DTA-6000声学深拖系统在富钴结壳探测中的应用

富钴结壳作为一种潜在的海洋矿产资源逐渐引起人们的关注,研究发现海山微地形是影响富钴结壳分布的重要因素。DTA-6000声学深拖系统是我国具有自主知识产权的第一套深海拖曳观测系统,其最大工作深度6 000m,该设备上安装的高分辨率测深侧扫声纳和浅地层剖面仪能够分别获得高分辨率的海底地形地貌和浅地层剖面。它的测深覆盖范围600m,侧扫覆盖范围800m。声学深拖系统因其高效和价格优势,被列为富钴结壳资源调查的常规设备。大洋29航次中,DTA-6000声学深拖系统在采薇海山完成2条测线共约50km海山斜坡的探测,获得了高分辨率的地形地貌数据和浅地层剖面数据。介绍DTA-6000声学深拖系统及其在富钴结壳探测中的应用,并对探测结果进行了分析。

基于声学深拖调查的海山微地形地貌研究--以马尔库斯-威克海岭一带的海山为例

利用"大洋一号"科学考察船DY115-21航次第1航段采集于西太平洋马尔库斯-威克海岭一带海山的声学深拖数据资料,借助GeoDas和PDS 2000等软件,对获取的侧扫声呐、浅剖以及多波束数据资料进行了后处理,获得了该海区高分辨率的地形地貌特征,并结合深海摄像资料,探讨了其海底特征地貌的成因。结果表明:根据水深及其所处海山的位置,可将研究区划分为斜坡和山顶2个区段,其中斜坡段前半部分的地形基本无起伏,后半部分的地形变化相对较大,并发育了2个近圆形的平底坑;山顶段的地形相对平缓,在高差变化相对较大的地方,发育了台状凸起和小尺度陡坎2种地貌类型。斜坡段发育的圆形平底坑可能是残存的古火山口;山顶段台状凸起和小尺度陡坎则可能是由侵蚀和沉降作用共同影响的结果,各平坦区段间的海底声强反射信号差别较大,表明其底质类型较复杂,结合海底摄像和浅钻资料分析可知,底质中发育有表层沉积物、富钴结壳和基岩等。

现代海底热液活动异常条件探测关键技术研究

结合我国863计划海底热液活动探测技术研究课题的开展情况,综述了现代海底热液活动调查和研究依赖的主要探测技术--深海拖曳式走航连续探测技术、海底原位探测技术、长期定点连续探测技术、深潜技术及深海钻探技术的研究和应用,介绍了我国深海探测技术的研究现状,分析了21世纪海底热液活动研究的发展趋势,指出调查发现新的热液硫化物分布区、研究热液活动的生命现象、建立海底热液活动现场长期监测体系将会是今后研究的重点.

超短基线定位系统在深拖探测中的应用

作为水下探测设备的载体,深拖系统可长时间大范围的进行海洋调查,其水下位置的准确与否,将直接关系到探测资料的可用度。该文从深拖水下导航定位的关键技术问题出发,总结了适用于深拖系统的水下定位方法,重点介绍了具备高稳定度、高精度等诸多优点的超短基线声学定位系统。结合实例,阐述了超短基线定位工作原理、误差分析及数据处理方法,在拖曳系统匀速直线运动状态下,基于抗差自适应卡尔曼滤波算法对超短基线定位数据进行了处理,滤除了定位数据中的跳点,得到了较平滑且与原始数据相吻合的滤波数据。

海洋深拖地震技术优势分析

随着人类探索、开发和利用海洋逐渐走向深海,近海底探测技术也越来越受到重视,海洋深拖地震技术的应用便是其中之一。通过分析海水声速剖面、传播损失、环境噪声和海洋混响等海洋声学环境因素对声信号的影响,阐述了近海底观测的优越性。在此基础上,对深拖地震技术在提高地震资料质量方面的作用进行了分析,指出了深拖地震技术有利于提高地震资料的信噪比和分辨率。

深海多波束系统、深拖系统及合成孔径声呐系统的技术性能对比

研究了深海多波束系统、深拖系统及合成孔径声呐系统的结构、原理及作业技术方式,并对各系统进行了技术对比,总结了各探测系统的技术优势,提出了三种系统合理的联合作业方式.

声学深拖系统在海底冷泉调查中的应用

结合冷泉区天然气羽状流气柱的特征和已有的探测成果,文中使用新型的声学深拖在疑似冷泉点附近开展试验性调查。利用搭载在深拖上的高分辨率侧扫声呐和Chirp型浅地层剖面仪及多波束系统获取冷泉点附近的侧扫声呐数据、海底浅部地层剖面数据及多波束水体数据。3个疑似冷泉在侧扫声呐图像上呈现明显的亮斑,多波束水体数据可探测冷泉并确定冷泉位置,在浅地层剖面数据上可见清晰的声学反射空白带,指示天然气水合物的运移通道,同时在冷泉点3附近还发现一个新的冷泉异常点。研究结果表明,采用深拖作业,结合多种声学技术手段,可对冷泉目标物进行立体声学探测,为冷泉的快速勘查与识别定位提供科学可靠的技术依据,验证先前调查手段和分析方法的正确性。

Teledyne Benthos TTV-301声学深拖系统在海底微地形地貌调查中的应用

介绍Teledyne Benthos TTV-301声学深拖系统的构成、海上作业模式以及声学数据获取方式,以南海某海域实测声学数据为例,对获取的多波束水深数据、侧扫声呐数据、浅地层剖面数据进行精细处理,获取高质量的水深图像、高分辨率的侧扫声呐图像和高精度的浅地层剖面图像。对同一海底微地形微地貌在不同声学影像上的反射标识进行对比分析,建立声学3D模型,形成海底浅表层的立体探测。实验结果验证了声学深拖系统在海底微地形地貌调查中的有效性与可行性,并可取得理想的效果。

聚合物减阻涂层在赛艇上的应用

为了减小赛艇航行中所受摩擦阻力,以改善其水动力学性能,提高运动员比赛成绩,提出了一种符合国际艇联规定的新型减阻技术.采用高压空气喷涂工艺,将涂料喷涂到赛艇表面,涂料固化后形成聚合物涂层.在深水拖曳水池中,分别对常规水力学光滑的赛艇和涂敷聚合物涂层的赛艇进行了阻力测试.测试结果表明,与常规水力学光滑的赛艇相比,涂敷聚合物涂层的赛艇所受摩擦阻力有所下降;随航速提高,摩擦阻力下降的绝对值呈增长趋势,聚合物涂层的减阻效果更加明显。

集成深拖与AUV对洋中脊热液喷口的联合探测

热液喷口探测是目前国际上的热点,探测技术方法也多种多样。阐述了集成深拖与自治水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)探测技术,重点介绍了集成深拖的组合特性。针对热液喷口的探测需求,根据集成深拖与AUV两种方法的优点,提出两种技术方法的联合探测。以一个实际探测的区块为例,讨论了两种方法联合探测的实效性。指出该技术方法可更快速地探测热液的异常范围,同时可降低AUV下潜的盲目性,也可以减少AUV的下潜次数,节约了海上调查时间,提高探测效率。最后指出了现场探测与数据分析需进行深拖位置校正和关注底流及地形对热液羽状流空间分布的影响两个重要问题,为未来的热液探测提供了指导作用。

深拖系统光学图像多金属结核粒径和丰度的计算

针对Ｓｉｍｒａｄ深拖系统和上海交通大学与美国ＤＯＥ联合研制的深拖系统，开发光学图像多金属结核覆盖率、粒径和丰度计算软件，提出了深拖系统光学图像拖体高度校正处理、粒径计算方法，分析了我国太平洋多金属结核矿区东、西区结核丰度与覆盖率和粒径的相关性，建立了深拖系统光学图像多金属结核丰度计算的数学模式。

深拖平缆采集资料中鬼波衰减方法探讨

鬼波衰减是深拖平缆采集资料处理中非常重要的一步,也是实现宽频处理的关键步骤。为此,笔者分析了深拖平缆资料特点,推导了鬼波的时距曲线方程,在此基础上,介绍了线性Radon域最小平方反演方法衰减鬼波的基本原理,该方法首先通过最小平方方法求得无鬼波的Radon域数据,再应用反变换算子中的一次波算子进行反变换,从而实现了对鬼波的压制。采用该理论对模型数据与实际地震资料进行了试处理,结果表明,深拖平缆资料通过本文的鬼波衰减技术处理后,陷频点得到了补偿,有效频带得到了拓宽,达到了宽频处理的效果。

6000m深海拖曳系统动力响应计算

本文数值计算了６０００ｍ深海单拖体和双拖体拖曳系统的动态响应，特别是研究了拖船的垂荡运动对拖体定高性的影响。对于双拖体系统，本文对第二拖体在水中的重量、联接两拖体的缆索长度及其在水中重量等因素对第二拖体定高性的影响进行了详细的计算、分析。计算表明，采用双拖体系统可大大提高系统的定高性。

深海拖曳系统定位技术及其应用与展望

阐述了海洋地球物理导航和水下声学导航等水下定位的技术方法,着重探讨了水声定位在深拖系统定位中的应用。分别简述了3种传统的声学定位系统的优缺点,并详尽介绍了超短基线定位系统,分别举例说明市场上典型产品的性能及应用情况,指出了在水下拖体导航中有待解决的关键技术问题及其发展方向,重点介绍了当前水下拖体定位技术发展的新方向,认为组合式声学导航和融合导航将成为未来的研究热点。

海洋多道地震拖缆数据实时传输系统的设计与实现

为满足深拖式高分辨多道地震勘探需求,设计并实现了海洋地震拖缆数据的实时传输系统。系统由数传包与地震采集站连接组成,采用推荐标准485(Recommended Standards 485, RS485)串行总线实现了采集站与数传包的物理连接,利用低电压差分信号(Low-Voltage Differential Signaling, LVDS)、预加重/均衡器、8 位/10 位(8 bit/10 bit)编码等技术实现了数传包之间的通信链路。设计了无等待反馈重传的差错控制方法,提高系统高效性和可靠性;在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)内部采用先进先出(First Input First Output, FIFO)构建多优先级任务队列的多级流水线设计,解决了大容量数据并发而产生的数据漏帧问题。在实验室用已知正弦信号对系统进行了对比测试,结果表明系统能够满足海洋多道地震勘探的数据传输需求,对于海洋多道高分辨率地震资料的可靠获取具有重要的意义。

高分辨率测深侧扫声纳系统测深精度评估方法

高分辨率测深侧扫声纳系统(HRBSSS)是一种用于获取海底微地形地貌的声学探测设备。在简要介绍其工作原理、主要误差源、数据处理与偏差校准方法的基础上,针对声纳自身与整个系统两方面确定了各自的测深精度评估方法。最后以DTA-6000声学深拖系统上的HRBSSS为例,对其外场实验测深数据精度进行了评估。结果表明,HRBSSS声纳的测深精度在250m×2覆盖范围内符合IHO S-44特级标准,受传感器误差和界面影响,浅水条件下系统测深精度在水平距离113m内符合IHO S-44特级标准。

深海路由勘察中深拖与AUV的技术对比

详细研究了深海路由勘察项目中使用的深拖作业系统、AUV作业系统和相关的作业技术难点,总结了测量级AUV的技术优势,并对国际深海测绘级AUV的现状进行分析。对比结果显示现代深海勘察设备科技含量大幅度提高,AUV将逐渐取代走航式深拖成为深海工程勘察的新方式。

用于天然气水合物调查的轻便型声学深拖系统总体方案分析

论证了用于天然气水合物调查的轻便型声学深拖系统的总体方案,其拖曳方式选择是其核心问题之一,重力型拖体操作方便但稳定性差,弱正浮力型拖体稳定性好而操作复杂。首先论证了两型声学深拖的运动性能,分析了提升重力型拖体稳定性的措施,结果表明,重力型拖体俯仰运动稳定性显著弱于弱正浮力型拖体,并且各项改善措施对于稳定性提高不显著。其次对测深侧扫声呐、多波束测深声呐、浅地层剖面仪和声多普勒测速仪等声学深拖系统主要搭载声呐开展分析,准定量的得到对拖曳平台稳定性的要求。综合考虑拖体稳定性、配套装备要求、开发经验和成本等因素,为了获得更好的探测结果,最终确定采用弱正浮力型拖曳系统,并给出了系统的总体设计方案。

深拖曳多道地震系统阵列几何形态的高精度反演

在前人工作的基础上,发展了一套针对高分辨率深拖曳多道地震勘探系统(deep-towed acoustics andgeophysics system,DTAGS)阵列几何形态的高精度反演技术。该技术通过拾取的直达波与海面反射波走时共同对反演进行约束,同时考虑了阵列节点深度系统误差以及海水速度波动的影响,采用遗传算法对阵列几何形态控制参数进行同步反演,获得了全局优化的DTAGS阵列几何形态。在北Cascadia边缘陆坡天然气水合物勘探的应用中,采用改进算法处理后的DTAGS地震数据明显提高了成像质量,能够提供更为详实的与天然气水合物相关的海底沉积和构造细节。

天然气水合物勘查声学深拖系统研发方案

随着海底天然气水合物勘查工作的深入发展,近海底探测技术的应用越来越多,声学深拖技术的应用便是其中之一。简要介绍了目前深海探测中使用的多种弱正浮力型及重力型声学深拖系统,提出了用于天然气水合物勘查的重力型声学深拖系统的自主研发思路,论述了研发工作涉及到的若干关键技术。