RU2406640C1 - Cyclic self-contained hydrophisical station of vertical profiling - Google Patents
Cyclic self-contained hydrophisical station of vertical profiling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2406640C1 RU2406640C1 RU2009114534/11A RU2009114534A RU2406640C1 RU 2406640 C1 RU2406640 C1 RU 2406640C1 RU 2009114534/11 A RU2009114534/11 A RU 2009114534/11A RU 2009114534 A RU2009114534 A RU 2009114534A RU 2406640 C1 RU2406640 C1 RU 2406640C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winch
- hydrophysical
- station
- measurement module
- measuring module
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
Техническое решение относится к конструктивному выполнению средств гидрофизических исследований и может быть использовано, например, при реализации систем экологического мониторинга, а также систем сбора стандартной гидрофизической информации. При проведении экологического мониторинга широко используются различные средства гидрофизического наблюдения, в том числе автономные гидрофизические станции.The technical solution relates to the constructive implementation of hydrophysical research tools and can be used, for example, in the implementation of environmental monitoring systems, as well as systems for collecting standard hydrophysical information. When conducting environmental monitoring, various means of hydrophysical observation are widely used, including autonomous hydrophysical stations.
Автономные гидрофизические станции, ориентированные для работы на больших глубинах, как правило, представляют собой прочный корпус-носитель аппаратуры, рассчитанный на определенное гидростатическое давление и соответственно предельную рабочую глубину. Внутри корпуса располагается [1] электронная аппаратура, источники электропитания и измерительные преобразователи. Измерительные преобразователи могут также располагаться в выносных системах, при этом связь с аппаратурой осуществляется через кабельные гермовводы. Полностью укомплектованная автономная станция должна иметь положительную плавучесть, а погружение осуществляется за счет теряемого балластного груза, закрепляемого к управляемому размыкателю балласта.Autonomous hydrophysical stations oriented to work at great depths, as a rule, are a robust equipment carrier body designed for a certain hydrostatic pressure and, accordingly, the maximum working depth. Inside the case is located [1] electronic equipment, power supplies and measuring transducers. Transducers can also be located in remote systems, while communication with the equipment is via cable glands. A fully equipped autonomous station should have positive buoyancy, and immersion is carried out due to the lost ballast weight, fixed to a controlled ballast disconnector.
Однако автономные гидрофизические станции имеют один существенный недостаток, ее измерительная аппаратура позволяет контролировать только параметры придонных вод. Устранить этот недостаток можно, снабжая автономную гидрофизическую станцию [2] «гирляндой» гидрофизических измерительных модулей (ГИМ). В состав ГИМ могут входить датчики давления, температур, электрической проводимости и т.д., фильтры, усилители, АЦП, адаптеры связи, коммутаторы, контроллеры и т.д. Связь автономной станции с береговым пунктом обработки осуществляется с помощью подводного кабеля.However, autonomous hydrophysical stations have one significant drawback, its measuring equipment allows you to control only the parameters of bottom waters. This drawback can be eliminated by equipping the autonomous hydrophysical station [2] with a “garland” of hydrophysical measuring modules (GIM). GIM may include pressure, temperature, electrical conductivity sensors, etc., filters, amplifiers, ADCs, communication adapters, switches, controllers, etc. The autonomous station communicates with the onshore processing station using an underwater cable.
Недостатком таких классов гидрофизических станций является отсутствие возможности оперативной гидрофизической информации в стационарный центр обработки данных.The disadvantage of such classes of hydrophysical stations is the lack of the possibility of operational hydrophysical information in a stationary data center.
Полезная модель автономной гидрофизической станции (АГС), предназначенная для измерения и регистрации (до 8 каналов) гидрофизической информации на цифровые накопители на глубинах от 0 до 150 м (прочный корпус обеспечивает герметичность на глубинах до 1000 м) и оперативной передачи информации на поверхности моря по спутниковому каналу связи «Гонец», рассмотренная в работе [3], свободна от вышерассмотренных недостатков. Данная гидрофизическая станция обеспечивает регистрацию информации по глубине и оперативную передачу информации с использованием спутниковой системы связи «Гонец».A useful model of an autonomous hydrophysical station (AGS), designed to measure and record (up to 8 channels) hydrophysical information on digital storage devices at depths from 0 to 150 m (a robust housing provides tightness at depths of up to 1000 m) and the rapid transfer of information to the sea surface The “Messenger” satellite communication channel, considered in [3], is free from the above disadvantages. This hydrophysical station provides depth information registration and operational information transfer using the “Messenger” satellite communication system.
Установка АГС обеспечивается свободным погружением на гайдропе за счет отрицательной плавучести, создаваемой лебедкой с источником питания, исполняющих роль якоря-балласта, всплытие осуществляется за счет положительной плавучести несущего корпуса при отделении от лебедки с источником питания.The AGS installation is ensured by free immersion on the guide due to the negative buoyancy created by the winch with a power source, acting as a ballast anchor, ascent is carried out due to the positive buoyancy of the bearing body when separated from the winch with a power source.
Для учета гидрологической обстановки района во время работы АГС может оснащаться датчиками глубины, температуры, электропроводности, скорости распространения звука и т.д. (до 8 датчиков) с микропроцессорной системой сбора и обработки гидрофизической информации.To account for the hydrological situation of the area during operation, the gas generator can be equipped with sensors for depth, temperature, conductivity, sound propagation velocity, etc. (up to 8 sensors) with a microprocessor-based system for collecting and processing hydrophysical information.
АГС обеспечивает усиление, фильтрацию, оцифровку, предварительную обработку и регистрацию на цифровой накопитель гидрофизической информации. При этом основной задачей, предлагаемой АГС, является измерение гидрофизических параметров по глубине водной среды, для чего применяется специальная лебедка-якорь, которая состоит из лебедки с источником питания, исполняющих роль якоря-балласта. С целью возращения лебедки с источником питания АГС оснащается пропиленовым фалом и тросом.AGS provides amplification, filtering, digitization, pre-processing and registration on a digital storage device of hydrophysical information. In this case, the main task proposed by the AGS is the measurement of hydrophysical parameters along the depth of the aquatic environment, for which a special anchor winch is used, which consists of a winch with a power source that plays the role of a ballast anchor. In order to return the winch with a power source, the AGS is equipped with a propylene halyard and a cable.
Возвращение на поверхность лебедки достигается следующим образом. По команде, полученной АГС по гидроакустическому каналу связи от обеспечивающего судна или команде, заложенной в программу, АГС всплывает на поверхность моря. При этом АГС связана с лебедкой-якорем пропиленовым фалом и тросом, что позволяет после выборки АГС произвести подъем лебедки с источником питания. К недостаткам данной станции можно отнести только однократное измерение гидрофизической информации по глубине. В принципе эту станцию можно приспособить для многократного измерения гидрофизической информации по глубине, для чего необходимо приспособить работу лебедки-якоря в реверсном режиме. При этом лебедке необходимо затрачивать значительную энергию на преодоление силы положительной плавучести несущего корпуса станции, которая может достигать 30 кг, что существенно снижает количество вертикального профилирования станции вследствие ограниченности энергоресурса.Return to the surface of the winch is achieved as follows. According to the command received by the AGS via the hydroacoustic communication channel from the supporting vessel or the team included in the program, the AGS floats to the surface of the sea. In this case, the AGS is connected to the winch-anchor with a propylene halyard and a cable, which allows, after sampling the AGS, to lift the winch with a power source. The disadvantages of this station include only a single measurement of hydrophysical information in depth. In principle, this station can be adapted for multiple measurements of hydrophysical information in depth, for which it is necessary to adapt the operation of the anchor winch in reverse mode. With this winch, it is necessary to expend considerable energy to overcome the positive buoyancy force of the station’s bearing body, which can reach 30 kg, which significantly reduces the number of vertical station profiling due to limited energy resources.
Интересным представляется гидрофизический профилограф, рассмотренный в работе [4]. Заякоренный профилограф McLane (ЗПМ) - это автономная платформа для профилирующих инструментов, разработанная в сотрудничестве McLane Research Laboratories, Inc (MRL) и Advanced Engineering Laboratory и Отделом Физической Океанографии Океанографического Института Вудс-Хоул (ОИВХ). Цель исследований состоялась в том, чтобы разработать технологию заякоренных профилографов для широкого круга океанографического сообщества.Of interest is the hydrophysical profilograph considered in [4]. The McLane Anchored Profiler (PML) is a standalone profiling tool platform developed in collaboration with McLane Research Laboratories, Inc. (MRL) and Advanced Engineering Laboratory and the Department of Physical Oceanography, Woods Hole Oceanographic Institute (OIVH). The aim of the research was to develop an anchored profilograph technology for a wide range of oceanographic communities.
Базовый набор инструментов включает датчик ПТГ (проводимость - температура - глубина) и акустический измеритель течений (АИТ). Конструкция предусматривает возможность подключения разнообразных дополнительных инструментов, включая широко распространенные биооптические и химические датчики. Основная идея, заключенная в работе [4], которая заинтересовала нас, заключается в следующем. Гидрофизическая станция (профилограф) имеет нейтральную плавучесть и при перемещении станция преодолевает только силу гидродинамического сопротивления, для чего станцию привели в яйцевидную форму. Сама станция перемещается по натянутому по вертикали тросу.The basic tool kit includes a PTG sensor (conductivity - temperature - depth) and an acoustic current meter (AIT). The design provides the ability to connect a variety of additional tools, including widespread bio-optical and chemical sensors. The main idea contained in [4], which interested us, is as follows. The hydrophysical station (profilograph) has neutral buoyancy and when moving the station overcomes only the force of hydrodynamic resistance, for which the station was brought into an ovoid form. The station itself moves along a vertically stretched cable.
Недостатком данной разработки является отсутствие возможности выхода станции на поверхность моря для оперативной передачи данных. Предлагаемое изобретение с условным наименованием «Циклическая автономная гидрофизическая станция вертикального профилирования (ЦАГС ВП)» устраняет все вышеуказанные недостатки и предназначено для проведения гидрофизического и экологического мониторинга с возможностью оперативной передачи данных в шельфовой зоне в районе работ нефтегазовых добычных и буровых вышек.The disadvantage of this development is the inability to exit the station to the sea surface for operational data transfer. The present invention with the code name “Cyclic Autonomous Hydrophysical Station of Vertical Profiling (TsAGS VP)” eliminates all of the above disadvantages and is intended for conducting hydrophysical and environmental monitoring with the ability to quickly transmit data in the shelf zone in the area of oil and gas production and drilling towers.
Циклическая автономная гидрофизическая станция вертикального профилирования (ЦАГС ВП) состоит из четырех основных частей (фиг.1): измерительного модуля 1, донной лебедки 2, донного блока 3 и пассивного измерительного модуля 4, соединенных между собой тросом. Измерительный модуль 1 предназначен для управления работой станции в соответствии с заложенной программой, проведения измерений в вертикальном слое водной среды и оперативной передачи данных по радиоканалу (спутниковому каналу). Для этого в его составе имеются управляющий процессор, измерительные датчики, УКВ или спутниковый радиомодемы, гидроакустическая система связи с лебедкой и система жизнеобеспечивания.The cyclic autonomous hydrophysical station of vertical profiling (TsAGS VP) consists of four main parts (Fig. 1): measuring
Измерительный модуль 1 (ИМ) перемешается по вертикали с помощью лебедки, которая получает от него соответствующие команды. В состав донной лебедки 2 входят двигатель с обводным барабаном, блок питания и гидроакустическая система связи с измерительным модулем. Блок питания играет также роль балласта. Через обводной барабан лебедки и через донный блок 3 проходит трос, соединяющий измерительный модуль 1 с пассивным измерительным модулем 4 (ПИМ). Пассивный измерительный модуль 4 одновременно служит для уравновешивания положительной плавучести измерительного модуля 1 и имеет такую же положительную плавучесть 5, как ИМ 1. Одновременно ПИМ 4 как бы в противофазе производит те же самые измерения гидрофизических и экологических параметров, что и измерительный модуль 1. ПИМ 4 производит управление лебедкой 2 опосредованно с помощью ИМ 1, только в моменты всплытия на поверхность ПИМ 4. В моменты всплытия ПИМ 4 через свой акустический излучатель сообщает ИМ 1 о своем всплытии. В свою очередь ИМ 1 дает лебедке 2 команду «Стоп» и меняет режим работы двигателя лебедки на противоположный «реверсный» режим. При такой схеме отсутствует необходимость преодолевать положительную плавучесть ИМ 1 и ПИМ 4 в моменты их погружения. Энергия при перемещении ИМ1 и ПИМ 4 по вертикали тратится практически только на преодоление лобового гидродинамического сопротивления воды, поэтому ПИМ 4 и ИМ 1 придана обтекаемая форма.Measuring module 1 (MI) is mixed vertically with a winch, which receives the appropriate commands from it. The bottom winch 2 includes an engine with a bypass drum, a power supply unit and a hydro-acoustic communication system with a measuring module. The power supply also plays the role of ballast. A cable passes through the winch bypass drum and through the
В систему жизнеобеспечивания станции входят датчики герметичности ИМ 1, ПИМ 4 и лебедки 2, устройств контроля заряда аккумуляторной батареи ИМ 1, ПИМ 4 и лебедки 2.The station’s life support system includes
На фиг.2 представлена структурная схема ИМ 1 станции. Измерительные гидрофизические и экологические датчики 5 преобразовываются в преобразователях 6 в информационные коды длиной 2 байта, где младшие три разряда характеризуют номера каналов (датчиков, их не более 8), остальные 13 разрядов представляют информационные разряды.Figure 2 presents the structural diagram of the
Таймер 7 в формирователе временного кода 8 формирует 32-разрядный временной код, включающий год, месяцы, числа, часы, минуты и секунды. Временной код одновременно является наименованием формируемого информационного файла.The
Датчик под номером 5-8 представляет датчик давления, который одновременно информирует программное устройство (ПУ) 12 о текущей глубине расположения измерительного модуля 1. При достижении измерительным модулем 1 предельной глубины Н=h, при всплытии H=0 или при достижении заданных фиксированных глубин H=hi в ПУ 12 вырабатывается команда «Стоп», которая затем передается с помощью гидроакустического излучателя 10 на лебедку 2. При достижении фиксированных глубин H=hi одновременно ПУ 12 дает команду формирователю файлов 9 на формирование очередного информационного файла и передачи этого файла в накопитель файлов 11. На этапе погружения ИМ 1 (после всплытия на поверхность моря ИМ 1), т.е. при Hj-Hj-1>0 для лебедки после команды «Стоп» вырабатывается команда (по истечении определенного времени) включения в «нормальном» режиме лебедки 2. На этапе всплытия ИМ 1 (после всплытия ПИМ 4 на поверхность моря), т.е. при Hj-Hj-1<0 для лебедки 2 после команды «Стоп» вырабатывается команда (по истечении определенного времени) включения в «реверсном» режиме лебедки 2. При достижении ИМ 1 или ПИМ 4 поверхности моря по команде ПУ 12 аппаратура передачи данных 13 осуществляет передачи гидрофизической информации по спутниковому каналу связи «Гонец». Более подробная информация об аппаратуре приведена в работе [5]. В измерительном модуле 1 предусмотрен акустический приемник 14, предназначенный для приема различных служебных команд. Структура ПИМ 4 практически идентична структуре ИМ 1, за исключением управленческой функции за лебедкой 2. Управление за лебедкой производится, как было выше рассмотрено, опосредованно с помощью ИМ 1.The sensor numbered 5-8 represents a pressure sensor that simultaneously informs the software device (PU) 12 of the current depth of the location of the
Лебедка 2, структурная схема которой представлена на фиг.3, в составе включает акустический приемник 15, блок управления 16, включающий в себе функции дешифратора акустических команд и управления режимами работ двигателя 17.Winch 2, the structural diagram of which is shown in FIG. 3, includes an
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Малашенко А.Е., Филимонов В.И., Перунов В.В., Рожков B.C. Многофункциональная гидрофизическая автономная станция. Патент на ПМ №50299, 24.06.2005 г.1. Malashenko A.E., Filimonov V.I., Perunov V.V., Rozhkov B.C. Multifunctional hydrophysical autonomous station. Patent for PM No. 50299, June 24, 2005
2. Малашенко А.Е., Перунов В.В., Филимонов В.И., Рожков B.C. Автономная гидрофизическая станция для зондирования параметров водной среды на нескольких фиксированных глубинах. Патент на ПМ №56593,25.10.2005 г.2. Malashenko A.E., Perunov V.V., Filimonov V.I., Rozhkov B.C. Autonomous hydrophysical station for sensing the parameters of the aquatic environment at several fixed depths. Patent ПМ №56593,25.10.2005
3. Малашенко А.Е., Деревнин В.А., Перунов В.В., Филимонов В.И., Рожков B.C. Автономная гидрофизическая станция для зондирования водной среды по глубине. Патент на ПМ №61246, 19.01.2006 г.3. Malashenko A.E., Derevnin V.A., Perunov V.V., Filimonov V.I., Rozhkov B.C. Autonomous hydrophysical station for sounding the aquatic environment in depth. Patent for PM No. 61246, 01/19/2006
4. Арчи Т. Морризон III, Джон Д.Биллингс, Кеннет В.Доэртай, Ж.М.Тул. Mc Lane Moored Profiler., Proceeding OCEANOLOGY International, 2000, pp.397-414.4. Archie T. Morrison III, John D. Billings, Kenneth W. Doertay, J.M. Tool. Mc Lane Moored Profiler., Proceeding OCEANOLOGY International, 2000, pp. 397-414.
5. Малашенко A.E., Малашенко A.A., Деревнин B.A., Леоненков Р.В., Сохатюк М.Ю. Аппаратура передачи данных гидрофизической информации с помощью системы спутниковой связи. Патент на ПМ №75117, 15.03.2007 г.5. Malashenko A.E., Malashenko A.A., Derevnin B.A., Leonenkov R.V., Sokhatyuk M.Yu. Equipment for transmitting hydrophysical information data using a satellite communication system. Patent for PM No. 75117, March 15, 2007
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009114534/11A RU2406640C1 (en) | 2009-04-16 | 2009-04-16 | Cyclic self-contained hydrophisical station of vertical profiling |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009114534/11A RU2406640C1 (en) | 2009-04-16 | 2009-04-16 | Cyclic self-contained hydrophisical station of vertical profiling |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009114534A RU2009114534A (en) | 2010-10-27 |
RU2406640C1 true RU2406640C1 (en) | 2010-12-20 |
Family
ID=44041852
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009114534/11A RU2406640C1 (en) | 2009-04-16 | 2009-04-16 | Cyclic self-contained hydrophisical station of vertical profiling |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2406640C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2544423C2 (en) * | 2012-05-17 | 2015-03-20 | Федеральное бюджетное государственное учреждение " Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук" | Device for vertical movement of underwater vehicles |
RU2701293C1 (en) * | 2018-09-03 | 2019-09-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Device for cyclic immersion and surfacing of sea buoy |
RU2733550C1 (en) * | 2019-09-02 | 2020-10-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Device for cyclic immersion and surfacing of sea buoy |
-
2009
- 2009-04-16 RU RU2009114534/11A patent/RU2406640C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2544423C2 (en) * | 2012-05-17 | 2015-03-20 | Федеральное бюджетное государственное учреждение " Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук" | Device for vertical movement of underwater vehicles |
RU2701293C1 (en) * | 2018-09-03 | 2019-09-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Device for cyclic immersion and surfacing of sea buoy |
RU2733550C1 (en) * | 2019-09-02 | 2020-10-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Device for cyclic immersion and surfacing of sea buoy |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009114534A (en) | 2010-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN201397138Y (en) | Real-time monitoring system for offshore marine environment in polar region | |
CN110182318B (en) | Ocean information online monitoring buoy system for winter sea ice risk management | |
CN205679596U (en) | A kind of marine ecology automatic monitering buoy system | |
KR101841594B1 (en) | The buoyancy device equipped with a waterproof formula ocean observation | |
CN201907635U (en) | Self-heaving detecting buoy capable of reaching to bottom for marine environment | |
CN104267643A (en) | Target positioning recognition system of underwater robot | |
CN106769213B (en) | Sediment sampling robot | |
CN110542408A (en) | Wisdom marine environment quality safety supervisory systems | |
CN114013572A (en) | Multi-sensor intelligent sea air interface parameter observation continuous operation workstation | |
CN209321187U (en) | A kind of automatic tour marine float platform | |
RU2406640C1 (en) | Cyclic self-contained hydrophisical station of vertical profiling | |
CN110768713B (en) | A disposable data passback device for deep sea submerged buoy | |
RU2650849C1 (en) | Autonomous seismo-acoustic station | |
RU2406639C1 (en) | Self-contained hydrophisical station of vertical profiling | |
CN114056498A (en) | Modularized intelligent water unmanned operation platform | |
US9772288B1 (en) | Autonomous biobuoy systems and methods | |
RU61895U1 (en) | AUTONOMOUS SEISMOACOUSTIC HYDROPHYSICAL STATION | |
RU2344962C1 (en) | Self-contained near-bottom buoy station | |
US20230408336A1 (en) | Modular-reconfigurable long-term in-situ monitoring device and monitoring method | |
RU2563316C1 (en) | Underwater station | |
CN211167298U (en) | Ocean information comprehensive online monitoring buoy system | |
Nittis et al. | The M3A multi-sensor buoy network of the Mediterranean Sea | |
CN113654529B (en) | Intelligent monitoring device for tidal water level monitoring and working method thereof | |
RU2485447C1 (en) | Double-medium research and navigation complex with system of provision of accurate navigational referencing for underwater mobile technical objects | |
CN210664466U (en) | Wisdom marine environment quality safety supervision device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110417 |