличающаяся тем, что якорь-балласт выполнен в виде бетонного диска или прямоугольного параллелепипеда с плоским основанием и с полусферическим углублением для размещения контейнера НГА с закреплением его посредством размыкателей.11. ADSS according to claim 1, characterized in that the ballast anchor is made in the form of a concrete disk or a rectangular parallelepiped with a flat base and with a hemispherical recess for placement of the container NGA with its fixing by means of disconnectors.

12. АДСС по п.11, отличающаяся тем, что якорь-балласт выполнен из пористого бетона с возможностью изменения его удельного веса.12. ADSS according to claim 11, characterized in that the ballast anchor is made of porous concrete with the possibility of changing its specific gravity.

13. АДСС по п.1, отличающаяся тем, что герметичный контейнер НГА выполнен из материала, выдерживающего большое гидростатическое давление и механические воздействия при постановке НГА на дно, например из титана, стекла или высокопрочной пластмассы, и состоит из двух окрашенных люминесцентной краской полусфер, между которыми проложено уплотнительное резиновое кольцо.13. ADSS according to claim 1, characterized in that the sealed container of the NGA is made of material that can withstand high hydrostatic pressure and mechanical stress when placing the NGA to the bottom, for example of titanium, glass or high-strength plastic, and consists of two hemispheres painted with fluorescent paint, between which a rubber sealing ring is laid.