袁東方 朱兵 夏寅月 陳清滿 崔麗娜 吳浩宇

(1 中國極地研究中心,上海 200136;2 上海彩虹魚海洋科技股份有限公司,上海 201306;3 自然資源部第一海洋研究所,山東 青島 266061)

0 引言

錨碇系統(tǒng)是海洋環(huán)境監(jiān)測和觀測的重要技術(shù)手段,海洋錨碇潛標(biāo)系統(tǒng)具有觀測時(shí)間長、隱蔽、不易受海面氣象條件影響等優(yōu)點(diǎn)[1]。錨碇系統(tǒng)一般可分為潛標(biāo)和明標(biāo),由于極地區(qū)域冰山、浮冰密布,漂移方向不定,對明標(biāo)或者布置較淺的潛標(biāo)帶來很大風(fēng)險(xiǎn)[2],甚至造成纜繩斷裂以及儀器丟失等損失,所以在極地海域布放錨碇系統(tǒng)一般以潛標(biāo)為主,明標(biāo)布置的較少。

用于海洋水文觀測的錨碇潛標(biāo)一般由水下部分和水上甲板單元組成。水下部分主要包括主浮體、探測傳感器、纜繩、玻璃浮球、聲學(xué)釋放器、重力錨以及搭載的各類觀測儀器,觀測結(jié)束后通過發(fā)送聲學(xué)信號打開聲學(xué)釋放器,使觀測系統(tǒng)與錨碇分離并浮出水面進(jìn)行回收[3-5]。海底地震儀(Ocean Bottom Seismometer,OBS)是一種將檢波器直接放置在海底的地震觀測系統(tǒng),也是一種特殊的潛標(biāo)觀測系統(tǒng)。在海洋地球物理調(diào)查和研究中,OBS 既可以用于對海洋人工地震剖面的探測,研究海洋地殼和地幔的速度結(jié)構(gòu)及板塊俯沖帶、海溝、海槽演化的動力學(xué)特征,也可以用于對天然地震的觀測,天然地震的地震層析成像研究以及地震活動性和地震預(yù)報(bào)等[6]。

我國目前已經(jīng)開展了37 次南極科學(xué)考察和11次北極科學(xué)考察,隨著考察的深入,錨碇潛標(biāo)系統(tǒng)的布放和回收逐漸成為歷次考察的常規(guī)化作業(yè)。極地環(huán)境具有特殊性,天氣惡劣且變化快、浮冰密集,雖會給錨碇系統(tǒng)布放工作帶來一定的困難,但是對于錨碇系統(tǒng)的回收存在更大的影響,尤其是海面浮冰的存在,常常導(dǎo)致錨碇系統(tǒng)無法準(zhǔn)時(shí)回收,甚至?xí)霈F(xiàn)需要等待數(shù)月或者第2 年回收的情況。本文從南北極錨碇系統(tǒng)中潛標(biāo)回收存在的問題出發(fā),分析極地浮冰區(qū)回收方法,提出改進(jìn)意見,為以后南北極潛標(biāo)系統(tǒng)的回收積累經(jīng)驗(yàn)。

1 極地潛標(biāo)發(fā)展及回收現(xiàn)狀

2003 年,中國第2 次北極科學(xué)考察隊(duì)在65°30′N,168°50′W 的白令海峽峽口50 m 水深的陸架海域,布放了中國極地考察的第一個(gè)潛標(biāo)[7]。

在2008 年中國第3 次北極科學(xué)考察中,中國首次在北冰洋布放一套1 年期深水潛標(biāo),用于觀測北冰洋海洋要素的演變,以進(jìn)一步探索北冰洋環(huán)境變化對全球氣候變化,尤其是對中國氣候變化的影響[8]。

2010 年,中國第26 次南極科學(xué)考察隊(duì)在南極普里茲灣海域成功回收一套潛標(biāo)系統(tǒng),這是中國首次在南極成功投放并回收潛標(biāo),潛標(biāo)記錄的觀測數(shù)據(jù)為研究南極環(huán)境提供了重要參考[9]。

2013 年,中國第28 次南極科學(xué)考察隊(duì)在普里茲灣海域投放了2 臺海底地震儀(OBS),這是我國首次在南極海域進(jìn)行海底地震觀測[10]。

極地潛標(biāo)系統(tǒng)可以獲得長期的水體溫度、鹽度、壓力、流速、流向等觀測數(shù)據(jù),揭示水體變化特征與運(yùn)動過程,為北極海-冰-氣相互作用以及南極深層水和底層水的變化規(guī)律研究提供支持,也為研究極地海洋對全球海洋和氣候變化的作用提供了物理海洋學(xué)的客觀背景[11]。隨著極地考察的發(fā)展,近年來潛標(biāo)的布放和回收任務(wù)越來越多,業(yè)已成為南北極現(xiàn)場考察的常態(tài)化內(nèi)容(表1)。

表1 近年來我國南北極考察潛標(biāo)布放和回收數(shù)量[12-17]Table 1.The number of submersible beacons laid and recovered in the Chinese Arctic and Antarctic Research Expeditions in

多次的現(xiàn)場作業(yè)表明,與布放相比,錨碇潛標(biāo)回收作業(yè)困難重重,尤其是在極區(qū)海域,作業(yè)時(shí)受到浮冰的影響很大[18]。我國南極科學(xué)考察的周期是每年1 次,第1 年投放設(shè)備,第2 年才能回收,長期的潛標(biāo)系統(tǒng)需要至少1 年才能回收。由于南北極考察作業(yè)任務(wù)多,作業(yè)窗口受惡劣自然環(huán)境影響,不能保障布放的潛標(biāo)第2 年一定能夠順利回收,在第3 年完成回收或者釋放器無法通訊導(dǎo)致無法回收的情況也時(shí)有發(fā)生。中國第29次南極科學(xué)考察期間布放的OBS,由于中山站附近海域冰情嚴(yán)重,無法開展回收作業(yè),海底地震儀在南極海底“沉睡”了兩年,直到中國第30 次南極科學(xué)考察期間才成功回收[19]。由于浮冰及航行計(jì)劃的調(diào)整,中國第34 次南極科學(xué)考察布放的2 套潛標(biāo)直到中國第36 次南極科學(xué)考察才進(jìn)行回收,中間間隔時(shí)間接近三年[20]。

2 潛標(biāo)回收方法

經(jīng)過多年的潛標(biāo)布放和回收工作,形成了一套較為成熟的船隊(duì)協(xié)助方案和機(jī)制?？疾齑诨厥諠摌?biāo)時(shí)的方式主要有兩種,一種是依靠考察船船基作業(yè)回收,另一種是釋放小艇作業(yè)回收,兩種方式都存在一定的優(yōu)勢和不足。

2.1 船基回收

在極地現(xiàn)場作業(yè)期間,潛標(biāo)和OBS 的回收主要依靠我國極地科考破冰船“雪龍”號和“雪龍2”號進(jìn)行?；厥兆鳂I(yè)時(shí)若涌浪超過1 m、風(fēng)力大于6 級或浮冰密集度超過60%,則無法吊放小艇對浮球進(jìn)行拖曳作業(yè),只能以大船為平臺,通過船舶的機(jī)動航行從風(fēng)、洋流的上方靠近潛標(biāo),利用拋繩器、錨鉤等打撈工具將潛標(biāo)的浮球間繩子勾住,并拉至船上,然后利用船上的絞纜機(jī)或吊車,對潛標(biāo)進(jìn)行回收作業(yè)(圖1)。

圖1 使用吊車回收潛標(biāo)(a)和吊籠回收OBS(b)Fig.1.Use the crane to recover the submersible beacon (a)and use the crane cage to recover OBS (b)

由于船舶結(jié)構(gòu)的差異性,“雪龍”號和“雪龍2”號在回收OBS 和水文潛標(biāo)時(shí)情況也有很大的差別。OBS 回收時(shí),OBS 浮出水面后需要大船逐漸靠近OBS,并將OBS 控制在船舶的有利位置,然后通過甲板上的回收網(wǎng)具進(jìn)行回收?！把垺碧柺褂贸Ｒ?guī)的軸-槳推進(jìn)方式,機(jī)動性較差,在回收OBS 時(shí)較為困難;“雪龍2”號使用新型的吊艙電力推進(jìn)方式,機(jī)動性強(qiáng),回收OBS 時(shí)僅靠自身機(jī)動性就可以靠近 OBS,方便回收。水文潛標(biāo)回收時(shí),“雪龍”號由于其螺旋槳帶有導(dǎo)流罩,在回收潛標(biāo)時(shí)潛標(biāo)纜繩不易被螺旋槳纏繞(圖 2a),可以更近的靠近潛標(biāo)位置進(jìn)行回收;“雪龍2”號由于其螺旋槳無導(dǎo)流罩保護(hù),潛標(biāo)纜繩很容易纏繞螺旋槳,在回收時(shí)船不能過于靠近潛標(biāo)(圖2b)。

圖2 “雪龍”號(a)和“雪龍2”號(b)推進(jìn)器對比Fig.2.Comparison of thrusters of Xuelong (a) and Xuelong 2 (b)

即便如此,船基回收錨碇潛標(biāo)仍存在著較大的困難,由于兩條船的船舷都比較高,回收人員距離浮球或纜繩較遠(yuǎn),很難順利地用拋鉤勾住潛標(biāo)的纜繩。此外,當(dāng)過于靠近潛標(biāo)時(shí),“雪龍”號螺旋槳雖然有導(dǎo)流罩保護(hù),但是在極地現(xiàn)場作業(yè)時(shí)仍有數(shù)次掛住潛標(biāo)纜繩的情況發(fā)生,存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)(表2)。

表2 “雪龍”號和“雪龍2”號關(guān)鍵參數(shù)對比表Table 2.Parameters comparison table of Xuelong and Xuelong 2

2.2 小艇回收

在天氣和海況允許的情況下,考察船也可以通過隨船攜帶的小艇進(jìn)行潛標(biāo)或OBS 的回收作業(yè)。由于極地作業(yè)的特殊性,很多科考項(xiàng)目、考察站物資補(bǔ)給都需要使用小艇進(jìn)行作業(yè)?！把垺碧柡汀把?”號一般都會攜帶小艇,“雪龍”號由于貨倉空間充足,可以裝載2 艘鋼質(zhì)小艇,或者一艘鋼質(zhì)小艇和一艘橡皮艇;“雪龍2”號一般裝載一艘橡皮艇(圖3)。

圖3 橡皮艇(a)和鋼質(zhì)小艇(b)回收潛標(biāo)作業(yè)Fig.3.Raft (a) and steel boat (b) recovery of submersible beacon

當(dāng)作業(yè)區(qū)域海況滿足放艇條件時(shí),在潛標(biāo)浮出水面后,大船會將小艇吊放至海面,小艇航行至潛標(biāo)位置附近,可以清楚的觀察到水中潛標(biāo)浮球和纜繩的狀態(tài),通過拖拽的方式可將部分潛標(biāo)拖到大船旁邊,依靠大船上的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行回收。當(dāng)潛標(biāo)纜繩或者浮球被浮冰壓住或阻擋時(shí),也可以通過小艇將繩子剪斷,把潛標(biāo)分成幾段進(jìn)行回收。

小艇回收作業(yè)也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。首先是吊運(yùn)小艇工作量大,危險(xiǎn)系數(shù)較高,實(shí)際作業(yè)時(shí)海浪對小艇和人員安全的威脅很大,海況超過3 級或者能見度較低時(shí),無法使用小艇作業(yè)。其次是海冰對小艇的阻礙,若吊運(yùn)的是鋼質(zhì)小艇,一般的浮冰對小艇不會存在傷害;若使用橡皮艇作業(yè),需要不斷地規(guī)避海冰,避免海冰劃破橡皮艇,增加了作業(yè)的時(shí)間,當(dāng)海冰密集度超過50%后,橡皮艇作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)就會大大增加。

3 存在的困難

3.1 天氣因素

由于南北極地理環(huán)境的特殊性,惡劣天氣頻繁發(fā)生,例如南大洋平均每個(gè)考察航次出現(xiàn)約18次氣旋大風(fēng)過程(風(fēng)力大于14 m·s–1)和4 次強(qiáng)過程(風(fēng)力大于20 m·s–1),平均每隔約6.5 d(30 d)就會出現(xiàn)一次氣旋大風(fēng)過程(強(qiáng)過程)[21]。這些天氣過程會造成作業(yè)區(qū)域風(fēng)力加強(qiáng),海面涌浪增高以及能見度降低,從而導(dǎo)致科考船無法開展?jié)摌?biāo)的回收作業(yè)。由于每次科考的計(jì)劃安排非常飽滿,在潛標(biāo)點(diǎn)附近作業(yè)預(yù)留的時(shí)間有限,遇到惡劣天氣無法等待過多的時(shí)間,也往往造成潛標(biāo)無法順利回收。雖然潛標(biāo)浮球都使用醒目顏色,但是在能見度低的情況下,仍然無法快速發(fā)現(xiàn)浮球的位置。在極地現(xiàn)場作業(yè)過程中,因?yàn)樘鞖庖蛩貙?dǎo)致潛標(biāo)回收窗口關(guān)閉的情況時(shí)有發(fā)生,考察隊(duì)也不得不更改作業(yè)任務(wù)和計(jì)劃,以創(chuàng)造機(jī)會進(jìn)行回收作業(yè)[22]。

3.2 浮冰因素

由于浮冰具有流動性,在風(fēng)和洋流等的作用下會在某個(gè)區(qū)域出現(xiàn)堆積或者消散,目前國際上先進(jìn)的海冰預(yù)報(bào)模式也無法對浮冰的短期運(yùn)動趨勢進(jìn)行預(yù)報(bào)。浮冰對于潛標(biāo)的回收存在巨大的威脅,若海面存在浮冰,潛標(biāo)上浮時(shí)浮球可能會被浮冰阻擋而無法浮出水面,或者僅有部分浮球浮出水面,而其他浮球和設(shè)備被浮冰分割在不同的水域,增加回收的困難程度,甚至造成無法回收(圖4)。歷次南北極考察在浮冰區(qū)回收潛標(biāo)都需要充分評估浮冰對潛標(biāo)的影響,若存在大塊浮冰或者密集度過高,則無法進(jìn)行回收。中國第29 次南極科學(xué)考察期間布置的OBS 就是因?yàn)楦”芗忍邿o法進(jìn)行回收作業(yè),直到中國第30 次南極科學(xué)考察才成功回收。

圖4 浮冰區(qū)潛標(biāo)回收作業(yè)Fig.4.Recovery of submersible beacon in ice covered area

3.3 潛標(biāo)定位精度

潛標(biāo)在布放后一般采用三點(diǎn)定位法確定其最終位置,但是三點(diǎn)定位精度依賴于聲學(xué)釋放器的系統(tǒng)定位精度,而聲學(xué)釋放器的精度受其數(shù)據(jù)處理方法的影響 (如默認(rèn)聲速為1500 m·s–1),假設(shè)水深為5000 m,綜合考慮各設(shè)備精度,實(shí)際誤差在50～100 m 之間,可達(dá)水深的1%～2%。此外,上浮后最上部浮球的位置與其布放的最終位置也會有幾米到幾十米的誤差,水深越深,誤差越大[23]。

潛標(biāo)上浮過程中也時(shí)刻受到水平海流的影響[24],這種橫向作用力對深水潛標(biāo)的位置預(yù)測產(chǎn)生影響,潛標(biāo)上浮過程中只能對潛標(biāo)聲學(xué)釋放器所處深度進(jìn)行跟蹤測量,無法對其在海流影響下的橫向移動距離進(jìn)行有效的跟蹤,所以無法準(zhǔn)確計(jì)算上浮位置。這種誤差導(dǎo)致潛標(biāo)在極地浮冰區(qū)回收的風(fēng)險(xiǎn)大大增加,有可能上浮至浮冰密集區(qū)域。

3.4 回收工具

“雪龍”號和“雪龍2”號在極地現(xiàn)場回收潛標(biāo)和OBS 作業(yè)時(shí),主要還是依靠人工完成,工具配備也相對簡單。近年來雖然也嘗試配備了一些專用工具,但是在現(xiàn)場使用過程中難以達(dá)到預(yù)期的效果。如船上配備拋繩器,但其前端的拋鉤需要現(xiàn)場自制,拋鉤重量對拋繩器工作距離的影響也難于評估,因此事實(shí)上拋鉤操作仍需人工完成。而OBS 一般為單個(gè)球體,直徑在0.6～0.8 m之間,相比大尺寸的科考船和大尺度的海洋來說,很難分辨,回收時(shí)較為困難,“雪龍”號回收OBS時(shí)需要回收人員站在吊籠里,用網(wǎng)具回收,作業(yè)也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)(圖5)。

圖5 回收OBSFig.5.Recovery of OBS

由于缺乏專業(yè)、實(shí)用的回收技術(shù),目前對于在浮冰區(qū)回收潛標(biāo)和OBS 作業(yè)還存在一定的困難和風(fēng)險(xiǎn),若回收區(qū)域海冰較為密集則無法進(jìn)行回收,需要進(jìn)一步研究專用工具和技術(shù),以提升南北極高密度冰區(qū)潛標(biāo)回收作業(yè)效能。

4 浮冰區(qū)潛標(biāo)回收新技術(shù)和方法

4.1 潛標(biāo)回收新技術(shù)探討

極地潛標(biāo)的回收作業(yè)除了要考慮天氣、海況等因素外,浮冰也是造成潛標(biāo)無法順利回收的重要因素。雖然天氣、海況、浮冰等外在困難因素?zé)o法改變,但是可以通過研究開發(fā)新的技術(shù)和設(shè)備,提高在復(fù)雜環(huán)境中的潛標(biāo)回收成功率和延長作業(yè)時(shí)間窗口。本文針對極地浮冰區(qū)潛標(biāo)系統(tǒng)尤其是OBS 回收特點(diǎn),研制新的回收設(shè)備,以減少回收時(shí)間,提高OBS 在極地回收的成功率。

OBS 在極地布置一般采用錨碇式、單浮球的形式,航次初期布放,后期回收,布放時(shí)間較短,一般為3–4 個(gè)月。相對于其他潛標(biāo)長達(dá)千米甚至數(shù)千米的纜繩和種類繁多的儀器,在浮冰區(qū)采用新的技術(shù)和設(shè)備回收OBS 可行性更高。

根據(jù)浮冰區(qū)特點(diǎn)以及潛標(biāo)回收經(jīng)驗(yàn),以“雪龍 2”號為平臺,基于小型水下機(jī)器人(Remote Operated Vehicle,ROV)設(shè)計(jì)一種OBS 回收系統(tǒng),例如冰?；厥諏＜尧裥退伦鳂I(yè)機(jī)器人(Ice Sea Recycler-Ⅰ,ISR-Ⅰ)(圖6)?！把?”號配備有月池系統(tǒng)、超短基線(USBL)和全方位聲吶系統(tǒng),OBS和ISR-Ⅰ同時(shí)攜帶信標(biāo)的情況下,可以定位OBS和ISR-Ⅰ在水下位置,這為ISR-Ⅰ在極地現(xiàn)場使用創(chuàng)造了條件。

圖6 ISR-Ⅰ系統(tǒng)圖Fig.6.ISR-Ⅰsystem diagram

根據(jù)極地冰區(qū)作業(yè)特點(diǎn),若海面有浮冰且OBS 被壓在浮冰下,其作業(yè)流程如下。

(1)布放過程:OBS 配置USBL 信標(biāo),從科考船甲板布放到海底,下放開始時(shí)即開啟 USBL,跟蹤OBS 下放的深度和位置,結(jié)合OBS 甲板單元定位OBS 在海底的坐標(biāo)。

(2)搜尋過程:使用甲板單元激活OBS 釋放器,OBS 釋放后上浮,同時(shí)船載USBL 和OBS 信標(biāo)進(jìn)行通訊,記錄OBS 與科考船的位置和距離,并進(jìn)行跟蹤和定位,直到OBS 上浮至浮冰底部;此時(shí)釋放ISR-Ⅰ,通過USBL 的引導(dǎo),尋找OBS在冰下的位置,其頂部配置的云臺攝像機(jī)和LED燈光系統(tǒng)也可以實(shí)時(shí)獲取浮冰下圖像,操作人員通過實(shí)時(shí)畫面進(jìn)行搜索。

(3)捕獲過程:ISR-Ⅰ搭載體感機(jī)械手,搜索到目標(biāo)后操作人員上浮至OBS 下方,通過體感手套發(fā)出指令,使機(jī)械手握住OBS,完成OBS 冰下的捕獲過程。

(4)回收過程:找到后使用機(jī)械手抓住OBS并向下運(yùn)動,到達(dá)一定深度后橫向移動,將OBS拉至船邊,承重臍帶纜可以輔助將OBS 從浮冰下拉出,然后進(jìn)行回收(圖7)。

圖7 ISR-Ⅰ作業(yè)示意圖Fig.7.Schematic diagram of ISR-Ⅰoperation

ISR-Ⅰ基于浮冰區(qū)潛標(biāo)回收經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì),充分考慮了OBS 在浮冰下的各種狀態(tài),可以很方便的將OBS 拉出浮冰區(qū)。同時(shí)也可以對其他潛標(biāo)回收進(jìn)行簡單的輔助作業(yè),比如潛標(biāo)繩子被浮冰卡住或者纏繞船舶推進(jìn)器槳葉時(shí),可以通過切割纜繩等方式進(jìn)行輔作業(yè),協(xié)助潛標(biāo)的回收。

4.2 其他方法和建議

ISR-Ⅰ的現(xiàn)場應(yīng)用需科考船配備 USBL,且OBS 和ISR-Ⅰ同時(shí)配備信標(biāo),才能有效提高作業(yè)效率。雖然使得先期對于硬件成本投入較高,但是對極地冰區(qū)回收OBS 是有效的探索。在極地考察過程中,經(jīng)過多年的現(xiàn)場實(shí)踐,不斷創(chuàng)新作業(yè)方法、改進(jìn)回收設(shè)備、積累經(jīng)驗(yàn),也大大提高了回收潛標(biāo)的成功率。

(1)優(yōu)化航線及作業(yè)任務(wù),選擇有利條件進(jìn)行回收作業(yè)。由于極地考察的特殊性以及時(shí)間緊迫性,在制訂考察航線及作業(yè)任務(wù)時(shí)就要考慮潛標(biāo)回收的時(shí)間和困難程度,通過對南北極多年氣候、浮冰分布情況等因素進(jìn)行分析,提出最有利于潛標(biāo)回收的時(shí)間節(jié)點(diǎn),同時(shí)與極地考察任務(wù)相結(jié)合,選擇有利條件進(jìn)行回收作業(yè)。

(2)配備抗冰型小艇。小艇在潛標(biāo)回收中方便靈活,配備能夠在浮冰區(qū)航行的小艇以代替目前的橡皮艇作業(yè),配備一定的吊重或絞拉設(shè)備,依托小艇將潛標(biāo)部分或整體回收,可以大大提高潛標(biāo)回收的成功率和效率。

(3)加強(qiáng)水下聲學(xué)觀測,預(yù)測上浮路線?！把?”號配備USBL 和全方位聲吶,可以對水下目標(biāo)進(jìn)行探測。在以后的潛標(biāo)布放時(shí)為潛標(biāo)配備USBL 信標(biāo),通過船上的USBL 觀測潛標(biāo)上浮路線和方向,可以快速尋找潛標(biāo)和OBS,提高回收成功率。在浮冰密集度不高且風(fēng)速和海流流速較小的情況下,利用破冰船回旋航行,將大塊浮冰碾碎,可以清理出一塊開放水域,以便回收潛標(biāo)。這種方式曾在中國第11 次北極科學(xué)考察中進(jìn)行過嘗試,在實(shí)際操作中需要結(jié)合冰區(qū)浮冰、海況等實(shí)際情況,對于單個(gè)OBS 回收有效果,但是對于有纜繩潛標(biāo)還不夠理想,且船時(shí)耗費(fèi)較長。

(4)提高聲學(xué)釋放器續(xù)航時(shí)間。目前潛標(biāo)一般設(shè)計(jì)為1 年觀測時(shí)間,最多延遲1 年回收,越早回收對數(shù)據(jù)質(zhì)量和科研項(xiàng)目的完成越有利。但是由于極地考察作業(yè)時(shí)間緊迫,受自然環(huán)境影響大,造成潛標(biāo)回收作業(yè)時(shí)間窗口短,第2 年無法回收的情況時(shí)有發(fā)生。在設(shè)計(jì)潛標(biāo)或者OBS 時(shí),需要做好于第3 年回收的預(yù)案,關(guān)鍵設(shè)備例如聲學(xué)釋放器應(yīng)選擇續(xù)航時(shí)間超過3 年的設(shè)備,在極端情況下,即使第2 年無法回收,仍然可以在第3 年繼續(xù)對潛標(biāo)進(jìn)行回收。

(5)配備ROV 系統(tǒng)對故障潛標(biāo)進(jìn)行救援作業(yè)。潛標(biāo)或OBS 聲學(xué)釋放器失效也是一個(gè)錨碇系統(tǒng)存在的巨大風(fēng)險(xiǎn),雖然在錨碇系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采用雙聲學(xué)釋放器并聯(lián)連接以提高釋放成功率,但是仍然會存在聲學(xué)釋放器無法釋放的風(fēng)險(xiǎn)?！把?”號配備有4000 米級ROV 系統(tǒng),當(dāng)潛標(biāo)回收失敗后可以使用ROV 對潛標(biāo)進(jìn)行檢查,并對聲學(xué)釋放器的關(guān)鍵部位進(jìn)行切割,完成潛標(biāo)系統(tǒng)的回收作業(yè)。

5 結(jié)論

隨著研究的深入,錨碇系統(tǒng)的布放和回收已經(jīng)成為南北極考察的一項(xiàng)重要任務(wù),“雪龍”號和“雪龍 2”號執(zhí)行考察任務(wù)期間都要布放和回收數(shù)套潛標(biāo),但是受天氣、海況、浮冰等因素的影響,無法回收潛標(biāo)的情況時(shí)有發(fā)生,尤其是部分潛標(biāo)的布放工作需要在回收前套潛標(biāo)的基礎(chǔ)上才能進(jìn)行,潛標(biāo)回收不成功會直接影響到后續(xù)任務(wù)的開展。

本文根據(jù)“雪龍”號和“雪龍2”號多年南北極考察錨碇系統(tǒng)回收作業(yè)經(jīng)驗(yàn),分析了船基和小艇回收方式的優(yōu)缺點(diǎn)以及影響錨碇回收的因素,針對浮冰區(qū)錨碇系統(tǒng)尤其是OBS 冰區(qū)回收新技術(shù)方案進(jìn)行了探討,設(shè)計(jì)了新的技術(shù)和設(shè)備用于提高極地潛標(biāo)回收的效率和成功率。同時(shí)基于“雪龍2”號科考儀器的搭載情況,提出了未來南北極錨碇系統(tǒng)回收方案的建議,對以后極地錨碇系統(tǒng)的布放和回收具有一定的借鑒意義。