水聲通信系統(tǒng)在保溫保壓取芯鉆具中的應用研究.pdf

1、實現(xiàn)海洋遠距離、高速度、高可靠性、任意方向、多傳輸形式的水聲通信，是人們一直追求的目標。本文基于國家“863”計劃資源與環(huán)境技術領域“天然氣水合物深水淺孔保溫保壓取芯鉆具的研制”課題，為實現(xiàn)無鎧裝電纜的條件下監(jiān)視鉆具在海底的工作狀態(tài)并實時傳輸數(shù)據(jù)而實現(xiàn)的“鉆具水聲通信系統(tǒng)”，水聲通信系統(tǒng)為保證鉆具正常工作具有重要的意義。 論文首先詳細介紹了鉆具的整體構造和主要部件如液壓驅動系統(tǒng)、取芯系統(tǒng)、保溫保壓系統(tǒng)和自動監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理和工

2、作方法。自動監(jiān)測系統(tǒng)是實現(xiàn)水聲通信系統(tǒng)監(jiān)視鉆具工作狀態(tài)的中間樞紐。 接著，論文通過國內外不同水聲調制解調器產(chǎn)品的對比，說明選擇UWM4000水聲調制解調器作為建立水聲通信系統(tǒng)基礎的理由，并詳細介紹了UWM4000的功能命令，通過對這些內部功能命令的詳細介紹為下一步水聲通信系統(tǒng)的實現(xiàn)奠定了基礎。 水聲通信系統(tǒng)主要由甲板監(jiān)視單元、水聲通信單元和水下監(jiān)控單元等組成。甲板監(jiān)視單元的作用是完成與水聲調制解調器的數(shù)據(jù)交換，并對接收到

3、的數(shù)據(jù)進行處理，根據(jù)預知的數(shù)據(jù)包格式，分離不同種類信號，換算成正常數(shù)值加以記錄和顯示，最后對鉆具在海底的工作狀態(tài)進行三維動畫顯示。水聲通信單元由一對UWM4000水聲調制解調器組成，主要完成數(shù)字信號-＞聲信號-＞聲信號-＞數(shù)字信號的轉換。水下監(jiān)控單元完成鉆具在海底工作時各種數(shù)據(jù)的收集，并按規(guī)定數(shù)據(jù)格式形成數(shù)據(jù)包，交由水聲通信單元接收與發(fā)送。對于甲板監(jiān)視單元和水下監(jiān)控單元，統(tǒng)一規(guī)定的數(shù)據(jù)格式非常重要，使其可高效地進行信息交換。 接

4、下來論文介紹了兩次海上試驗過程。第一次海上試驗重點對水聲通信系統(tǒng)的記錄數(shù)據(jù)加以說明，并對水聲通信系統(tǒng)記錄的鉆具深度壓力、保壓管內壓、鉆具離海底高度、海水溫度、保壓管內溫、系統(tǒng)液壓驅動壓力、取芯管位移、鉆具傾斜角度和巖芯溫度等9種曲線進行了詳細的分析。第二次海上試驗介紹了水聲通信系統(tǒng)經(jīng)過改造后取得的數(shù)據(jù)。 最后，論文總結了課題在研究過程中所取得的成果： 1、研制的自帶動力保溫保壓取芯鉆具填補了我國深海保真取樣技術方面的空白