專利名稱：海洋裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及適合于與水下有效負載配合的海洋裝置(marine device),比如細長型海底電纜，所述海底電纜適合于記錄震動和/或電磁數(shù)據(jù)并將所述數(shù)據(jù)發(fā)送到可位于船舶上的處理單元。
背景技術：
已知這種海洋裝置,其包括-浮動浮標，所述浮動浮標的質(zhì)量允許所述浮動浮標漂浮于水面或者漂浮在水面附近并且包含包括第一電氣裝置和電子儀器中的至少一個的電子儀器，
-水下有效負載，所述水下有效負載至少一部分的質(zhì)量允許所述水下有效負載停留在水面下并且包含第二電氣裝置和電子儀器中的至少一個，-電源，以及-系泊纜索(mooringline)。錨固水下有效負載以及將浮動浮標保持于水面或者在水面附近依然存在困難，而同時現(xiàn)在浮標越來越重并且越來越大。浮標的超重顯然至少與電源要求的增加有關。而且，允許精確地定位或者允許能定位水下有效負載(尤其在深水中)，十分重要。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服至少一部分上面的缺陷，目前建議-電源的至少一部分浸入水中并且與水下有效負載和浮動浮標中的至少一個電氣連接，以及-系泊纜索在表面浮動浮標與電源的水下部分、水下有效負載以及水下錨定物中的至少一個之間延伸，所述水下錨定物的質(zhì)量允許所述水下錨定物停留在水面下，以用于防止浮動浮標漂移越過確定的區(qū)域。優(yōu)選地，水下錨定物將包括所述電源水下部分的至少一部分。結果，所述電源水下部分將可能用作靜負載(dead weight,固定負載)。如果如所建議的那樣，水下錨定物連接到系泊纜索，那么保持浮動浮標以及防止浮標漂移將比之前更容易。如果電源水下部分和水下錨定物中的至少一個具有允許其處在海床上的質(zhì)量，并且表面浮動浮標與電源水下部分和水下錨定物中的至少一個機械連接，那么具有相同的效
果O如果電源包括至少一個電化學蓄電池組電池(battery cell)，并且所述(水下部分)電源用作靜負載，那么具有相同的效果。如果通過無線連接和纜線(電氣或光學)連接中的至少一個連接浮動浮標和水下有效負載，那么允許從有效負載中收集數(shù)據(jù)(比如所記錄的震動數(shù)據(jù)或電磁數(shù)據(jù))和/或允許數(shù)據(jù)發(fā)送器發(fā)送這種數(shù)據(jù)。
如果水下有效負載包括細長型海底纜線，并且第二電氣裝置和電子儀器中的所述至少一個包括震動傳感器和電磁傳感器中的至少一個，那么這種敏感負載應利用改進的電源(更高的功率容量)和穩(wěn)定的浮標，所述穩(wěn)定浮標提供更高的電子和/或傳輸容量。根據(jù)另一方面，建議系泊纜索適合于讓電氣、液壓以及氣動功率、數(shù)據(jù)(震動或電磁數(shù)據(jù))以及流體中的至少一個穿過。這種雙重(機械和其他)功能的系泊纜索會提高海洋裝置的安全性和效率。如果系泊纜索包括適合于傳輸震動或電磁數(shù)據(jù)的纜線(電氣或光學)(后面的描述中也稱為數(shù)據(jù)纜線)以及適合于為所述水下有效負載提供功率的電纜中的至少一個，那么也可實現(xiàn)這些優(yōu)點。如果系泊纜索在其長度的至少主要部分上是柔性的，那么這也是一種優(yōu)勢，以便限定適合于將浮動浮標和水下錨定物、水下有效負載以及電源水下部分中的至少一個既電氣又機械連接的共用纜線。也應提高機械應力的控制(尤其是在浮標上)。

如果水下有效負載通過分路器(splitter)和跨接線(jumper,跳線)中的至少一個連接到電源水下部分，那么可使用不同的方法連接這些部件。根據(jù)又一方面，海洋裝置還包括至少一個水中(mid-water)浮標，所述水中浮標具有正浮力并且設置在或連接到所述系泊纜索的中間部分，以允許所述系泊纜索漂浮在水面下。這就提高了控制(限制)機械應力的能力，尤其是那些牽拉(soliciting)浮動浮標的應力。根據(jù)另一方面，所述水下錨定物包括位于海床上的多個水下錨定物。從而防止了在不同的方向上的漂移。根據(jù)又一方面，所述水下錨定物優(yōu)選地包括這樣的材料，所述材料包括以下項中的至少一個-所述電源水下部分，以及_(第三)電氣裝置以及電子儀器中的至少一個。結果，水下錨定物具有至少雙重功能靜負載和功率/通信/處理功能。在更傳統(tǒng)的架構中，重量的有源部件位于表面浮標內(nèi)，與該傳統(tǒng)的架構相比，上述的架構呈現(xiàn)出多個優(yōu)勢-浮標更輕更小，-能夠使用不能在移動/動態(tài)浮標上使用的能量源，-電源為沉重的部件，其質(zhì)量用作靜負載的一部分，-在冷的海底海水內(nèi)更好地冷卻電源以及至少一些電子儀器，從而遠離陽光的直射，-如果要供以電力的部件在海底，那么能量源(重量上)更接近，因此限制了電壓下降和能量損失。


下面的描述披露了圖中所示的不同實施例，這些實施例僅以說明性的方式給出，因此這些實施例不限制本發(fā)明，附圖中圖I為根據(jù)一個實施例布置的海洋震動勘測系統(tǒng)的示意圖2為根據(jù)一個實施例布置的海洋裝置的示意圖；圖3、圖4、圖5為根據(jù)不同實施例布置的海洋裝置的示意圖；圖6為用于錨固浮標的替換實施例的示意圖；圖7為根據(jù)一個實施例的浮標的細節(jié)圖；以及圖8、圖9為根據(jù)兩個不同實施例的系泊纜索的一部分的示意圖。
具體實施例方式在整個圖中，詳細描繪了海洋裝置1，該海洋裝置包括與本發(fā)明一致的規(guī)格并且適合于設置在水中。海洋裝置I包括浮動浮標3、水下有效負載5、電源7以及系泊纜索9，電源的至 少一部分7a浸沒入水中，所述系泊纜索在浮動浮標3與電源水下部分7a、水下有效負載5以及水下錨定物11中的至少一個之間延伸；見圖2。必須明確的是，“浮標”這個表達涵蓋任何形狀的浮標，比如包括平臺形狀，只要所述平臺具有浮動能力。水下錨定物11的質(zhì)量允許其停留在水面13下，以用于防止浮動浮標漂移越過確定的區(qū)域，在圖2和圖6中用參考標號130表不該確定的區(qū)域。為了允許電源的至少部分浸入海平面下，建議將所述水下部分7a這樣設置-設置在海床12上，并且優(yōu)選地通過系泊纜索9(至少一部分)連接到浮動浮標3和/或有效負載5，和/或-設置在水面13下，可能作為水中部件，并且通過系泊纜索(至少一部分)連接到水下錨定物11，優(yōu)選地連接到有效負載。與該事實相關的另一建議是，電源的所述水下部分為完全浸沒的(獨立)結構，未到達海平面，所述完全浸沒的結構通過系泊纜索或者其他纜線連接到水下有效負載5和/或錨定物11。浮動浮標3包含包括數(shù)據(jù)記錄器15a、數(shù)據(jù)接收器15b以及數(shù)據(jù)發(fā)送器15c的電氣裝置和電子儀器15(見圖7)。所述浮標3的質(zhì)量允許其漂浮于水面或者漂浮在水面13附近(剛好在水面下)。在圖中，水下錨定物11包括至少一個重塊。在圖6中，所述水下錨定物包括位于海床12上的多個水下錨定物110、111、113。圍繞經(jīng)過浮動浮標3的豎直軸線3a徑向地設置多個這種水下錨定物，可更精密地防止浮動浮標在不同的方向過分地漂移。如圖6所示，所謂的系泊纜索9可為各個纜線聯(lián)接線(cable link)9、19、29中的一個，所述各個纜線聯(lián)接線(至少)機械地將浮標3連接到各個靜負載，或者連接至被動錨定物110、111、113、。在圖中，纜線聯(lián)接線19、29僅僅為機械聯(lián)接線。水下有效負載5的質(zhì)量也允許其停留在水面13下。所述水下有效負載包含電氣裝置和電子儀器17a、17b中的至少一個，比如傳感器、數(shù)據(jù)發(fā)送器、開關等等。具體而言，在圖示的實施例中，水下有效負載5包括細長型海底纜線50。電氣裝置和電子儀器17a、17b中的所述至少一個包括至少一個傳感器170a，比如震動傳感器(利如，震動檢波器或者水聽器)、以及電磁傳感器；見圖3。為了提高浮動浮標3的效率，通過無線連接和纜線(電氣或光學)連接中的至少一個來連接浮動浮標和所述水下有效負載5。在圖3中，參考數(shù)字23表示這種無線連接。在圖中，纜線50的重量允許所述纜線的長度的至少主要部分處于海床12上。如果水下有效負載包括細長型海底纜線50，那么 所述海底纜線可為震動勘測系統(tǒng)的纜線。這種纜線的傳感器單元通常包括電磁傳感器和震動傳感器中的至少一個，這些傳感器允許檢測質(zhì)點運動波(震動檢波器)和/或壓力波(水聽器)。解耦裝置可將傳感器單元基本上機械地從纜線解耦。因此，使用這種具有傳感器單元的海洋纜線，可檢測反射的聲音能量。結果，海洋電纜50可用于通過將聲音源拖到水面附近的船舶來進行的震動勘測中。該聲音源發(fā)出通常為壓力波(P-波)的形式的聲音能量，該聲音能量穿過海床或泥漿管下面的目的地質(zhì)層(通常稱為“地下地層”)。當壓力波通過地面內(nèi)不同層之間的邊界時，發(fā)射的能量的一部分被反射。安裝在一個或多個纜線中的傳感器(例如，水聽器)的網(wǎng)絡紀錄P波形式的反射聲音能量。通常與聲音源一起或獨立于聲音源來牽引這些纜線。通常，水聽器為壓力敏感的電傳感器，這些傳感器產(chǎn)生對應于所檢測的聲音能量的電信號。所發(fā)射的P波中的能量的一部分作為剪切波(s-波)被反射。通過記錄S波，人們可以獲得有關地下地層的額外信息。S波僅僅通過固體而非液體傳播。因此，理想地，將這些配置成檢測s波的傳感器放置于海床，以記錄這種類型的信號。該技術為已知技術，此夕卜，美國專利第4，725，990號中描述了該方法。所使用的傳感器必須為運動敏感式的(比如震動檢波器或加速計)。圖I顯示了用于記錄震動或電磁數(shù)據(jù)的海洋震動勘測系統(tǒng)10的示范性實施例。優(yōu)選的系統(tǒng)10包括第一船舶2和第二船舶6，第一船舶用于牽引震源4，比如空氣槍陣列，第二船舶用于將帶有傳感器單元171的纜線50部署在海床12處。替換地，可使用一艘船舶進行勘測。例如，船舶可部署傳感器纜線50，部署可包括將傳感器纜線50系在或鉤在處于預選區(qū)域內(nèi)的基本上固定的設備上，該設備可為浮標3。基本上固定就表示，將傳感器的運動限制在預定的范圍或者周界內(nèi)。浮標可配備有適當?shù)臄?shù)據(jù)記錄系統(tǒng)15d(圖7)。爾后，同一船舶可部署震源。因此，在這種替換布置中，部署纜線的船舶和牽引震源的船舶為同一艘船舶。不考慮所使用的特定裝置，如圖I所示，震源4在部署好后就發(fā)射聲音脈沖或壓力波(“P波”)，用線8表示，聲音脈沖或壓力波傳播通過水和目的地下地質(zhì)層14的不同層。所發(fā)射的能量8的能量中一部分從地下地層16中的不同層之間的邊界反射。這些邊界有時稱為“反射體”，它們具有不同的聲音阻抗。反射的聲音能量部分為剪切波(“s波”)且部分為P波，通過線18表示。通過傳感器單元171檢測反射的能量，所述傳感器單元將響應信號發(fā)送給船舶6上船載記錄系統(tǒng)(未顯示出)。通過已知技術記錄、處理并且分析這些信號。在EP-A-1385022中公開了上述細節(jié)。因此，船舶或船6可設有處理單元33和通信單元35(圖I)，以用來經(jīng)由浮標3的天線15e，且可能通過數(shù)據(jù)發(fā)送器15c、數(shù)據(jù)接收器15b以及數(shù)據(jù)記錄器15a，來從有效負載中恢復數(shù)據(jù)(比如震動數(shù)據(jù))。水下錨定物11可以為或可以包括一個或多個沉重的靜負載，比如混凝土塊。然而，建議水下錨定物11包括這樣的材料，所述材料包括以下項中的至少一個-所述電源水下部分7a，以及-電氣裝置IlOa以及電子儀器IlOb中的至少一個；見圖2。電氣裝置IlOa可為開關、泵、發(fā)生器(generator);電子儀器IlOb可為記錄器、數(shù)據(jù)存儲器、用于與浮標3進行通信的通信單元等等。優(yōu)選地，這種裝置包括可用于為浮標3供以電力并且與所述浮標進行通信的電力單元(下面用參考數(shù)字27表示)、電子儀器和通信裝置，以及與水下錨定物11連接的任何其他可能的海底系統(tǒng)。水下錨定物11所包含的功能如下-通過用作靜負載，為浮標3提供錨固功能； -為浮標和/或有效負載提供電力；-如果需要的話，提供通信裝置，以用于控制該系統(tǒng)的各種部件之間的通信。浮標3所包含的功能如下-提供定位裝置，以便利用支持船舶6、2容易的恢復；-在支持船舶與水下錨定物11之間提供通信裝置，用于進行監(jiān)控和/或質(zhì)量控制；-通過無線、光學或電氣通信在浮標3與諸如水下錨定物11和/或有效負載5的任何海底設備之間提供通信裝置(比如，圖4描述了一個實施例，該實施例具有用于通信的無線裝置23)；-提供定位/恢復裝置，以便在有效負載5的任務或安置操作結束時容易地收回；-嵌入不會整合在錨定物11內(nèi)的任何設備、電子儀器等、以及甚至可能的光能量源(風力渦輪機和/或太陽能單元7b等等)。下面的部件可容納在浮標3內(nèi)無線通信裝置(高頻無線電、Wifi等等)、有線通信裝置(以太網(wǎng)、通用串行總線、火線IEEE1394、或者任何其他的協(xié)議)、用于數(shù)據(jù)通信的光學或電氣通信裝置、光功率供應或轉換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄器、計算機或微控制器。基本上，不要求將水下有效負載5和水下電源7a連接。水下電源7a也可用于為浮標3的電氣裝置和電子儀器15的有源部件供以電力，同時涉及反漂移動作。如上所述，可將電源的另一部分7b維持在浮標3內(nèi)；見圖7。然而，其為總體電源7的次要部分。如圖2所示，如所說明的，電源水下部分和水下錨定物11的質(zhì)量都優(yōu)選地允許所述電源水下部分和水下錨定物處于海床12上，以用于防止浮標3漂移。為了將電源的至少一部分提供給所述裝置，電源水下部分7a與水下有效負載5和浮動浮標3電連接。這種連接可為直接或間接連接。有利地，所述電源包括一個或多個蓄電池27。圖2顯示了鉛酸蓄電池27a和燃料電池27b (它們都為電化學電池)，所述鉛酸蓄電池和燃料電池用作水下部分7a的部件。可僅僅使用這兩種電池中的一種。對于先前列舉的機械和/或通信和/或電氣要求(并且可能還有其他的要求)，系泊纜索9在浮動浮標3與電源水下部分7a、水下有效負載5以及水下錨定物11中的至少一個之間延伸。優(yōu)選地，系泊纜索9的一端連接到浮動浮標3，且相對端連接到水下錨定物11。根據(jù)圖6和圖8，系泊纜索9的長度用L表示，所述系泊纜索包括纜線90，也稱為“數(shù)據(jù)纜線”，適合于通過電氣或光學連接傳送震動或電磁數(shù)據(jù)；以及電纜91，用于將電源提供給水下有效負載(比如，在優(yōu)選的實施例中)。系泊纜索優(yōu)選地在其長度L的至少主要部分上為柔性的，以便限定共用的纜線線路，該纜線線路適合于直接或間接地、電氣且機械地連接浮動浮標3和水下錨定物11、水下有效負載5以及電源水下部分7a。圖9顯示了系泊纜索900，適合于讓電功率通過纜線910穿過其中、液壓功率通過管道911穿過其中、氣動功率通過管道912穿過其中、傳送震動或電磁數(shù)據(jù)通過纜線913穿過其中，以及流體(比如水)通過管道914穿過其中。

圖3顯示了所述水下有效負載5通過分路器25連接到電源水下部分7a。圖4顯示了所述水下有效負載5通過跨接線27連接到電源水下部分7a。而且，圖3-圖5顯示了這樣的實施例，其中海洋裝置I進一步包括至少一個水中浮標300、301(目前為多個)，所述水中浮標具有正浮力并且設置在(浮標300)或連接到(浮標301)系泊纜索9的中間部分，以允許所述系泊纜索漂浮在水面13下。在圖5中，有效負載也為水中部件。而且,在所述圖中，系泊纜索具有S形、懶波(lazy wave)、陸波(steep wave)或松弛S形(lazy S)配置。因此，所述系泊纜索的保留長度適合于吸收有限的運動和初始應力。這種后備長度(over-length，附加長度)防止浮標3通過線9收到過度應力。可保持其他的形狀。必須明確的是，上述列舉的實施例可將對它們的說明全部或部分結合。還必須明確的是，上述列舉的實施例可用于使用其他電源和其他傳感器(比如，電磁電源和電磁傳感器)的其他震動勘探法中。而且，上述海洋裝置不需要任何的推進器(包括動力推進器)，以用于驅(qū)動纜線以將所述纜線保持在海中。通常，這種推進器浸入水中并且設有螺旋槳(見US 4 004 265中的參考數(shù)字32)。該螺旋槳允許將推進器保持在水下而處于海中。US 4 004 265中的螺旋槳連接到有效負載(比如水聽器)，設置在推進器所連接的纜線上，從而所述螺旋槳可允許將所述纜線保持為基本直線。在本發(fā)明優(yōu)選的解決方案中，沒有使用這種螺旋槳。
權利要求
1.一種海洋裝置(1)，包括 -浮動浮標(3)，具有的質(zhì)量允許所述浮動浮標漂浮于水面(13)或者在所述水面(13)附近并且包含第一電氣裝置和電子儀器(15a、15b、15c)中的至少一個， -水下有效負載(5)，所述水下有效負載的至少一部分具有的質(zhì)量允許所述水下有效負載停留在所述水面(13)以下并且所述水下有效負載包含第二電氣裝置和電子儀器(17a、17b)中的至少一個， -電源(7)， -系泊纜索(9、90、900)， 其特征在于 -所述電源的至少一部分(7a)浸入水中并且與所述水下有效負載(5)和所述浮動浮標(3)中的至少一個電連接，以及 -所述系泊纜索在所述表面浮動浮標(3)與所述電源的水下部分(7a)、所述水下有效負載(5)以及水下錨定物(11)中的至少一個之間延伸，所述水下錨定物的質(zhì)量允許所述系泊纜索停留在所述水面(13)以下，以便防止所述浮動浮標(3)漂移越過確定的區(qū)域(130)。
2.根據(jù)權利要求I所述的海洋裝置，其中，所述水下錨定物(11)包括所述電源的水下部分(7a)的至少一部分。
3.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的海洋裝置，其中，所述水下錨定物(11)與所述系泊纜索(9、90、900)連接。
4.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的海洋裝置，其中，所述電源的水下部分(7a)和所述水下錨定物(11)中的至少一個的質(zhì)量允許所述電源的水下部分和所述水下錨定物中的所述至少一個放置在海床(12)上。
5.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的海洋裝置，其中，所述浮動浮標(3)和水下有效負載(5)通過無線連接(23)和纜線連接中的至少一個連接。
6.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的海洋裝置，其中，所述電源(7a)包括電化學蓄電池組電池(27a、27b)。
7.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的海洋裝置，其中，所述水下有效負載包括水下纜線(50)，所述水下纜線的重量允許所述水下纜線放置在海床(12)上。
8.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的海洋裝置，其中，所述水下有效負載包括細長型海底纜線(50)，并且第二電氣裝置和電子儀器(17a、17b)中的所述至少一個包括震動傳感器和電磁傳感器中的至少一個。
9.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的海洋裝置，其中，所述電源為電磁電源，并且其中第二電氣裝置和電子儀器中的所述至少一個包括至少一個電磁傳感器。
10.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的海洋裝置，其中，所述系泊纜索(900)適合于讓電氣功率、液壓功率(911)以及氣動功率(912)、數(shù)據(jù)以及流體(913)中的至少一個從中穿過。
11.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的海洋裝置，其中，所述水下有效負載(5)通過分路器(25)和跨接線(27)中的至少一個連接到所述電源的水下部分(7a)。
12.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的海洋裝置，進一步包括至少一個水中浮標(300、301)，所述至少一個水中浮標具有正浮力并且設置在或連接至所述系泊纜索的中間部分，以便允許所述系泊纜索漂浮在所述水面(13)以下。
13.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的海洋裝置，其中，所述系泊纜索(9、90、900)具有一長度，包括適合于傳輸數(shù)據(jù)的至少一條數(shù)據(jù)纜線(90)并包括至少一條電纜(91)，所述系泊纜索在所述長度的至少主要部分上為柔性的，以便限定共用纜線線路，所述共用纜線線路適合于電氣且機械地連接所述浮動浮標(3)與所述水下錨定物(11)、所述水下有效負載(5)及所述電源的水下部分(7a)中的至少一個。
14.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的海洋裝置，其中，所述水下錨定物包括位于海床(12)上的多個水下錨定物(110、111、113)。
15.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的海洋裝置，其中，所述水下錨定物(11)包括的材料包括以下項中的至少一個 -所述電源的水下部分(7a)，以及 -電氣裝置(IlOa)以及電子儀器(IlOb)中的至少一個。
16.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的海洋裝置，其中，所述第一電氣裝置和電子儀器(15a、15b、15c)中的所述至少一個包括數(shù)據(jù)發(fā)送器(15c)、數(shù)據(jù)接收器(15b)以及數(shù)據(jù)記錄器(15a)中的至少一個。
全文摘要
本發(fā)明涉及海洋裝置(1)，其包括包含電子儀器的浮動浮標(3)、包含電氣裝置和電子儀器的水下有效負載(5)、電源(7)以及系泊纜索(9)。電源的至少一部分(7a)浸入水中并且與水下有效負載和浮動浮標(3)中的至少一個電連接，系泊纜索在所述浮標與電源的水下部分(7a)、水下有效負載(5)以及水下錨定物(11)中的至少一個之間延伸，所述水下錨定物的質(zhì)量允許其停留在水面以下。
文檔編號B63B22/04GK102673740SQ20121000478
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權日2011年1月7日
發(fā)明者亞歷克西·杜博, 斯特凡娜·托勒特, 米夏埃爾·戈賓, 諾埃爾·瓦贊, 阿蘭·菲達尼 申請人:法國賽舍爾公司