适用极地浮冰区科考船拖曳调查作业的护缆装置及方法与流程

本发明涉及极地海洋科考，具体涉及一种适用极地浮冰区科考船拖曳调查作业的护缆装置及其操作方法。

背景技术：

1、两极地区蕴含着丰富的自然资源，随着近年来全球气温的升高，极地区域海冰正在不断融化，人们在两极地区的交通及其它活动日益频繁，极地区域的环境越加有利于航运业和能源开发的展开，各个国家对两极地区的探索和研究也越来越深入，包括我国在内的世界各国越来越重视极地科考和开发工作。

2、通过船尾下放科考仪器设备，并拖曳钢缆、同轴缆、光电缆、地震水听器拖缆或高压气管等是进行水平浮游生物拖网、鱼类拖网、磁力仪拖曳测线、深海拖曳系统、人工地震勘探的核心流程。对极地区域进行海洋综合科学考察是人类认识极地、海洋的重要途径。极地区域与常规大洋不同，海表漂浮着很多破碎的浮冰，很多被破冰船刚撞碎的浮冰棱角锋利而结实，浮冰相对缆绳漂浮运动过程中，会卡住、切割、磨损缆绳，对极地浮冰区执行科考拖曳调查作业的缆绳造成严重影响，尤其是同轴缆、光电缆、地震水听器拖缆造价高，且现场无法修复，一旦缆绳破损对后续科考工作造成严重影响。

3、为了避免避免冰区科考、海底线缆铺设过程中海冰对作业的影响，中国专利文献cn109760791a公开了适用于冰区的船舶水面a架装置及其作业系统，包括位于甲板艉部的水面a架及其下方的定滑轮，水面a架的门形架由液压杆进行驱动；门形架顶部横梁设有一圆柱轴，液压螺旋推进杆驱动线缆保护装置绕圆柱轴转动；线缆保护装置具有内筒和外筒，内筒的下端设有带一对定滑轮的旋转盘，外筒顶部设有一对定滑轮。该文献的装置可以避免冰区科考、海底线缆铺设过程中海冰对作业的影响，提高科考作业的效率和质量，可保证在作业过程中，不会因为线缆接触到海冰而发生弯折、断裂、破坏、脱槽等状况，最大限度保证作业安全。但该装置设置水面a架装置与传统a架，结构复杂，且其无法避免拖曳过程中线缆与海面浮冰的接触，护缆效果差。

4、为了降低浮冰对设备安全的威胁，中国专利文献cn104793255a公开了一种用于极地浮冰区的海洋磁力探测方法与装置，包括水下任务执行单元、船上测控单元、同轴铠装缆，所述水下任务执行单元与船上测控单元通过同轴铠装缆连接；所述水下任务执行单元包括拖体、水下采集控制单元、水下调制解调器、传感器、磁力拖缆、磁力探头、电源单元；所述船上测控单元包括甲板采集控制单元、甲板调制解调器；所述拖体内部安装有控制密封舱、电源密封舱和传感器，所述水下采集控制单元和水下调制解调器安装在控制密封舱内，电源单元安装于电源密封舱内；所述水下采集控制单元为磁力探头供电，并采集磁力探头和传感器信号。本发明的优点在于能够大大降低浮冰对设备安全的威胁，降低设备丢失和损毁的风险，提高极区磁力探测效率。虽然该专利文献中采用了同轴铠装缆，但在拖曳调查作业过程中，同轴铠装缆同样会与海面浮冰的接触，无法保证良好的护缆效果。

5、因此，亟需发明一种极地浮冰区科考船拖曳调查作业的护缆装置，以解决上述技术问题，降低成本的同时提高护缆效果。

技术实现思路

1、本发明提供了一种适用极地浮冰区科考船拖曳调查作业的护缆装置及其操作方法，护缆装置主要由船尾贯穿u型槽、船底导冰器、a架滑轮调节模块3部分组成，通过护缆装置3个部分协调组合使用，避免浮冰与入水后的缆绳直接接触，从而实现对缆绳的保护。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

3、一种适用极地浮冰区科考船舶拖曳调查作业护缆装置，护缆装置包括贯穿u型槽、a架滑轮调节模块、导冰器；贯穿u型槽设置在船尾甲板，贯穿u型槽包括：贯穿船体结构的u型槽槽体、槽体上盖板、槽体上盖板与u型槽槽体连接的铰链、驱动槽体上盖板沿着铰链翻转的第一推杆；第一推杆由驱动部件驱动，在第一推杆的作用下槽体上盖板能够沿着铰链翻转，从而打开或者关闭u型槽槽体上部的开口；a架滑轮调节模块固定安装在船尾的a架上，a架滑轮调节模块包括：移动部件、驱动移动部件移动的第二推杆、滑轮和横杆；移动部件套装在横杆上并能够在第二推杆的驱动下在横杆上往复滑动；导冰器设置在船尾底部，并于u型槽的位置相对应地安装在u型槽的远离船尾的端部；导冰器包括：流线型导冰结构、驱动流线型导冰结构上下移动的第三推杆；流线型导冰结构固定安装在第三推杆的下端，第三推杆能够上下运动，从而驱动流线型导冰结构上下移动；常规航行时，导冰器回收至与船底平齐，减少油耗；冰区拖曳调查作业时，通过第三推杆将流线型导冰结构下放超过船底，将破冰时被压至船底，并随着船舶前进从船底划至船尾的浮冰导流向两侧，避免船底浮冰与水下缆绳的直接接触。

4、进一步，滑轮设置在移动部件底部，用于对设置在其上的缆绳进行导向。

5、进一步，第一推杆由液压缸或气缸驱动。

6、进一步，第二推杆由液压缸或气缸驱动。

7、进一步，第三推杆上设置有齿条，驱动电机的齿轮与第三推杆上的齿条啮合，驱动电机通过齿轮齿条驱动第三推杆上下运动。

8、进一步，流线型导冰结构的截面形状大致为楔形。

9、一种适用极地浮冰区科考船舶拖曳调查作业护缆装置的操作方法，包括如下具体步骤：

10、1）、停船将科考仪器设备通过a架从船甲板吊起，绞车和a架配合将科考仪器设备从船尾甲板摆出，放入海水内；

11、2）、驱动导冰器的第二推杆，下放流线型导冰结构至船底适当位置；

12、3）、驱动贯穿u型槽的第一推杆，使得槽体上盖板沿着铰链翻转，打开槽体上盖板；

13、4）、将a架回摆，缆绳临近船尾舷墙，必要时调节a架滑轮调节模块的第二推杆，驱动移动部件在横杆上滑动，使得滑轮对准贯穿u型槽；

14、5）、继续回摆a架，使得缆绳进入贯穿u型槽内；

15、6）、继续回摆a架，确保缆绳从船体结构内部进入水线，即从船体侧面观察不到缆绳；

16、7）、船舶按照拖曳调查作业需求破冰前进，过程中注意观察缆绳在贯穿u型槽内的状态；

17、8）、拖曳作业结束，停船，a架外摆，回收科考仪器设备；回收驱动导冰器的第三推杆，上升流线型导冰结构至与船底平齐；驱动贯穿u型槽的第一推杆，使得槽体上盖板沿着铰链翻转，关闭槽体上盖板。

18、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

19、1.本发明适用极地浮冰区科考船拖曳调查作业的护缆装置的贯穿u型槽、a架滑轮调节模块、导冰器协调组合使用，有效地避免了浮冰与入水后的缆绳直接接触，从而实现对缆绳的保护。

20、2. 导冰器位于船底，常规航行时，回收至与船底平齐，减少油耗，冰区拖曳作业时，通过将导冰器下放超过船底，将破冰时被压至船底，并随着船舶前进从船底划至船尾的浮冰导流向两侧，能够有效避免与水下缆绳的直接接触。

21、3. 本发明适用极地浮冰区科考船拖曳调查作业的护缆装置，在船尾布设了贯穿u型槽，执行拖曳作业时，通过a架回摆将缆绳的入水位置限制在贯穿u型槽，从而将缆绳保持在船体结构内部，通过贯穿u型槽将船舶结构转化为一个巨大的保护罩，能够有效避免船舶前进时两侧浮冰在船尾聚拢时割伤缆绳。