ДОННАЯ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДОЧНАЯ СТАНЦИЯ

Полезная модель относится к морским автономным донным станциям, предназначенным для проведения электроразведочных работ в прибрежной зоне и на суше, в частности, на акваториях с глубинами от 0 до 500 метров. В настоящее время для морских геофизических исследований широко применяются донные станции различной конструкции и назначения.
Известны донные сейсмические станции конструкции ГНПП «Севморгео» (рекламный проспект Севморгео) буйкового и самовсплывающего типа. Станции обоих типов имеют трехкомпонентный геофон в карданном подвесе и гидрофон. Буйковые станции имеют хороший коэффициент передачи в каналах геофонов благодаря большой массе корпуса, однако станции данного типа имеют ограничения по глубине постановки, высокий риск потерь станции и требуют достаточно сложной технологии спуско-подъема. Самовсплывающая станция выполнена в сферическом гермокорпусе, в котором располагаются геофоны, источник питания, регистратор и электронный блок акустического размыкателя электрохимического типа. Гермокорпус обеспечивает положительную плавучесть всей станции и для постановки станции на дно крепится эластичными (резиновыми) жгутами к бетонному грузу через размыкатель. Такая конструкция станции обеспечивает высокую технологичность спуско-подъемных операций, возможность работы на глубинах до 6000 метров, однако высокое расположение датчиков смещения относительно дна и эластичное крепление станции к грузу снижает чувствительность станции к волнам смещения.
Известны самовсплывающие донные сейсмические станции на основе подводного модуля, который представляет собой герметичный корпус, снабженный устройством постановки на дно. Внутри корпуса размещена аппаратура регистрации гидроакустических сигналов с соответствующими фильтрами, формирователями, преобразователями, накопителями информации, схемой синхронизации, источником питания и устройством определения ориентации подводного модуля (Глубоководная донная самовсплывающая сейсмическая станция АДС-8 / Соловьев С.Л., Контарь Е.А., Дозоров Т.А., Ковачев С.А. // Известия АН СССР Физика Земли, 1988, №9, с. 459-460; Ocean Bottom Seismometer (OBS) Systems. Company Profile Project Companies Kieler Umwelt und Meerestechnik GmbH (K.U.M.), Signal-Elektronik und Nets Dienste GmbH (SEND), April 2002, 11 p.).
Основным недостатком подобных станций является невозможность полной и адекватной передачи изменяющихся параметров грунта на датчики измерения сигналов, установленные на опорной трубчатой раме, снабженной металлическими механизмами откидывания и прижимания к грунту, что в сочетании с наличием границы грунт-металл вызывает дополнительные погрешности при прохождении акустических сигналов и в конечном итоге приводит к искажению результатов измерений. Кроме того, использование механизмов откидывания и прижимания к грунту недостаточно эффективно вследствие их сложности, отсутствия контроля за их установкой, что приводит к попаданию блока измерительных датчиков в рыхлый грунт дна и, как следствие, к нарушению работоспособности.
Наиболее близкой к заявляемому решению является ранее разработанная авторами самовсплывающая станция «CMC» (RU 83345, 2009), представляющая собой сферический гермокорпус, в котором располагаются ортогональные трехкомпонентные датчики смещения, геофоны, источник питания, регистратор, акустическая система дополнительного контроля положения станции и размыкатель. Станция прикрепляется к бетонному якорю с помощью кевларовых тросов. Недостатком станции является громоздкость, неудобство и ограниченные возможности ее эксплуатации при постановке в прибрежной зоне, что обусловлено необходимостью крепления крупногабаритного груза, а также необходимость вскрытия корпуса для снятия информации.
Технической задачей, решаемой авторами, являлось повышение надежности получения качественной информации за счет отказа от отделяемого груза при обеспечении надежного контакта станции с морским дном.
Технический результат достигается тем, что станция имеет цилиндрический герметичный корпус высота которого как минимум в 1,5 раза меньше диаметра, с торцевыми уплотнениями, двумя крышками, причем верхняя крышка имеет массу меньшую, чем у основания, и размещенными на внешней стороне цилиндрической части корпуса по крайней мере одним герморазъемом приемной линии, к которому подключена донная приемная линия с неполяризующимися электродами герморазъемом инициализации и считывания информации, связанным с интерфейсом интернета и узлами для подключения приемных линий (кос). Оптимально использование в станции двух герморазъемов приемной линии для подключения двух приемных линий, образующих симметричную относительно станции систему измерения, например, при работах в транзитной зоне. Наряду с ними на корпусе могут располагаться вакуум порт для вакуумизации станции, блок индикаторов состояния, датчик давления, герморазъем для инициализации станции, подзарядки аккумуляторов блока питания и скачивания информации с памяти станции. Все расположенные на внешней стороне корпуса элементы защищаются протекторами, выполненными из полимерного материала, обеспечивающими их безопасность при спуске и подъеме станций. Внутри станции располагаются блок питания, многоканальный регистратор с модулем управления, флеш-память, тестовый генератор, часы, контрольные модули, датчик вакуума и система автоматической регулировки усиления (АРУ). В качестве элементов питания в блоке питания используются Li-Ion аккумуляторы, что позволяет ускорить процесс заряда Полезная модель донной станции, получившей условное наименование «ТАРТЛ», иллюстрируется чертежами: на фиг. 1 - вид станции в разрезе по вертикали, на фиг. 2 - горизонтальный разрез станции, на фиг. 3 - структурная схема, где:
1 - Цилиндрический корпус
2 - Верхняя крышка
3 - Основание
4 - Протектор
5 - Элемент питания
6 - Узел крепления кос
7 - Процессор
8 - Память
9 - Система АРУ
10 - Предусилитель
11 - Часы
12 - Блок питания
13 - Герморазъем приемной линии
14 - Герморазъем инициализации и считывания информации
15 - Вакуумпорт
16 - Индикатор
17 - Датчик давления
18 - Модуль заряда батареи
19 - Модуль микроконтроллерного управления
20 - Модуль расчета текущей емкости
21 - Модуль измерения температуры
22 - Датчик вакуума
23 - Тестовый генератор
24 - Донная приемная линия
25 - Бортовой блок
Станция представляет собой многоканальный автономный регистратор, расположенный в цилиндрическом герметичном корпусе, выполненного из массивного алюминия и снабженного торцевыми уплотнениями и съемными крышками, из которых верхняя крышка легче нижней. На внешней поверхности цилиндрического корпуса 1 станции располагаются узлы крепления кос 6, герморазъем приемной линии 13, герморазъем инициализации и считывания информации 14, вакуумпорт 15, индикатор состояния 16, датчик давления 17. По периметру цилиндрического корпуса расположен протектор 4 из полимерного материала. Внутри корпуса располагаются элементы питания 5, процессор 7, память 8, система АРУ 9, предусилитель 10, часы 11 и блок питания 12.
Работа станции осуществляется следующим образом. Перед постановкой станций на дно осуществляется зарядка блока питания 12 через герморазъем 14. Зарядка батареи литий-ионных элементов питания 5 осуществляется через модуль зарядки батарей 18 под управлением контроллера 19. При этом контролируется текущая емкость батарей и их температура модулями 20 и 21. Проводится вакуумизация станций через вакуумпорт 15. С помощью бортового блока через герморазъем 14 проводится инициализация станций, синхронизация часов 11 и с помощью тестового генератора 23 осуществляется проверка всех станций. К станциям подключаются донные приемные линии с неполяризующимися электродами, после чего станции устанавливаются на дно и осуществляют регистрацию сигналов электрического поля.
После подъема станций на борт, с помощью индикатора состояния 16 осуществляется контроль герметичности станции по показаниям датчика вакуума 22, определяется текущая емкость батарей по показаниям модуля 21 и состояние регистратора. При штатных параметрах показаний индикатора со стояния 16, станции выставляются на следующий профиль без скачивания текущей информации, а станции с нештатными показаниями заменяются запасными. Скачивание информации в бортовой блок производится сразу для нескольких отработанных профилей во время технологических перерывов, например связанных с погодными условиями. Для скачивания информации станция подключается к бортовому блоку 25 через герморазъем 14, производится сверка часов 11, вычисляется величина ухода частоты часов, определяется объем записанной информации и информация переписывается на жесткий диск бортового блока. Одновременно производится подзарядка элементов питания 5.
Заявляемая конструкция корпуса обеспечивает ее устойчивое и ориентированное расположение на дне, а также возможность работать с косами и получать информацию с высокой скоростью без вскрытия корпуса. Наличие в составе станции введены датчика вакуума, тестового генератора и индикатора обеспечивает более надежный контроль работоспособности станции при нахождении ее на палубе.