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水下应答释放系统 |
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一.系统简介 |
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随着世界经济和能源发展的需求，海洋资源开发、海洋能源利用等现代海洋高新技术的研究已成为世界新科技革命的主要领域之一。如何确定海洋资源、海底设备以及海下试验体的位置非常关键。另外，水下作业，水下试验也越来越多，那么深海的作业系统或试验体如何快速有效的回收也是一个大家普遍关注的方面。水下应答释放装置是一个集水下二次定位、遥控释放功能一体、可以长时间布放于水下的水下作业系统。应答释放装置利用水声通信技术，采用了频率时延编码、低功耗设计、低功耗设计等多种关键技术设计制作而成。应答释放装置包括水面系统控制单元与水下应答释放器，适用于需要水下定位、水下遥控、释放作业等场合。 |
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二.工作原理 |
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甲板单元与水下应答器由指令编码控制，指令组包括：应答器的ID号，释放指令等。其工作原理图如图1所示，一个甲板单元可以控制多个水下应答器。图中，上位机和交流电源可选。
图1、水下应答释放装置工作原理图 水下应答释放装置是由操作者通过甲板单元或者上位机软件发送水下定位、水下遥控或者释放作业等指令，水下应答器接收到通过水声传播过来的正确指令（经过解码、ID辨别）后，按照指令进行对应操作。水下应答器的操作指令完成情况或者其所处状态可以通过甲板单元进行查询显示，查询结果可在甲板单元显示屏上显示或者通过接口送出。 水下应答释放装置的定位功能采用测量船多点测量，采用LMS算法和聚类算法进行球面交汇求解，高精度的确定水下应答器的位置。遥控及释放作业功能通过编码给水下应答器发送指令，水下应答器完成纠错译码完成遥控控制，控制电机完成释放动作，从而与锚体脱离而上浮回收。 |
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三.系统组成 |
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| 水下应答释放装置主要包括：在水面工作的甲板单元，水下应答器，与水下应答器配合的释放机构。其组成系统总体框图如图2所示：
图2 系统总体组成框图 甲板单元 甲板单元是控制指挥中心，在其上面完成了指令的编码发送、应答器应答指令接收、状态显示、耳机监听、数据存储及向上位机数据输送、交流或直流供电、意外操作保护等多项功能。 甲板单元的实物图如图3所示
图3 甲板单元面板图 水下应答器 水下应答器是布放于水下，主要功能或性能有：对甲板单元指令进行解码及辨别，完成查询及释放作业，能够耐压4000米水深，能够应答距离10Km以上指令，可以水下待机一年以上，能够抗10g以上的冲击等。 应答器外形如图4所示。
图4 应答器外形实物图 换能器 换能器主要完成对甲板单元的信号的发射与接收。接收灵敏度：优于200dB re 1uPa @ 1m；发射声源极：优于184~189 dB re 1uPa @ 1m。 换能器的实物图如图5所示：
图5 换能器外形图
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四.系统主要技术指标 |
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应答上浮机构技术指标要求a) 应答上浮机构机构工作寿命：不少于一年或2500次应答；（高能碱性电池供电） b) 海况3级情况下正常工作； c) 频率范围9kHz-15kHz，每套甲板单元能控制不少于32套定位回收机构； d) 负载能力为2000kg；额定水深4000米；最大作业距离不小于10km； e) 测时误差：不大于5ms f) 甲板单元使用环境温度：－20℃-- +50℃ g) 状态指示：对于定位、释放等状态返回明确的不同指示； h) 环境适应性 1) 作业温度：1℃-- +45℃； 2) 存储温度：-30℃-- +60℃ 3) 冲击：10g（静态） i) 水中重量不大于15kg； j) 具有较强的耐腐蚀性，满足海洋环境使用要求； k) 机构具有意外保护功能。 甲板单元技术指标要求a) 交直流供电；可通过面板获RS232串口设置； b) 显示屏实时显示操作指令和工作状态； c) 具有实时监听口，可直接监听20kHz下的水声信号； d) 机箱密封，保证潮湿条件下安全使用； 测距数据与GPS接口，可进行应答器的水下二次定位。
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