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“雪龙2号”完成科考设备海试航次 为深海热液探测提供技术支撑
来源:自然资源部第二海洋研究所        2020-07-07 09:32:12        阅读:15374
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       雪龙2号极地考察船是中国第 一艘自主建造的极地科学考察破冰船,全球第 一艘采用船艏、船艉双向破冰技术的极地科考破冰船,能够在1.5米厚冰环境中连续破冰航行。拥有智能机舱,便于飞机在甲板上起降;能通过传感器等设备进行船体全寿命监测,如与冰面刮擦后,能自动预警。该船可实现极区原地360度自由转动,并可突破极区20米当年冰冰脊,船舶机动能力大幅提升。

       日前,“雪龙2”极地科考船科考仪器海试结束,雪龙2”配备的240道电缆的海洋数字地震系统、2台20立方/时的空压机和4000米级遥控无人潜水器等装备。参航队员还对电视抓斗、超短基线和CTD等设备的验收工作,并对超短基线水下定位系统与母船及人员的协调配合试验,顺利完成了极区冰下海底热液探测支撑能力验证。我国自主研发的OBS短基线定位系统可以实时定位OBS在回收过程中的位置,提高在浮冰区的回收率,测试初步结果表明该定位系统可以测量出船与OBS的距离,但受环境噪声影响,定位误差较大,还有待于进一步改进。

图1.jpg

       海底热液口附近孕育着极端环境下独特的生物群落,研究深海热液,热液样品采集是一种常用的探测方法。深海热液俗称“黑烟囱”,是大陆板块与海洋板块之间的火山口,有200多米高,形状与烟囱几乎一模一样,其附近的温度高达400℃。深海热液又可以被称为“热液硫化物”。“热液硫化物”是日益受到国际关注的海底矿藏。

       电视摄像电动抓斗

       由采样器、铠装电缆和船上操纵板组成。采样器框架内装有海底电视摄像机、光源及电源装置,通过铠装同轴电缆将采样器连接到船上操纵板及电视显像装置上,操作时用深海绞车将采样器投放到离海底5~10米的高度上,以1~2节慢速航行并通过船上的电视显像设备连续观察海底寻找采样目标,一旦找到目标立即用船上操纵板将采样器沉放到海底并关闭采样爪捕抓样品。采样爪的开启和关闭是通过抓斗内的电动水压式机械手完成的。主要用于海底块状硫化物、多金属结核、锰结壳及其他沉积物的采样。

       超短基线定位系统

       一种水下定位技术,被普遍应用于海洋石油勘探开发、海洋打捞等海洋生产开发方面,主要用于确定ROV、AUV、潜水员、水下其他载体的水下精 确位置。超短基线定位系统由发射换能器、应答器、接收基阵组成。发射换能器和接收基阵安装在船上,应答器固定在水下载体上。发射换能器发出一个声脉冲,应答器收到后,回发声脉冲,接收基阵收到后,测量出X、Y两个方向的相位差,并根据声波的到达时间计算出水下装置到基阵的距离R,从而计算得到水下探测器在平面坐标上的位置和水下探测器的深度。

       CTD系统

       即为温盐深测量系统,一般称为温盐深系统,用于测量水体的电导率,温度及深度三个基本的水体物理参数。根据此三个参数,还可以计算出其它各种物理参数,如声速等。是海洋及其它水体调查的必要设备、海水物理和化学参数的自动测量装置。由水中探头和记录显示器及连接电缆组成:探头,由热敏元件和压敏元件等构成,与颠倒采水器一并安装在支架上,可投放到不同深度;记录显示器,除接收、处理、记录和显示通过铠装电缆从海水中探头传来的各种信息数据外,还能起整套设备的操纵器功能。此设备可测定海洋不同水层或深度的海水水温、盐度、氧含量、声速、电导率及压力,用以研究海水物理化学性质、水层结构和水团运动状况。

       海底地震仪

       是为在海底观测地震及其他地壳构造事件引起的微振动而设计的地震仪。按用途和仪器装置不同可分为系留式、自浮式、电缆式和人造卫星式。通常都是在陆上地震仪的基础上增加一些特殊元件改制而成。与陆上地震仪相比,脉动的增强和衰减都比较快,其振幅比约有20倍以上的差距。脉动的来源为海洋,并和风、波浪成正比。这种地震仪结构复杂,体积大,造价高,布设和回收都比较麻烦。通过架设海底地震仪可观测到陆上不易观测到的前震和微震活动,便于弄清地球构造的区域性差异,是测定海沟、洋中脊附近地震动态和特征的最有力手段。

       空气压缩机

       是一种用以压缩气体的设备。空气压缩机与水泵构造类似。大多数空气压缩机是往复活塞式,旋转叶片或旋转螺杆。离心式压缩机是非常大的应用程序。由电动机直接驱动压缩机,使曲轴产生旋转运动,带动连杆使活塞产生往复运动,引起气缸容积变化。由于气缸内压力的变化,通过进气阀使空气经过空气滤清器(消声器)进入气缸,在压缩行程中,由于气缸容积的缩小,压缩空气经过排气阀的作用,经排气管,单向阀(止回阀)进入储气罐,当排气压力达到额定压力0.7MPa时由压力开关控制而自动停机。而空气压缩机就是提供气源动力,是气动系统的核心设备,机电引气源装置中的主体,它是将原动(通常是电动机或柴油机)的机械能转换成气体压力能的装置,是压缩空气的气压发生装置。

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