一种水体剖面观测系统的回收和布放装置及方法

摘要

本发明涉及一种水体剖面观测系统的回收和布放装置，包括尾巴缆、拉力缆、固定件和作业船；作业船上设有绞盘，用于收放拉力缆；尾巴缆绳头系于浮标体的甲板上，尾巴缆卸扣扣在包塑钢缆上，且位于包塑钢缆的上端、电转环和通信器的下方；拉力缆与包塑钢缆平行排布，并通过固定件固定；拉力缆绳头绑于包塑钢缆的上部，并位于尾巴缆卸扣的下方，拉力缆绳头的长度有冗余，冗余的长度不小于固定水深位置到绞盘的距离；拉力缆卸扣与第一连接件连接。本发明通过尾巴缆和拉力缆相结合的操作方式可以很好的保护包塑钢缆和水体剖面观测设备，能实现现场操作的省力和便捷性，安全性和可靠性强，有极强的推广价值。

说明书

技术领域

本发明涉及海洋观测技术领域，具体涉及一种水体剖面观测系统的回收和布放装置及方法。

背景技术

随着国际对海洋的关注和我国透明海洋计划的深入开展，海洋水体剖面观测数据的获取技术得到了前所未有的关注和发展，其中感应耦合垂直剖面观测技术和挂载自容式观测传感器等技术的应用越来越广泛，这两种观测技术都是基于浮标体、包塑钢缆和挂载到包塑钢缆上的剖面观测设备及锚系等开展观测工作，并且挂载的剖面观测设备均使用电池供电，所以一定周期后，必须将其回收上来进行电池更换才能实现电能的补充，且需要进行原始数据的提取，设备附着海生物的清理以及设备标定和受损设备的更换等周期性工作。

目前普遍使用的回收和布放方法都是基于大型船舶进行的，且大多数需要潜水员配合，潜水员下潜至包塑钢缆根部将起吊绳系于受力点，然后通过船载起吊机将水下整套系统进行起吊回收，或通过大量人力提拉的方式进行回收，都具有作业成本高昂、危险系数大的现实情况。

也有只基于大型船舶或作业船配载机械绞盘的回收和布放方法，例如中国专利CN111498018A公开了一种水下感应耦合传输设备布放方法，该方法通过绞盘直接拉包塑钢缆，存在以下明显缺陷：1)若用力过大则绞盘与包塑钢缆摩擦严重易造成包塑钢缆的塑胶外皮损坏，包塑钢缆塑胶外皮若发生任何破损则其下感应耦合传输设备均面临数据传输失效的严重后果；但若用力过小很容易导致包塑钢缆滑脱；2)包塑钢缆上固定了很多剖面观测设备，直接拉包塑钢缆的方式很难避免设备磕碰造成的观测数据不准确的情况；3)该方法中涉及多绞盘和两个滚轮，且时刻要注意浮标体与船体之间必须保持一定的空隙，在海上作业时至少需要3-4个人协同工作，对人力成本要求高；4)该方法中将钢缆提上来固定于绞盘的过程需要潜水员下水操作，增加了操作成本和风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种水体剖面观测系统的回收和布放装置及方法，不仅能够节约租用大型船舶或潜水员产生的高额费用并节约人力成本，还能够很好的保护包塑钢缆和水体剖面观测设备。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种水体剖面观测系统的回收和布放装置，所述回收和布放装置用于水体剖面观测系统的回收和布放，所述水体剖面观测系统包括从上至下依次相连的浮标体、电转环和通信器、包塑钢缆、第一连接件、钢丝绳、第二连接件、锚链，以及挂载于所述包塑钢缆上的若干水体剖面观测设备；

所述回收和布放装置包括尾巴缆、拉力缆、固定件和作业船；

所述作业船上设有绞盘，用于收放所述拉力缆；

所述尾巴缆的上端设有尾巴缆绳头、下端设有尾巴缆卸扣，所述尾巴缆绳头系于所述浮标体的甲板上，所述尾巴缆卸扣扣在所述包塑钢缆上，且位于包塑钢缆的上端、电转环和通信器的下方；

所述拉力缆与包塑钢缆平行排布，并通过所述固定件固定；拉力缆的上端设有拉力缆绳头、下端设有拉力缆卸扣，所述拉力缆绳头绑于包塑钢缆的上部，并位于所述尾巴缆卸扣的下方，拉力缆绳头的长度有冗余，冗余的长度不小于固定水深位置到所述绞盘的距离；所述拉力缆卸扣与所述第一连接件连接。

上述方案中，所述第一连接件包括上卸扣、转环和下卸扣，所述上卸扣和下卸扣分别连接于转环的上端和下端；所述包塑钢缆和拉力缆的下端分别与所述上卸扣连接；所述钢丝绳的上端与所述下卸扣连接。

上述方案中，所述尾巴缆卸扣内壁光滑，所述包塑钢缆能够在尾巴缆卸扣内自由旋转，当浮标受外力发生旋转时尾巴缆卸扣和电转环同时同角速度自由转动而不会发生绞缠。

上述方案中，所述固定件采用弹性材质，包括两个卡口，分别为拉力缆卡口和包塑钢缆卡口，分别用于卡固所述拉力缆和包塑钢缆，且每个卡口末端都有缝隙，所述缝隙比拉力缆和包塑钢缆直径均小，通过所述缝隙将拉力缆和包塑钢缆固定在卡口内。

上述方案中，所述包塑钢缆卡口侧方设有贯穿的扎带孔，用于穿插扎带以将所述固定件收紧固定于包塑钢缆上；而所述拉力缆通过人力可以脱出所述拉力缆卡口限制。

上述方案中，所述固定件沿拉力缆和包塑钢缆的长度方向设置多个，且相邻两个固定件的间距不超过米。

上述方案中，所述绞盘为手摇绞盘或电动绞盘；所述作业船为小型渔船或小型快艇。

相应的，本发明还提出上述水体剖面观测系统的回收和布放装置的回收方法，包括以下步骤：

S1.1、将尾巴缆的尾巴缆绳头解开，通过拉动尾巴缆将拉力缆的拉力缆绳头提出水面；

S1.2、将拉力缆绳头解开，将拉力缆绳头盘于作业船的绞盘上，通过绞盘回收拉力缆，拉力缆在被拉升的过程中，由于受力自动从固定件内脱离，继续通过绞盘回收拉升直至第一连接件露出水面；

S1.3、将钢丝绳的上端固定于作业船的舷侧，将包塑钢缆和水体剖面观测设备提到作业船的甲板上，完成回收作业。

上述方法中，回收过程中，所述浮标体始终紧密系泊于所述作业船的舷侧或船尾，使其不影响回收作业即可。

相应的，本发明还提出上述水体剖面观测系统的回收和布放装置的布放方法，包括以下步骤：

S2.1、将拉力缆卸扣扣到第一连接件上，将拉力缆与包塑钢缆平行铺排开，按照一定间距安装固定件，然后将拉力缆绳头绑于包塑钢缆的上端；将尾巴缆卸扣扣在包塑钢缆上端，位于拉力缆绳头与电转环和通信器之间，将尾巴缆绳头绑于浮标体上；

S2.2、所有结构连接完成之后，将作业船上的水体剖面观测设备、包塑钢缆和拉力缆一同抛入海中，然后解开钢丝绳上端与作业船舷侧的连接，完成布放。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过增加尾巴缆和拉力缆相结合的方式构建成为水体剖面观测系统的回收和布放装置，结构简单，安装方便，成本低，可以在小型渔船或小型快艇上实现单人操作，极大节约了租用大型船舶或潜水员产生的高额费用并节约人力成本，提高了出海技术工作人员的操作安全性。

2、本发明回收和布放方法通过尾巴缆和拉力缆相结合的操作方式可以很好的保护包塑钢缆和水体剖面观测设备，能实现现场操作的省力和便捷性，安全性和可靠性强，有极强的推广价值。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是水体剖面观测系统的结构示意图；

图2是本发明回收和布放装置的安装示意图；

图3是图2中的A处结构局部放大图；

图4是本发明回收和布放装置的固定件的安装示意图；

图5是本发明回收和布放装置的固定件的结构示意图；

图6是图5所示固定件的剖面示意图；

图7是水体剖面观测系统的回收示意图；

图8是水体剖面观测系统的回收维护示意图。

图中：100、水体剖面观测系统；10、浮标体；20、电转环和通信器；30、包塑钢缆；40、第一连接件；41、上卸扣；42、转环；43、下卸扣；50、钢丝绳；60、第二连接件；70、锚链；80、重块；90、水体剖面观测设备；

210、尾巴缆；211、尾巴缆绳头；212、尾巴缆卸扣；220、拉力缆；221、拉力缆绳头；222、拉力缆卸扣；230、固定件；231、拉力缆卡口；232、包塑钢缆卡口；233、扎带孔；240、作业船；241、绞盘。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，这是一种目前在海洋观测领域普遍使用的水体剖面观测系统100，包括从上至下依次相连的浮标体10、电转环和通信器20、包塑钢缆30、第一连接件40、钢丝绳50、第二连接件60、锚链70、重块80，以及挂载于所述包塑钢缆30上的若干水体剖面观测设备90。其中，浮标体10为整套系统提供浮力和通信平台。电转环和通信器20有两种作用：首先是起到转环的作用，当浮标受外力发生旋转时，电转环起到释放扭矩的作用，其次是将通信器接收到的感应耦合观测数据通过有线的方式传递至浮标体10。包塑钢缆30的长度不大于水深，包塑钢缆30上下与海水接触，形成一个有效的电磁回路实现感应耦合技术的数据传输功能。钢丝绳50的长度不小于水深且尽量多出余量，钢丝绳50的作用是便于在回收包塑钢缆30和水体剖面观测设备90时更为轻便，相比于锚链70更为方便回收。如图3所示，第一连接件40包括上卸扣41、转环42和下卸扣43，上卸扣41和下卸扣43均为U型卸扣，分别连接于转环42的上端和下端，第一连接件40用于连接包塑钢缆30和钢丝绳50，具体的，包塑钢缆30的下端与上卸扣41连接，钢丝绳50的上端与下卸扣43连接。第二连接件60的结构及连接方式均与第一连接件40相同，用于连接钢丝绳50和锚链70。水体剖面观测设备90可以是包含感应耦合通信模块的CTD(Conductivity,Temperature,Depth，盐温深测量系统)或自容式CTD，水体剖面观测设备90负责实时观测水体剖面的的数据，挂载于包塑钢缆30上，上下按一定距离分布。本发明是基于该结构形式的水体剖面观测系统100而设计的回收和布放装置及方法。

如图2所示，为本发明实施例提供的一种水体剖面观测系统的回收和布放装置，包括尾巴缆210、拉力缆220、固定件230和作业船240。尾巴缆210的上端设有尾巴缆绳头211、下端设有尾巴缆卸扣212，尾巴缆绳头211系于浮标体10甲板上的支架腿上，尾巴缆卸扣212扣在包塑钢缆30上，且位于包塑钢缆30的上端、电转环和通信器20的下方。包塑钢缆30能够在尾巴缆卸扣212内自由旋转，尾巴缆卸扣212内壁光滑不破坏包塑钢缆30的塑胶外皮，当浮标受外力发生旋转时尾巴缆卸扣212和电转环同时同角速度自由转动而不会发生绞缠。

拉力缆220的上端设有拉力缆绳头221、下端设有拉力缆卸扣222，拉力缆绳头221绑于包塑钢缆30的上部，并位于尾巴缆卸扣212的下方，拉力缆绳头221的长度有冗余，冗余的长度不小于固定水深位置到绞盘241的距离；拉力缆卸扣222与第一连接件40的上卸扣41连接连接。拉力缆220与包塑钢缆30平行排布，并通过固定件230固定。

作业船240上设有绞盘241，用于收放拉力缆220。绞盘241为手摇绞盘或电动绞盘。作业船240为小型渔船或小型快艇。

如图4-6所示，固定件230采用橡胶材质，有一定弹性。固定件230包括两个卡口，分别为拉力缆卡口231和包塑钢缆卡口232，分别用于卡固拉力缆220和包塑钢缆30，且每个卡口末端都有缝隙，缝隙比拉力缆220和包塑钢缆30直径均小，通过缝隙将拉力缆220和包塑钢缆30固定在卡口内。包塑钢缆卡口232侧方设有贯穿的弧形扎带孔233，用于穿插扎带以将固定件230收紧固定于包塑钢缆30上；而拉力缆220稍用大力即可脱出拉力缆卡口231限制。

上述水体剖面观测系统的回收和布放装置的回收方法，如图7所示，包括以下步骤：

S1.1、将尾巴缆210的尾巴缆绳头211解开，通过拉动尾巴缆210将拉力缆220的拉力缆绳头221提出水面；

S1.2、将拉力缆绳头221解开，将拉力缆绳头221盘于作业船240的绞盘241上，通过绞盘241回收拉力缆220，拉力缆220在被拉升的过程中，由于受力自动从固定件230的拉力缆卡口231内脱离，继续通过绞盘241回收拉升直至第一连接件40露出水面；

S1.3、将钢丝绳50的上端固定于作业船240的舷侧，将包塑钢缆30和水体剖面观测设备90提到作业船240的甲板上，完成回收作业。由于单个剖面观测设备90的重量比较轻，所以在回收过程中通过人力能够轻松的将单个设备提至作业船240的甲板上，最重要的是，通过人力一个一个慢慢回收的方式能够充分保证剖面观测设备90不受磕碰。

回收过程中浮标体10始终紧密系泊于作业船240的舷侧或船尾，使其不影响回收作业即可。如图8所示，包塑钢缆30和水体剖面观测设备90均提升至作业船240上后，进行水体剖面观测设备90的电池更换、原始数据提取、设备标定、受损设备和部件更换、重新设置等操作。

如图8所示的船上维护工作结束后，进行水体剖面观测系统100的再次布放，布放方法包括以下步骤：

S2.1、将拉力缆卸扣222扣到第一连接件40的上卸扣41上，将拉力缆220与包塑钢缆30平行铺排开，按照一定间距安装固定件230，该间距不超过1米，将包塑钢缆30穿过固定件230的包塑钢缆卡口232，并用扎带穿过扎带孔233进行紧固，将拉力缆220穿过固定件230的拉力缆卡口231，然后将拉力缆绳头221绑于包塑钢缆30的上端；将尾巴缆卸扣212扣在包塑钢缆30上端，位于拉力缆绳头221与电转环和通信器20之间，将尾巴缆绳头211绑于浮标体10甲板上支架；

S2.2、所有结构连接完成之后，将作业船240上的水体剖面观测设备90、包塑钢缆30和拉力缆220一同慢慢的放入海中，然后解开钢丝绳50上端与作业船240舷侧的连接，完成布放。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。