馬賁 余向軍

摘? 要：本文主要介紹了我國潛標(biāo)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，簡要分析了潛標(biāo)系統(tǒng)在布放與回收實(shí)際作業(yè)過程中需要注意的一些問題。

關(guān)鍵詞：潛標(biāo)系統(tǒng);海洋調(diào)查;布放;回收

引言：潛標(biāo)技術(shù)是上世紀(jì)六十年代由一些海洋發(fā)達(dá)國家開始使用并發(fā)展起來的，潛標(biāo)系統(tǒng)是對海洋水下環(huán)境進(jìn)行長期、定點(diǎn)、多參數(shù)剖面觀測的儀器設(shè)備系統(tǒng)，是海洋立體監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分，在海洋科學(xué)研究、海洋綜合利用和國防事業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。潛標(biāo)系統(tǒng)系泊于海面以下，并可通過釋放裝置回收，具有獲取海洋水下環(huán)境剖面資料的能力，并具有觀測時(shí)間長、隱蔽性好、不易被破壞、測量不易受海面氣象條件影響等優(yōu)點(diǎn)，上世紀(jì)七十年代就在國外得到了廣泛的應(yīng)用。

一、我國潛標(biāo)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

我國從上世紀(jì)六、七十年代開始潛標(biāo)的研制工作，上世紀(jì)九十年代以來，隨著我國海洋科學(xué)研究、海洋綜合利用和國防事業(yè)發(fā)展的需要，我國對海洋環(huán)境監(jiān)測的力度不斷加強(qiáng)，對海洋水下環(huán)境監(jiān)測儀器設(shè)備的需求日益增強(qiáng)，潛標(biāo)系統(tǒng)在我國也逐漸得到了較廣泛的應(yīng)用。

1. 自持式剖面循環(huán)探測

“九五”期間我國開展了H/HQB型海洋潛標(biāo)系統(tǒng)的研制工作，2000年完成海上試驗(yàn)，同年通過設(shè)計(jì)定型審查，在我國南海北部及巴士海峽海域連續(xù)12次的實(shí)際使用中，系統(tǒng)回收率達(dá)到100%，獲取資料上千萬組，最大布放深度達(dá)到4700米，使我國的潛標(biāo)技術(shù)進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用階段。該型潛標(biāo)采用在主浮體上安裝ADCP的方法，解決了潛標(biāo)主浮體以上淺表層海流測量問題;編制了潛標(biāo)在海流作用下的姿態(tài)及系統(tǒng)張力計(jì)算軟件，可方便的進(jìn)行潛標(biāo)的設(shè)計(jì)計(jì)算;研制了潛標(biāo)系統(tǒng)的關(guān)鍵儀器QFS1-2A型聲學(xué)應(yīng)答釋放器，保證了系統(tǒng)回收的可靠性。

2. 防拖網(wǎng)坐底式海洋調(diào)查潛標(biāo)

防拖網(wǎng)坐底式海洋調(diào)查潛標(biāo)平臺(tái)是近年來國外發(fā)展起來的又一種淺海海洋調(diào)查裝備，布放于海底，利用安裝的ADCP，向上測量海流剖面，并可通過聲學(xué)釋放裝置和浮力塊進(jìn)行回收。坐底式海洋調(diào)查潛標(biāo)系統(tǒng)主要由防拖網(wǎng)底座、儀器設(shè)備安裝框架、浮力部件、聲學(xué)應(yīng)答釋放器、釋放結(jié)構(gòu)、測量儀器、雷達(dá)信標(biāo)機(jī)及聲學(xué)指令接收機(jī)等組成。我國跟蹤國際先進(jìn)技術(shù)開展的防拖網(wǎng)坐底式海洋調(diào)查潛標(biāo)系統(tǒng)研制工作成功解決了小型聲學(xué)應(yīng)答釋放器、浮力部件和防拖網(wǎng)結(jié)構(gòu)件等的設(shè)計(jì)、制造等關(guān)鍵技術(shù)。

3.實(shí)時(shí)傳輸海洋潛標(biāo)系統(tǒng)

在“十五”863國家高新技術(shù)發(fā)展計(jì)劃的資助下，國家海洋技術(shù)中心聯(lián)合中船重工集團(tuán)710研究所開展了實(shí)時(shí)傳輸海洋潛標(biāo)系統(tǒng)的研制工作。該潛標(biāo)具備將海洋環(huán)境測量數(shù)據(jù)通過可自動(dòng)補(bǔ)充的水面通訊浮標(biāo)與衛(wèi)星雙向通訊，實(shí)時(shí)傳輸?shù)桨墩镜墓δ?。潛?biāo)系統(tǒng)可搭載ADCP、海流計(jì)、溫度鏈等海洋測量設(shè)備進(jìn)行0-200m海流剖面測量和1000m溫鹽深流測量，最大使用海域水深4000m，水下服役期210天，測量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)能力大于210天。

三、潛標(biāo)布放與回收時(shí)需關(guān)注的問題

潛標(biāo)一般工作在水深4000-5000m的深海區(qū)域，工作時(shí)間大約幾個(gè)月到一年，潛標(biāo)的布放和回收都有著復(fù)雜的流程，需要十幾個(gè)人經(jīng)過熟練的配合才能完成。

1.潛標(biāo)系留姿態(tài)計(jì)算

目前，我國最常用的是H/HQB型海洋潛標(biāo)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可使用的深度較大，搭載海洋測量儀器種類較多，系統(tǒng)安全性較高，適用范圍廣。設(shè)計(jì)該型潛標(biāo)系統(tǒng)需先大概了解目標(biāo)海區(qū)水文狀況，對其底質(zhì)、水深、表層流速等要素進(jìn)行必要的掌握，然后用潛標(biāo)姿態(tài)計(jì)算軟件進(jìn)行潛標(biāo)系統(tǒng)系留姿態(tài)的詳細(xì)計(jì)算。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮整體的浮力、主浮體在海流作用下的偏移量及各層次海洋測量儀器的搭配，確保整個(gè)系統(tǒng)受力合理、姿態(tài)科學(xué)。

2.潛標(biāo)系統(tǒng)布放時(shí)需關(guān)注的幾點(diǎn)問題

2.1 海洋測量儀器的調(diào)試

一套潛標(biāo)系統(tǒng)搭載的海洋測量儀器有數(shù)十臺(tái)，且所處的層次、深度不同，因此布放儀器的適用水深范圍和測量范圍必須滿足觀測海區(qū)的水深變化范圍和所測要素的范圍，儀器布放前必須經(jīng)過計(jì)量檢定或校準(zhǔn)，并保證在有效期內(nèi)，對不具備檢定和校準(zhǔn)條件的，應(yīng)當(dāng)通過與傳統(tǒng)儀器或方法獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，以保證儀器的有效性和獲取數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠。海洋測量儀器的工作環(huán)境惡劣，要求對儀器的各項(xiàng)參數(shù)、性能有較全面的掌握，防止儀器因銹蝕、漏液、殼體變形等導(dǎo)致的無法工作或數(shù)據(jù)質(zhì)量不可靠等問題。調(diào)試過程中還應(yīng)注意檢查存儲(chǔ)介質(zhì)是否安裝到位，存儲(chǔ)空間是否足夠，盡量避免因存儲(chǔ)空間不足導(dǎo)致的資源浪費(fèi)。

2.2儀器電池的檢查更換

每布放一套潛標(biāo)系統(tǒng)都要花費(fèi)相當(dāng)大的人力物力，必須保證系統(tǒng)能有最大的產(chǎn)出。在深海長期值守的測量儀器中，電池技術(shù)一直是一個(gè)較大的瓶頸。許多時(shí)候就是因?yàn)殡姵乩m(xù)航能力不足而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使用時(shí)間被迫縮短，無法取得資源的最大利用率。工作人員布放前必須檢查儀器設(shè)備的電池電量，尤其是聲學(xué)應(yīng)答釋放器等關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)能否成功回收的關(guān)鍵儀器設(shè)備，必須更換新電池，并在使用中充分考慮電池電量的其他原因消耗，給整個(gè)系統(tǒng)留有充分的電池余量。

2.3布放時(shí)水文氣象條件的影響

潛標(biāo)系統(tǒng)布放實(shí)施前需要對海底進(jìn)行掃測，選擇較為平坦、深度合適的海域進(jìn)行布放。布放過程中都需要有較好的水文氣象條件。一般來說，海況需在三級以下，風(fēng)速小于五級。海況較差時(shí)很容易造成布放失敗，給人員的安全也造成較大的威脅。表層流速過大時(shí)，會(huì)增大已下水部分的系統(tǒng)張力，給實(shí)施過程造成不必要的麻煩，從而影響布放進(jìn)程。但是流速不能太小，防止已下水部分纏繞，造成儀器損壞或者達(dá)不到設(shè)計(jì)效果。因此，在表層流速過小時(shí)還必須與作業(yè)船密切配合，達(dá)到成功布放的目的。布放結(jié)束后，還應(yīng)通過釋放器甲板設(shè)備與釋放器取得聯(lián)系，確定釋放器正常工作。然后通過“三點(diǎn)定位法”，確定系統(tǒng)所在的準(zhǔn)確的經(jīng)緯度，以便于回收。

3.潛標(biāo)系統(tǒng)回收過程中需關(guān)注的問題

潛標(biāo)系統(tǒng)回收時(shí)需要的水文氣象條件與布放時(shí)相同。先利用布放時(shí)的“三點(diǎn)定位法”行駛至目標(biāo)海域，通過釋放器甲板單元與潛標(biāo)系統(tǒng)上的釋放器水下?lián)Q能器建立聲學(xué)通信，并發(fā)出釋放信號(hào)，釋放器接到信號(hào)后啟動(dòng)釋放機(jī)構(gòu)使系統(tǒng)浮出水面，發(fā)現(xiàn)潛標(biāo)系統(tǒng)浮出水面后開始打撈。儀器出水后必須先用淡水沖洗并擦拭干凈后，后立即利用電腦進(jìn)行回放數(shù)據(jù)，及時(shí)存儲(chǔ)備份，然后關(guān)閉儀器并進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量分析。

三、結(jié)語

整體上看，我國的潛標(biāo)技術(shù)發(fā)展較快，布放與回收等外業(yè)實(shí)施能力也有較大的進(jìn)步，但我們在潛標(biāo)系統(tǒng)的精密儀器設(shè)備制造、可靠性、布放深度、外業(yè)工作人力依賴程度上與國外還有著較大的差距。鑒于潛標(biāo)技術(shù)在海洋環(huán)境監(jiān)測及國防上的重要用途，我們應(yīng)更加積極的發(fā)展海洋潛標(biāo)技術(shù)和海洋裝備建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

【1】 《海洋潛標(biāo)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展》 毛祖松 2001

【2】 《浮標(biāo)、潛標(biāo)技術(shù)及其發(fā)展》 國家海洋技術(shù)中心 2011

【3】 《海洋潛標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用》 李飛權(quán)等 2004

1中國海警局? 北京，? 100097

2海軍大連艦艇學(xué)院? 遼寧大連? 116018