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声学深拖:海底探测添“利器”

发布日期: 2015-02-25 11:11:42

近日,由中科院声学所承担的“6000米声学深拖系统适用性改造与维护”课题,通过由澳门威尼斯人官方网址办公室组织的验收。

这标志着我国国际海域资源调查与开发领域再添“利器”。

让海底探测不再“雾里看花”

在海洋中,光波和无线电波无法远程传播,声波便成为进行高效探测的主要手段。

多年来,中科院声学所自主研制了不少能给海洋“照CT”的设备,声学深拖系统就是其中之一。

“声学深拖系统的主要功能是近海底对海底地形地貌、浅地层剖面和水体物理化学参数进行长时间、实时探测,可应用于海洋开发和矿产资源调查、海上油田区域探测、海洋工程等领域,还可用于深海特征物搜查和配合大型设备作业。”中科院声学所研究员刘晓东介绍说。

之所以叫“深拖”,是因为它自身不能移动,必须被母船拖着才能走。母船利用绞车和万米光电复合缆连接到声学深拖系统的压载器上,再通过长50米左右的中性浮缆连接到声学深拖系统的拖曳平台上。拖曳平台上安装有探测海底地形、地貌、浅地层的多部声呐以及多种探测海洋环境参数的传感器,母船上则安装有水下定位系统用于定位拖曳平台。将拖曳平台投放到近海底,即可对海底和水体进行精细探测。

在海里被拖着走,风险可不小。中科院声学所副研究员张东升深有体会:去年他在“科学”号上使用新研制的声学深拖对冲绳海槽的热液区进行地形地貌调查。那里海山突兀,地形变化大,“要是收缆收慢了,拖体可能撞上海山,撞坏了事小,最怕海山将缆绳挂断,拖体丢失”。

升级改造提高国产化率

刘晓东告诉记者,“6000米声学深拖系统适用性改造与维护”课题是在“十五”期间“863”计划和大洋专项共同支持的“高分辨率测深侧扫声呐系统”课题的基础上提出的。

2004年,他们完成了基于高分辨率测深侧扫声呐的声学深拖系统研制,并在2006年12月通过验收。“但当时系统设计工作水深最大只能到4000米,同时只能探测海底深度和侧扫数据,也没有经历过实际应用考验。”刘晓东坦言。

经过两年试用,特别是在2008年被实际投入某光缆路由调查工作,实际拖曳640千米测线,拖体最长在水下连续工作116小时,所得结果满足用户要求。之后,中国大洋协会办公室为使系统功能更加与实际需求相结合,决定支持对该系统开展适用性改造。

系统升级的难度,并不亚于起初的开发。刘晓东说,其难点一是如何使多个声呐和传感器设备协同、有序、保质地工作;二是提升系统的国产化率,尽可能降低使用进口部件的数量,以方便开展系统维护。

经过5年多的努力,最终研制出的“DTA-6000”型声学深拖系统,最大工作水深6000米,能满足大洋调查任务的需求。

中国大洋协会有关负责人表示,在升级改造过程中,系统经过了多次湖上试验和海上试验。其中,2013年在中国大洋第29航次中完成试验性应用工作,首次在海山区同步获得微地形地貌数据和浅地层剖面数据;2014年通过精度评估,确定声呐测深精度达到国际海道测量组织特级标准。

做自主产权的声呐装备

与原有系统相比,升级后的系统可在近海底同步采集测深、侧扫和浅地层剖面数据,大大提高了探测效率;同时采用基于远程超短基线定位系统、DVL和运动传感器的导航定位系统,显著提升系统定位精度;具备搭载额外传感器的能力;能够适应多条科学考察船,增强了系统使用性。

中国大洋协会有关负责人表示,随着“DTA-6000”型声学深拖系统的投入应用,将有更多深海海底奥秘清晰地呈现出来。

这也正是刘晓东及其声学深拖系统研发团队的共同愿望。

尽管声学深拖系统最早出现在国外,但目前国外主流品牌也就两三种。而从2001年起至今,中科院声学所已主持研发了两代声学深拖系统,包括用于大洋协会的“DTA-6000”型声学深拖系统和用于中科院海洋所的探海型声学深拖系统,二者分别于2015年年初和2014年年底通过验收。

这支具有15年声学深拖系统研发和应用经验的队伍,除了声学深拖系统,还设计出新型高分辨率测深侧扫声呐、AUV声学探测系统和全海深多波束测深系统等多种具有自主知识产权的海洋声学装备。

刘晓东表示,下一步,他们将主要开展高分辨率测深侧扫声呐数据处理与应用、全海深多波束测深系统工程化等研究工作。

相关链接

  • 国家海洋局
  • 国际海底管理局
  • INTERNATIONAL SEABED AUTHORITY
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