一种深海剖面紧绷式锚系浮标布放方法

摘要

本发明公开了一种深海剖面紧绷式锚系浮标布放方法，该方法包括：浮标在船上组装完成进入正常工作状态，浮标挂载的传感器与浮标控制器实时通信，将ICC钢缆与包塑钢缆接口进行硫化处理，对预设浮标站位进行全水深的垂直剖面CTD现场观测，完成布放前准备；根据预设浮标站位附近海底情况及水深确定最终实际浮标投放点位置；根据实际浮标投放点位置、布放现场风流环境、预计作业时间和预设航行速度，基于顶风顶流的航行布放原则确定航行路线；由航行路线起点吊放浮标体，逆着风流合成方向以一节速度开船，依次将钢缆、尼龙绳、玻璃浮球、释放器入水，直至航行路线终点吊放锚块，完成浮标布放。

说明书

技术领域

本公开属于深海浮标的技术领域，涉及一种深海剖面紧绷式锚系浮标布放方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

浮标作为一种海洋观测平台发挥越来越大的作用，应用范围也越来越广。但是大多数浮标对水下海洋参数的测量很难大量、大深度实时采集，同时受到通信网络的限制只能布放在近海。例如有的浮标采用自容式的传感器安装在浮标的系留系统，到回收浮标后才能从传感器中读取数据；有的浮标的数据采集控制器直接和每一个传感器电缆连接，实时进行数据传输，但是受到数量和深度的限制，一般只能测量几个和水深几十米之内的传感器；有的浮标只能布放在水深几十米或者几百米的位置；有的浮标只能布放在近海，使用GPRS地面通信网络或者通信距离比较近的数据电台。因此，现有对浮标的布放方法也仅是针对现有的近海浮标等浮标。

随着技术的发展以及海洋观测要求的不断升级，出现了深海剖面紧绷式锚系浮标，如图1所示，该深海剖面紧绷式锚系浮标需要被布放到现场水深大于1500米的海域，浮标系统采用弹性“紧绷”式锚系结构，由水上和水下两部分组成。水上部分由一个直径为2.3m的浮标及安装在其上的气象传感器组成，测量参数包括：风速、风向、气温、气压、相对湿度，装配铱星天线、GPS和XE定位终端。浮标水下部分由700米包塑钢缆、尼龙绳、浮球、释放器和锚块锚组成，包塑钢缆上装配感应耦合式传感器，测量参数包括：海水温度、盐度、压力、溶解氧、流速、流向，具体安装深度请参考图1。浮标数据通过卫星实现实时传输。目前，如何实现该深海剖面紧绷式锚系浮标的布放成为现在亟待解决的技术问题。

此外，深海海面经常处于恶劣的海洋环境，风大、波浪高、洋流强，如何实现恶劣海洋环境下的深海剖面紧绷式锚系浮标的布放，同样是亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，解决如何实现该深海剖面紧绷式锚系浮标的布放的问题，本公开的一个或多个实施例提供了一种深海剖面紧绷式锚系浮标布放方法，实现了深海剖面紧绷式锚系浮标的布放。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种深海剖面紧绷式锚系浮标布放方法。

一种深海剖面紧绷式锚系浮标布放方法，该方法包括：

浮标在船上组装完成进入正常工作状态，浮标挂载的传感器与浮标控制器实时通信，将ICC钢缆与包塑钢缆接口进行硫化处理，对预设浮标站位进行全水深的垂直剖面CTD现场观测，完成布放前准备；

根据预设浮标站位附近海底情况及水深确定最终实际浮标投放点位置；

根据实际浮标投放点位置、布放现场风流环境、预计作业时间和预设航行速度，基于顶风顶流的航行布放原则确定航行路线；

由航行路线起点吊放浮标体，逆着风流合成方向以一节速度开船，依次将钢缆、尼龙绳、玻璃浮球、释放器入水，直至航行路线终点吊放锚块，完成浮标布放。

进一步地，所述布放前准备中传感器的布放准备包括：

在实验室中对声学释放器进行维护并更换电池，设置声学释放器进入休眠；

浮标挂载的传感器中的水下传感器放置于风暴箱内，并采用模拟线将浮标挂载的传感器与浮标控制器接通进行实时通信；

将风暴箱内装入覆盖传感器的海水；

在船航行至预设浮标站位附近时，更换水下传感器电池，设置水下传感器。

进一步地，所述布放前准备中还包括尼龙绳的准备，根据预设浮标站位水深准备足够长的尼龙绳，并将成捆的尼龙绳放置于遮光处理的容器中；

根据实际浮标投放点实测水深将最后一节尼龙绳裁剪并编制绳头。

进一步地，所述布放前准备中将ICC钢缆与包塑钢缆接口进行硫化处理的布放准备包括：

硫化处理时间选择在正式布放浮标前一段时间且避开阴雨天气，该段时间大于2天；

将ICC钢缆插入包塑钢缆接口端的预留孔内，对各缝隙孔洞使用硫化橡胶进行表面灌注涂抹使其密封；

确认包塑钢缆接口末端与ICC钢缆正常导通，并且确认包塑钢缆与其连接的卸扣直接绝缘；

将包塑钢缆接口、ICC钢缆和卸扣紧密缠绕在一起且防水处理，保证硫化后钢缆为一体结构。

进一步地，所述对各缝隙孔洞使用硫化橡胶进行表面灌注涂抹时，采用双组分硫化橡胶，将两组分硫化橡胶混合并搅拌均匀，静置2分钟，涂抹前再搅拌2分钟，细致均匀涂抹避免留存气泡。

进一步地，所述航行路线包括作为浮标体吊放点的起点和作为锚块吊放点的终点，所述航行路线还包括实际浮标投放点，实际浮标投放点位于航行路线三分点处，且距浮标体吊放点距离为距锚块吊放点距离的2倍。

进一步地，所述吊放浮标体的具体方法步骤包括浮标体起吊准备、浮标体起吊和浮标体脱钩。

进一步地，所述浮标体起吊准备的具体方法步骤包括：将浮标体移动到A型架正下方，将硫化后钢缆架在铁框上，预先装好前50米水下传感器；

工作人员进行A型架和左右吊钩操作、左右舷浮标井下端止荡、左右舷塔架止荡、左右舷吊钩止荡、包塑钢缆止荡、起吊绳安装及检查、脱钩器安装；

开船至实际浮标投放点，停船，开动力定位确定位于实际浮标投放点，完成浮标体起吊准备。

进一步地，所述浮标体起吊的具体方法步骤包括：工作人员进行A型架和左右吊钩操作、左右舷塔架止荡、左右舷吊钩止荡、包塑钢缆20米入水和脱钩器监视操作，完成浮标体起吊，并以一节速度逆风流合成方向开船。

进一步地，所述浮标体脱钩的具体方法步骤包括：工作人员进行A型架和左右吊钩操作、左右舷吊钩止荡和脱钩器脱钩操作，并以一节速度逆风流合成方向开船，在浮标体入水后，快速打开脱钩器的释放勾，完成浮标体脱钩。

进一步地，在浮标布放完成后，对浮标数据进行校对，具体方法步骤为：

获取布放后的浮标CTD数据，与预设浮标站位的全水深的垂直剖面CTD数据进行比较；

获取浮标实时观测气象数据与船上气象站数据进行比较。

本公开的有益效果：

本公开所述的一种深海剖面紧绷式锚系浮标布放方法，针对深海剖面紧绷式锚系浮标，实现了深海剖面紧绷式锚系浮标的布放；通过布放前准备工作，确定最终实际浮标投放点位置，根据实际浮标投放点位置、布放现场风流环境、预计作业时间和预设航行速度基于顶风顶流的航行布放原则确定航行路线；由航行路线起点吊放浮标体，逆着风流合成方向以一节速度开船，依次将钢缆、尼龙绳、玻璃浮球、释放器入水，直至航行路线终点吊放锚块，完成浮标布放。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是根据一个或多个实施例的深海剖面紧绷式锚系浮标结构图；

图2是根据一个或多个实施例的一种深海剖面紧绷式锚系浮标布放方法流程图；

图3是根据一个或多个实施例的航行路线图。

具体实施方式：

下面将结合本公开的一个或多个实施例中的附图，对本公开的一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开的一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本实施例使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

针对现有技术中存在的不足，解决如何实现该深海剖面紧绷式锚系浮标的布放的问题，本公开的一个或多个实施例提供了一种深海剖面紧绷式锚系浮标布放方法，实现了深海剖面紧绷式锚系浮标的布放。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种深海剖面紧绷式锚系浮标布放方法，如图2所示。

一种深海剖面紧绷式锚系浮标布放方法，该方法包括：

步骤(1)：浮标在船上组装完成进入正常工作状态，浮标挂载的传感器与浮标控制器实时通信，将ICC钢缆与包塑钢缆接口进行硫化处理，对预设浮标站位进行全水深的垂直剖面CTD现场观测，完成布放前准备；

步骤(2)：根据预设浮标站位附近海底情况及水深确定最终实际浮标投放点位置；

步骤(3)：根据实际浮标投放点位置、布放现场风流环境、预计作业时间和预设航行速度，基于顶风顶流的航行布放原则确定航行路线；

步骤(4)：由航行路线起点吊放浮标体，逆着风流合成方向以一节速度开船，依次将钢缆、尼龙绳、玻璃浮球、释放器入水，直至航行路线终点吊放锚块，完成浮标布放。

在所述步骤(1)中，所述布放前准备中传感器的布放准备包括：

在实验室中对声学释放器进行维护并更换电池，设置声学释放器进入休眠；由于声学释放器维护和更换电池步骤比较复杂，考虑到船上的工作环境，此工作在实验室完成，并对释放器休眠。

浮标挂载的传感器中的水下传感器放置于风暴箱内，并采用模拟线将浮标挂载的传感器与浮标控制器接通进行实时通信；水下传感器放置在风暴箱内，用模拟线将传感器与浮标控制器接通，固定在甲板上浮标旁边；

将风暴箱内装入覆盖传感器的海水；在风暴箱内装入海水，覆盖传感器，目的在于部分水下传感器必须在海水环境中才能正常工作，同避免暴晒导致的高温；

在船航行至预设浮标站位附近时，更换水下传感器电池，设置水下传感器；考虑到航次时间长，到达浮标布放站位前大约有1个月时间，为了减少水下传感器电池的消耗，在浮标布放前几天更换水下传感器电池，设置水下传感器。

在所述步骤(1)中，所述布放前准备中还包括尼龙绳的准备，根据预设浮标站位水深准备足够长的尼龙绳，并将成捆的尼龙绳放置于遮光处理的容器中；

根据实际浮标投放点实测水深将最后一节尼龙绳裁剪并编制绳头。

在本公开的一个或多个实施例中，选用一捆500米长的尼龙绳，根据浮标站位水深，准备足够的尼龙绳，比如水深4500米，除去钢缆及其它金属件的长度，需要尼龙绳3600米左右，为此需要准备8捆尼龙绳；为了确保尼龙绳的质量，并且减少甲板占用空间，减少甲板布放工作量，在实验室对尼龙绳进行检查、连接并将8捆尼龙绳装入2个铁框中；为了减少尼龙绳的光腐蚀，对铁框进行遮光处理，将铁框每一面用保鲜膜缠绕包裹，最外层使用不透光的防晒膜，并使用防水帆布套住铁框，减少航渡期间日晒雨淋海水浸泡等对尼龙绳的污染；现场根据站位实测水深，将最后一节尼龙绳裁剪并编制绳头。

在所述步骤(1)中，所述布放前准备中将ICC钢缆与包塑钢缆接口进行硫化处理的布放准备，硫化是水下数据实时传输的关键，要保证ICC钢缆与钢缆接口的水密性，而且要保证连接处要足够的牢固，防止渔线渔网的破坏；考虑到硫化质量的好坏直接影响数据的传输，因此整个过程非常谨慎，具体步骤包括：

硫化处理时间选择在正式布放浮标前一段时间且避开阴雨天气，该段时间大于2天；硫化工作在浮标布放前几天完成，避免阴雨天气，硫化橡胶表面凝固前不能见水，硫化橡胶完全凝固需要48小时；

将ICC钢缆插入包塑钢缆接口端的预留孔内，对各缝隙孔洞使用硫化橡胶进行表面灌注涂抹使其密封；

确认包塑钢缆接口末端与ICC钢缆正常导通，并且确认包塑钢缆与其连接的卸扣直接绝缘；在本公开的一个或多个实施例中，用万用表确认钢缆末端与ICC钢缆正常导通，并且确认钢缆与卸扣直接绝缘(不通)；

将包塑钢缆接口、ICC钢缆和卸扣紧密缠绕在一起且防水处理，保证硫化后钢缆为一体结构；在本公开的一个或多个实施例中，用电工胶带及高压防水胶带将ICC钢缆、包塑钢缆头、连接包塑钢缆的卸扣整个紧密缠绕，使硫化后成为一体，一方面可以防水，另一方面使受力点向上一个连接部件转移。

还需要注意的是，所述对各缝隙孔洞使用硫化橡胶进行表面灌注涂抹时，采用双组分硫化橡胶，将两组分硫化橡胶混合并搅拌均匀，静置2分钟，涂抹前再搅拌2分钟，细致均匀涂抹避免留存气泡。硫化橡胶在凝固前良好的表面面张力，保证了硫化橡胶表面光滑，注意涂抹的要均匀细致，尽量避免留有气泡，同时对关键部位要加厚。

在所述步骤(1)中，布放前准备工作还包括对预设浮标站位进行全水深的垂直剖面CTD现场观测。

步骤(2)-步骤(4)为浮标的布放，在本实施例中，浮标布放采用先放浮标最后放锚块的方式，按照锚系结构在上而下，流程主要有浮标体起吊、浮标体脱钩、钢缆入水、尼龙绳入水、玻璃浮球入水、释放器入水、锚块入水。在浮标正式布放前需要：将布放流程跟相关人员落实清楚安排好分工、确认目标投放点地形、根据海况确定吊放点、浮标体吊放止荡工具准备等。

根据流程，实现确定参与布放科考队员和船员的任务分工；基于船的动力定位、A型架、绞车系统、甲板空间等实际情况，根据浮标布放标准化流程进行针对性实施，制订了详细的布放流程，责任到每个参与布放的科考队员和船员。

在所述步骤(2)中，根据预设浮标站位附近海底情况及水深确定最终实际浮标投放点位置；根据计划的投放点位置，用测深仪确定该投放点附近的水深，根据水深数据确定海底状态，选择海底相对平坦的位置作为最终的实际投放点位置，该位置深度作为最终的实际投放点深度。

步骤(3)：根据实际浮标投放点位置、布放现场风流环境、预计作业时间和预设航行速度，基于顶风顶流的航行布放原则确定航行路线；

所述航行路线包括作为浮标体吊放点的起点和作为锚块吊放点的终点，所述航行路线还包括实际浮标投放点，实际浮标投放点位于航行路线三分点处，且距浮标体吊放点距离为距锚块吊放点距离的2倍。布放过程中，要求航行方向为顶风顶流，船速约为1节。根据现场风流环境，以及预计作业时间(一般需要数小时的连续作业)和作业期间的航行速度，确定整个布放过程中大致的航行方向和距离，为了使锚块尽可能准确的落在预定地点，设置航行路线，使实际浮标投放点位于航行路线三分点处，且距浮标体吊放点距离为距锚块吊放点距离的2倍。

以布放时间大约3小时为例，浮标及锚块吊放点选取如图3所示。

步骤(4)：由航行路线起点吊放浮标体，逆着风流合成方向以一节速度开船，依次将钢缆、尼龙绳、玻璃浮球、释放器入水，直至航行路线终点吊放锚块，完成浮标布放。

吊放浮标体

所述吊放浮标体的具体方法步骤包括浮标体起吊准备、浮标体起吊和浮标体脱钩。

浮标体起吊准备

所述浮标体起吊准备的具体方法步骤包括：将浮标体移动到A型架正下方，将硫化后钢缆架在铁框上，预先装好前50米水下传感器；

工作人员进行A型架和左右吊钩操作、左右舷浮标井下端止荡、左右舷塔架止荡、左右舷吊钩止荡、包塑钢缆止荡、起吊绳安装及检查、脱钩器安装；

开船至实际浮标投放点，停船，开动力定位确定位于实际浮标投放点，完成浮标体起吊准备。

浮标体起吊

所述浮标体起吊的具体方法步骤包括：工作人员进行A型架和左右吊钩操作、左右舷塔架止荡、左右舷吊钩止荡、包塑钢缆20米入水和脱钩器监视操作，完成浮标体起吊，并以一节速度逆风流合成方向开船。

浮标体脱钩

所述浮标体脱钩的具体方法步骤包括：工作人员进行A型架和左右吊钩操作、左右舷吊钩止荡和脱钩器脱钩操作，并以一节速度逆风流合成方向开船，在浮标体入水后，快速打开脱钩器的释放勾，完成浮标体脱钩。注意：入水后快速打开释放勾，此过程中注意避免传感器与船体碰撞。

钢缆入水

确定相关科考人员和船员做好传感器安装、开口滑车、左弦绞盘、钢缆控制等。逆着风流合成方向，开船，速度1节。注意：钢缆入水后与甲板的角度，刚过于偏向左舷或者右舷时，适当调整船向，确保钢缆下水后在船舶后方；

尼龙绳入水

确定相关科考人员和船员做好开口滑车、左弦绞盘、尼龙绳控制等，同时确定玻璃浮球、释放器、20米减震绳、钢缆、锚块连接。逆着风流合成方向，开船，速度1节。注意：尼龙绳要保持一定的张紧程度，避免过于松弛被吸到船底，也不能过于紧绷不利于应急情况出现时止住尼龙绳，控制好船速

玻璃浮球入水

将玻璃浮球在甲板上摆成直线，通过制荡绳控制浮球下水慢慢溜下船，确定相关科考人员和船员做好安装地铃保险、左右弦保险、玻璃浮球后保险等。开船，速度1节。

释放器入水

确定相关科考人员和船员做好安装地铃保险、左右弦保险等。开船，速度1节。

锚块入水

确定相关科考人员和船员做好左右舷重块止荡、脱钩器安装及脱钩等。

标体和锚块入水时间和经纬度见表1。

表1浮标入水时间

时间(+8:00)经度纬度标体入水11：0685°1.565′E0°0.018′S锚块入水13：2085°0.263′E0°0.034′S

进一步地，在浮标布放完成后，对浮标数据进行校对，具体方法步骤为：

获取布放后的浮标CTD数据，与预设浮标站位的全水深的垂直剖面CTD数据进行比较；

获取浮标实时观测气象数据与船上气象站数据进行比较。具体包括气象数据，水温数据，盐度数据和溶解氧数据。

本公开的有益效果：

本公开所述的一种深海剖面紧绷式锚系浮标布放方法，针对深海剖面紧绷式锚系浮标，实现了深海剖面紧绷式锚系浮标的布放；通过布放前准备工作，确定最终实际浮标投放点位置，根据实际浮标投放点位置、布放现场风流环境、预计作业时间和预设航行速度基于顶风顶流的航行布放原则确定航行路线；由航行路线起点吊放浮标体，逆着风流合成方向以一节速度开船，依次将钢缆、尼龙绳、玻璃浮球、释放器入水，直至航行路线终点吊放锚块，完成浮标布放。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。