錨定數據通信系統的製作方法

2023-04-22 21:40:41 2

專利名稱：錨定數據通信系統的製作方法
技術領域：
已知以下系統:其在水體之下的系泊床(mooring bed)中埋置的基礎結構上的儀器與在系泊床之上的水體中漂浮的結構上的數據接收設備之間提供數據通信。
背景技術：
歐洲專利EP0820400B3公開了用於在安裝在埋置於系泊床中的錨上的儀器與漂浮船上的通過系泊纜連接至錨的數據接收設備之間進行數據通信的裝置。本公開包括整個電通信路徑以及電通信路徑和聲通信路徑的組合。電通信路徑包括併入系泊纜中的電導體，該電導體將錨上的儀器直接連接至在漂浮船上的數據接收設備。所公開的電通信路徑和聲通信路徑的組合包括:在錨之後拖拉(trailable)的電導體，其將儀器連接至被布置為安置於系泊床的表面處的有聲應答器；以及從應答器經過水體到有聲應答器或接收器的聲路徑，該有聲應答器或接收器位於漂浮船上並通過電導體連接(隱式地)至數據接收設備。所公開的整個電路徑的缺點包括:將電導體併入長的系泊纜中以提供防止處理危險的保護的高成本；當將電導體嵌入通常構成系泊纜的一部分的合成繩中時電導體的伸長問題；以及在系泊纜段之間的外部連接件處的導體的易損性，其中這樣的連接件在系泊纜與通常用於安裝和恢復系泊纜的起錨船的船尾滾筒的表面之間易於被擠壓。所公開的組合式電路徑和聲路徑的缺點包括:由於有聲應答器變為埋置在系泊床表面下面而通過土壤使有聲應答器消音，例如，通過以在嵌入錨期間所產生的在系泊床土壤中的入口腔(entry cavity)的有聲應答器之上的封閉；在整個至漂浮船的長傳輸距離內由於衰減且由於通過具有不同鹽濃度的海水層的反射和折射所引起的聲響信號劣化問題；以及由於源於漂浮船的噪聲而導致的信號淹沒。國際專利申請W02010/041929A1和W02010/062184A2也公開了用於沿著在安裝在埋置於系泊床中的錨上的儀器與漂浮床上的數據接收設備之間的路徑進行數據通信的裝置，然而，在每種應用中，所公開的裝置經受在前述段落中提及的缺點中的至少兩個缺點。

發明內容
本發明的目的是提供一種用於在水體之下的系泊床中所埋置的錨與在水體中漂浮的結構之間進行數據通信的系統，其避免或減輕了上述缺點中的至少一個缺點。在下文中:用於承載拉伸載荷並將錨連接至系泊結構的系泊纜被解釋為包括其所有部件，例如，諸如可以存在於各系泊纜部分之間或者出於承載拉伸載荷的目的而通過延伸的方式附接至系泊纜部分的鋼絲繩和鋼絲繩終端、合成繩和合成繩終端、鏈條以及任意連接錨鏈、轉環和鏈環；收發器被解釋為當連接至天線時適於以電學或光學或電磁學的方式發送和/或接收包含數 據的信號的設備；應答器被解釋為適於以電學或光學的方式發送和/或接收包含數據的信號或者經由水體以聲學的方式發送或接收所述信號的設備；以及「航向」在海運意義上被解釋為目標方位角方向。
根據本發明的第一方面，提供了一種錨定數據通信系統，用於以至少一種方式在儀器與收發器之間進行數據通信，該儀器附接至埋置在水體下面的系泊床中的錨，該收發器由漂浮在所述水體上的結構承載，所述錨附接至用於連接漂浮在所述水體上的結構的包括下部和上部的系泊纜，該錨定數據通信系統包括:通過第一導體裝置連接至所述儀器的第一應答器；以及至少部分地經由第二導體裝置與所述收發器進行通信的第二應答器，其中，至少一個應答器附接至連接到所述錨的纜構件，以使所述至少一個應答器的發射波束的軸通過所述纜構件而被基本上限制沿著航向，以最大化從所述第一應答器(10)到達所述第二應答器(12，12A)的信號的強度。優選地，所述纜構件包括所述系泊纜。優選地，所述軸具有所述纜構件的航向。 優選地,所述至少一個應答器以具有定向軸的方式定向，沿著所述定向軸，在從應答器發射的定向波束中出現基本上最大的信號強度。優選地，所述定向波束具有不超過90°且進一步優選地不超過60°的錐形發散夾角。優選地，所述至少一個應答器附接至所述纜構件，以使所述定向軸與所述纜構件的相鄰部分形成銳角。優選地，所述銳角在0°到60°的範圍內。優選地，所述纜構件包括浮錨尾部(drogue tail),該浮錨尾部包括拖曳構件，該拖曳構件用於在與系泊床的表面接觸的所述錨後面進行拖曳，以在嵌入所述錨之前產生用於將所述錨的航向限制在拖曳方向上的力。

優選地，所述浮錨尾部具有足以使得所述拖曳構件在所述錨埋置在所述表面之下時保留在所述表面上的長度。優選地，所述第一應答器附接至在所述拖曳構件附近的所述浮錨尾部，由此將所述第一應答器保持在所述表面處或所述表面之上。優選地，所述第一應答器以沿著所述系泊纜測量的從所述系泊纜的附接點至所述錨的間隔距離附接至所述系泊纜的所述下部，以使所述第一應答器保持在所述系泊床的表面處的或所述系泊床的表面之上的位置。優選地，所述間隔距離介於所述附接點在所述系泊床的所述表面之下的浸透深度的I倍與7倍之間。優選地，所述第一應答器和所述第二應答器中的至少一個應答器通過可旋轉附接裝置附接至所述纜構件，由此所述至少一個應答器能夠圍繞所述纜構件旋轉。優選地，所述可旋轉附接裝置配備有與所述纜構件偏置的浮力裝置和配重壓載(counter weight ballast)裝置中的至少一個，由此產生用以旋轉所述可旋轉附接裝置，以使得將所述一個應答器保持在所述纜構件上的相鄰點之上的力。優選地，所述第二應答器在所述系泊纜上的位置與所述結構充分地隔開，以避免源於所述結構的聲音噪聲在所述第二應答器處對來自所述第一應答器的信號造成聲信號淹沒。優選地，所述第二應答器能夠沿著所述系泊纜移動以減小與所述第一應答器的間隔並降低從所述第一應答器接收到的信號的衰減。
優選地，所述第一導體裝置和所述第二導體裝置中的至少一個導體裝置包括電導體、光導體或流體導體。優選地，所述流體導體填充有水，並且在上端通過能夠彈性變形的傳壓元件閉合且在下端通過壓力傳感器而閉合，由此能夠在所述壓力傳感器埋置在所述系泊床中時測量在所述壓力傳感器處的總水柱壓力而不受在所述系泊床的鄰近土壤中的孔隙壓力的影響。優選地，在所述錨上的所述儀器包括能夠通過所述第一應答器的電源進行充電的可充電元件(諸如，超級電容器)，由此所述可充電元件用來在所述電源或所述第一應答器的水下替換期間提供用於維持所述儀器的臨時局部電源。優選地，所述應答器和所述收發器中的至少一個是適於以電學、電磁學、光學以及聲學的方式中的至少一種方式發送和接收包含數據的信號的設備。優選地，所述第一應答器包括壓力傳感器，以使得能夠監測所述第一應答器在所述系泊床的所述表面之上的高度和所述第一應答器的浸沒深度。優選地，所述錨設置有被布置為當在水中被拖曳時產生拖曳阻力的抗拖拉(trailable resistance)構件。優選地，所述抗拖拉構件包括水下緩降器。


現在將參照附圖通過示例來描述本發明的實施例，其中:圖1示出了包括用於接收包含數據的信號的替選布置的錨定數據通信系統的表示
圖2示出了圖1的錨定數據通信系統的一部分的細節；圖3示出了圖1中所示的鎧裝導體線纜的橫截面；圖4示出了圖1中所示的第一應答器底託的局部截面圖；圖5示出了圖4中所示的底託在X-X處的橫截面；圖6示出了圖1中所示的第二應答器底託的局部截面圖；圖7示出了圖6中所示的底託在Y-Y處的橫截面；圖8示出了圖1中所示的錨定數據通信系統的變型例。
具體實施例方式參照圖1至圖8，示出了一種用於在儀器2與位於船8上的收發器9之間進行數據通信的水下數據通信系統I (圖1)的第一布置、第二布置和第三布置，該儀器2安裝在錨3上且與位於錨3的柄3C上的錨鏈3B的銷3A處的附接點A相鄰，所述錨3具有在通過附接至在水體6的表面6A處漂浮的起錨船8的系泊纜7、經由錨鏈3B被拉動時，埋置在水體6下面的具有表面5的系泊床4中的能力，該數據通信系統I包括:第一應答器10，附接至系泊纜7的下部7A並且通過包括在下部7A外部的鎧裝線纜IlA中的第一導體11連接至儀器2 ；以及第二應答器12、12A或12D，與船8上的收發器9進行通信。 第二應答器12、12A通過第二導體13直接連接至收發器9，而第二應答器12D部分地經由第二導體13與收發器9進行通信。為了在船8以約I海裡/小時的速度向前移動期間限制錨3的航向、同時在水體6中降低錨3，將包括織物緩降器3J的不可重複使用的緩降器組件3H (圖1)用鉤鏈連接至錨爪3G的後面。緩降器3J以空中的飛機制動降落傘的方式在水中產生拖曳阻力，並且具有包括入口(inlet) 3K、出口(outlet) 3L且總長度為0.5#的截錐形狀，其中A是錨爪
3G的計劃面積。入口 3K和出口 3L的直徑分別等於0.5#和0.5#。因此,當錨爪3G具有
約12m2的計劃面積時，緩降器3J可以為1.7m長並且入口 3K和出口 3L的直徑可以分別為
1.7m和0.5m。入口 3K保持敞開並且由箍3M加固。將每根長度為0.8&且直徑為4mm的
三根導線3N附接至箍3M並且在其上間隔120°。使導線3N在一起以形成附接至用鉤鏈連接至錨3的錨爪3G的後面的易碎弱鏈環3P的繫船索。當錨3埋置在系泊床4中時，緩降器3J的土壤抗埋置阻力使弱鏈環3L分開並且使後面的不可重複使用的緩降器組件3H留在表面5處。在圖1中在分開弱鏈環3L之後在表面5處使用實線示出緩降器組件3H。在圖1中還使用虛線示出緩降器組件3H，以表示當緩降器組件3H附接 至錨爪3G的後面、同時在水體中移動時以及在分開弱鏈環3L之前緩降器組件3H相對於錨3所佔據的位置。浮錨尾部3D被用鉤鏈連接至錨3的錨爪3G的後面以在鏈條3F在表面5上拖曳時將錨3的定向航向限制為船8的定向航向、同時接近於系泊床4的表面5。因此，浮錨尾部3D、錨3、系泊纜7和船8在將錨3安裝在系泊床4中期間具有相同的定向航向。當錨爪3G具有約12m2的計劃面積時，浮錨尾部3D通常可以被選擇為包括約50m至IOOm的30mm鋼絲繩3E以及12條76mm鏈條3F。在後面描述的錨定數據通信系統I的變型例(圖8)中，第一應答器10經由底託16附接至鄰近鏈條3F的鋼絲繩3E。經由在相對應的鎧裝線纜13A、13B或13C中的導體13通過電源(未示出)使收發器9、9A通電，該電源還向應答器12、12A或12D供電。收發器9、9A在連接至天線時能夠以電學、光學和電磁學方式中的至少一種方式發送和/或接收包含數據的信號。應答器10、12、12A和12D能夠以電學、光學、聲學(其中所述信號是在所述水體中傳播的聲納信號)和電磁學(在連接至適合的水下天線時)的方式中的至少一種方式發送或接收包含數據的信號。應答器10包括使應答器10能夠將壓力數據發送至收發器9的壓力傳感器(未示出)，從而使得能夠確定應答器10在水體6的表面6A之下的深度以及應答器10在系泊床4的表面5之上的高度。系泊纜7包括下部7A、中間部7B和上部7C (圖1)。低摩擦轉環(swivel) 7D藉助於連接鏈環7E和7F將錨3上的附接點A處的錨鏈3B的銷3A連接至下部7A，同時錨鏈7G用於將下部7A連接至中間部7B並且錨鏈7H用於將中間部7B連接至上部7C。在下文中，使用近海產業的典型術語將系泊纜7的部分7A、7B和7C分別稱為前驅件(forerunner)7A (包括鏈條或如圖1、圖2、圖4和圖5所示的轉矩平衡鋼絲繩)、合成繩7B和工作線材(work-wire) 7C。長度較長的工作線材7C存儲在起錨船8的甲板8C上的絞車滾筒8B上。在前驅件7A中連同低摩擦轉環7D —起使用轉矩平衡鋼絲繩或鏈條會最小化或避免在將錨3從船8降至系泊床表面5期間錨3的旋轉由於通過前驅件7A的拉力引起的轉動而不期望地出現。在錨定數據通信系統I的第一布置中，第二應答器12是全向的並且通過鎧裝線纜13A懸掛在船8之下並與船8隔開的位置C處，其中發射波束軸12E是豎直的(圖1 )。在錨定數據通信系統I的第二布置中，具有發射波束軸12B的第二應答器12A是定向的，並且在其上的位置D處附接至工作線材7C以利用工作線材7C的航向來將發射波束軸12B導向第一應答器10。系統I的第一布置中的應答器12的位置C和系統I的第二布置中的工作線材7C上的支架19的位置D以與船8隔開的距離足以確保源自船8的聲音噪聲幹擾衰減的方式來選擇，因此，未淹沒從第一應答器10到達第二應答器12、12A的聲信號。第一導體11和第二導體13包括以下中的任一種或全部的導體:電信號、光信號或電功率。第一導體11和第二導體13被分 別併入鎧裝線纜IlA和13A或13B (或者在第三布置中為13C)中，其被加固以提供使其免於擠壓的保護並且承載顯著的拉伸載荷，例如當在系泊床4中被拖曳時在銷裝線纜IlA中引起的拉伸載荷。除導體11之外，鎧裝線纜IlA包括填充水的管狀導體14 (圖3)，該填充水的管狀導體14在上端14A (圖4)處通過可彈性變形的傳壓泡14B終止，該可彈性變形的傳壓泡14B用於傳導壓力以有效地將水柱在系泊床表面5以上的延伸提供給連接至儀器2且位置與在所埋置的錨3上的附接點A相鄰的壓力傳感器15 (圖2)，由此可以測量在附接點A處的總水柱水壓而不受在系泊床4的相鄰土壤中的孔隙壓力的影響。這允許通過以下方式來確定附接點A在表面5之下的深度:從在附接點A的埋置位置處測量的壓力減去當附接點A在表面5處時由壓力傳感器15預先測量的壓力。此外，當錨3在表面5之上時，壓力傳感器15用於根據可以確定的附接點A在表面5之上的高度來提供壓力測量。儀器2包括微處理器，並且通過根據由壓力傳感器15進行的壓力測量的計算，測量錨3的橫搖和縱搖、在錨鏈3B的銷3A中的載荷和載荷方向以及附接點A分別在系泊床4的表面5之上或之下的高度或深度(即，銷3A的高度或深度)。如在歐洲專利EP0820400B3中所述，儀器2還測量在系泊床4中沿著錨3的埋置軌跡移動的距離，並且測量錨3的埋置軌跡上的點處的軌跡傾角。測量數據被數字編碼並且被電發送至應答器10，以聲學傳輸至應答器12或12A (或者在第三布置中聲學傳輸為應答器12D)接著電傳輸至收發器9 (或者在第三布置中電傳輸至應答器9A、接著電磁傳輸至應答器9)。由收發器9接收到的數據存儲在計算機中，並且實時顯示在監視屏上以由船8上的系泊人員查看。第一應答器10被布置成面向第二應答器12或12A,並且位於底託16 (圖4和圖5)上,底託16包括平面鰭板(planar fin) 16A、容納第一應答器10的柱形管16B、可拆分柱形套管16C以及可拆分柱形夾具16D。夾具16D在內部被配置成適於夾緊在鋼絲繩(諸如，鋼絲繩前驅件7A (圖4))上，或者夾緊在鏈條前驅件7A的鏈環(未示出)上。套管16C可旋轉地安裝在夾具16D上。平面鰭板16A與套管16C和夾具16D所共有的軸16E對齊地附接至套管16C。藉助於螺栓16F將夾具16D固定於前驅件7A (或者固定於如圖8所示的鋼絲繩3E)。當夾具16D固定於前驅件7A時，軸16E與軸7AX重合(圖4)。圓柱形管16B附接至通過螺栓16H和螺栓16J穩固於平面鰭板16A的板16G。以螺栓16H為中心的弧形布置的一系列替代孔16K設置在平面鰭板16A中以容納螺栓16J，使得柱形管16B、柱形管16B中的應答器10以及應答器10的軸IOA可以相對於前驅件7A的軸7AX (或者如圖8所示的鋼絲繩3E的軸3EX)傾斜向前打開型銳角α (圖4)，該銳角α通過將螺栓16J置於適當的孔16Κ中而能夠在0°至60°的範圍內以5°為步長進行選擇。因此，銳角α由於通過前驅件7A (或圖8中的鋼絲繩3E)設置的航向限制而在第二應答器12和12A (圖1)的方向上打開。底託16允許第一應答器10在以所選的銳角α傾斜的同時沿圍繞前驅件7Α (或鋼絲繩3Ε)的軌道旋轉。當底託16附接至前驅件7Α時，平面鰭板16Α的尾邊緣16L面向錨3，並且與前驅件7Α上的位置B對齊(圖1)。位置B與附接點A間隔了沿著前驅件7Α測量的最小間隔距離山以使第一應答器10在拖曳嵌入錨3期間位於系泊床4的表面5之上或者系泊床4的表面5處，以避免聲信號發送和接收由於第一應答器10埋置在系泊床4中而通過土壤被消音。最小間隔距離d被選擇為至少等於在安裝錨3期間變為嵌入系泊床4的土壤中的前驅件7A的最大計算嵌入長度。通常，最小間隔距離d將在錨3的錨鏈3B的銷3A的在系泊床4的表面5之下的期望浸透深度Z (圖1)的I倍至7倍的範圍內。在邊緣16L處經由鰭板16A中的孔16M機械地附接鎧裝線纜IlA的終端11B，使得通過在系泊床4中進行拖曳而引起的鎧裝線纜IlA中的拉伸載荷經由鰭板16A、套管16C和夾具16D傳遞至前驅件7A。鎧裝線纜IlA的終端IlC機械地附接至錨3的與儀器2鄰近的柄3C，以使得鎧裝線纜IlA可以在將錨3埋置在系泊床4中期間在前驅件7A後面進行拖曳，並且承載可能另外加於導體11和導體14上的拉伸載荷。如果在前驅件7A中通過其中的拉伸載荷引起任 何轉動，那麼套管16C的旋轉防止了鎧裝線纜IlA卷繞前驅件7A，並且從而避免了通過在安裝錨3期間扭結前驅件7A或者通過在通過船尾滾筒8A恢復錨索7和錨3期間在前驅件7A (擔負錨3的重量)與起錨船8的船尾滾筒8A之間進行擠壓而隨後發生損壞鎧裝線纜IlA的可能性。鎧裝線纜IlA的長度被布置成充分超過最小距離d以確保前驅件7A由於其中的拉伸載荷的伸長沒有在鎧裝線纜IlA中引起拉伸載荷，並且確保鎧裝線纜IIA可以被很好地拖拉至前驅件7A的一側以避免在船尾滾筒8A的往返移動期間由於鎧裝線纜IlA的鬆弛繩楔入前驅件7A下面而引起的擠壓。通常，鎧裝線纜IlA的長度將比距離d長約6至9米。在嵌入錨3期間，柱形套管16C的旋轉連同鎧裝線纜IlA中鬆弛的出現使得鎧裝線纜IIA能夠通過跟隨前驅件7A的尾跡(也就是說，在安裝錨3期間通過將前驅件7A穿過系泊床4而擾動的土壤中)而被自動偏轉到最小能量位置，這是因為在系泊床4中典型粘質土的經擾動的不排水抗剪強度通常低於未擾動的不排水抗剪強度的一半。這通過在系泊床4中在前驅件7A後面進行拖曳時大大地降低在鎧裝線纜IlA中引起的拉伸載荷的量值而給予了相當大的益處。底託16的平面鰭板16A被裝配有浮力元件16N (圖4和圖5)，其提供了足以使套管16C圍繞夾具16D旋轉的正浮力，以使得第一應答器10在浸沒時保持在鄰近前驅件7A之上的位置處。這也用來在拉緊系泊纜7以嵌入錨3以前前驅件7A最初布置在系泊床4的表面5上時保持第一應答器10免於被土壤消音。圍繞軸16E和軸7AX的浮力的力矩通過由夾具16D旋轉產生的橫向摩擦力而使得鰭板16A能夠對圍繞前驅件7A旋轉進行抵抗，夾具16D的旋轉是通過前驅件7A中由於其中張力增加而逐漸出現的轉動引起的。第一應答器10發射沿著應答器10的軸IOA (圖1和圖4)傳播的具有基本上最大的信號強度的定向聲束10B。聲束IOB關於軸IOA軸向對稱，並且基本上包含在不超過90°並優選地不超過60°的錐形夾角β內。如前所述，第一應答器附接至底託16，以使得軸IOA以相對於前驅件7Α (或鋼絲繩3Ε)的預選擇銳角α保持，其中通過前驅件7Α或鋼絲繩3E限制的航向朝向第二應答器12或12A。當第一應答器10附接至前驅件7A時，使用系泊纜懸鏈線計算程序來近似地確定在安裝錨3期間底託16處的前驅件7A的傾角以允許選擇使第一應答器10的聲束IOB的軸IOA指向第二應答器12或12A的角度α的最佳值，從而最大化到達第二應答器12或12Α的信號的強度。當第一應答器10附接至鋼絲繩3Ε時(圖8)，執行相似的懸鏈線計算以使角度α最佳化。這使得能夠將第一應答器10的電源IOC (圖4)的大小最小化並將該電源IOC的壽命最大化。第一應答器10被布置成能夠容易從管16Β中移除以允許藉助於適當裝備的遙控潛水器(未示出)在水下替換第一應答器10。此外，第一應答器10的電源IOC (其還經由第一導體11向儀器2供應電力)被布置成能夠容易移除以允許藉助於遙控潛水器在水下替換電源10C。因此，儀器2、第一應答器10和電源IOC中的至少一個配備有使得能夠使用電導體17 (圖4)的短路管理設施，以便於在水下替換第一應答器10和電源10C，該短路管理設施被設計為在水下進行連接和斷開。在此上下文中，儀器2和第一應答器10中的任一個或兩者包括儲能裝置(未示出)，諸如電池或超級電容器，其能夠通過電源IOC經由鎧裝線纜IlA中的第一導體11進行充電，並且用於在斷開第一應答器10和/或電源IOC同時進行替換的時期內用作用於儀器2或第一應答器10的臨時局部電源。可替選地，電源IOC被設置有外部可接入的電感耦合線圈以允許通過適當裝備的遙控潛水器在水下對電源IOC中的可再充電電池(未示出)感應地進行再充電。因此，錨定數據通信系統能夠在無限的時間段內進行操作。在錨定數據通信系統的第一布置(圖1)中，第二應答器12通過在船8上的裝備有滑環的絞車滾筒18上所存儲的鎧裝線纜13Α中的第二導體13連接至收發器9。鎧裝線纜13Α和其中的第二導體13通過溼式耦合的機械和電導體13D連接至第二應答器12。裝備有滑環的絞車滾筒18能夠在放出和捲起鎧裝線纜13Α的同時旋轉，而無需中斷在第二應答器12與收發器9之間信號以及第二導體13的電力的傳輸。在第二布置(圖1)·中，以與對於第一布置的方式相似的方式，第二應答器12Α通過存儲在存儲滾筒18上的鎧裝線纜13Β中的第二導體13連接至收發器9。第二應答器12Α面向第一應答器10而安裝在支架19 (圖1、圖6和圖7)上，該支架19能夠在工作線材7C上移動並且包括平面細長矩形板19Α和平面矩形板19Β，其中四個鞍狀輥19C位於板19Α與19Β之間，在輥19C上的墊片心軸螺栓19D隔開並連接板19Α與19Β。鞍狀輥19C布置成兩對，其中在工作線材7C的每一側具有一對。板19Α和板19Β各自具有相對於工作線材7C橫向布置的兩個平行槽口 19Ε以容納兩個墊片心軸螺栓19D，從而允許改變成對的鞍狀輥19C之間的間隔以適應具有不同直徑的工作線材7C。用於容納第二應答器12Α的柱形管19F附接至板19G，板19G在工作線材7C —側處通過螺栓19Η和螺栓19J固定於板19Α。以螺栓19Η為中心的弧形布置的一系列可選擇的孔19Κ設置在板19Α中以容納螺栓19J，使得柱形管19F、其中的應答器12Α以及應答器12Α的軸12Β可以相對於工作線材7C的軸7CX以銳角Y傾斜(圖6)，該銳角Y通過將螺栓19J置於合適的孔19Κ中而能夠在0°至60°的範圍內以5°為步長進行選擇。因此，角度Y在應答器10的方向上打開。底託19允許第二應答器12Α在以選定的銳角Y傾斜的同時圍繞工作線材7C沿軌道旋轉。
通過壓載的方式將配重19L (圖6)附接至在工作線材7C的相反側的柱形管19F遠端的板19A，並且其質量足以引起支架19以配重19L遠端的一對鞍狀輥19C為軸旋轉以將管19F和其中的第二應答器12A保持在鄰近的工作線材7C之上的位置。板19B具有腰部19M以降低在支架19以板19B接觸船尾滾筒8A的方式橫貫起錨船8的船尾滾筒8A時通過工作線材7C施加至板19B的彎曲力矩。配重19L圍繞軸7CX的力矩使得支架19能夠通過在工作線材7C與輥19C之間引起的橫向摩擦力對圍繞工作線材7C的旋轉進行抵抗，該正向摩擦力是在工作導線7C中通過增加其中金屬張力而產生的轉動引起的。具有夾緊螺栓20A的柱形拼合夾具20 (圖6)被設置成夾緊在工作線材7C上。夾具20具有支承圓形凸緣20C的柱形延伸件20B，該圓形凸緣20C能夠安裝在支架19的板19A中的槽口 19N中，由此支架19可以被軸向鎖定，但保持能夠圍繞工作線材7C旋轉。鎧裝線纜13B經由板19A的邊緣19R處的孔19P附接在工作線材7C之下且與工作線材7C相鄰並且面向船8。以繩(圖1)懸掛的鎧裝線纜13B的重量有助於配重19L將管19F和第二應答器12A保持在工作線材7C之上，並且有助於對前述的趨於旋轉支架19的橫向摩擦力進行抵抗。前面提及的位置D是與船8充分隔開的、在與板19A的邊緣19R相鄰的工作線材7C (圖6)上的點，以給予源於船8的聲音噪聲的可接受衰減。當通過圓柱形拼合夾具20將支架19軸向地鎖定於工作線材7C時，第二應答器12A在錨3嵌入系泊床4中之前的放出工作線材7C的過程中被帶至位置D或超出位置D。當沒有通過圓柱拼合夾具20將支架19軸向鎖定於工作線材7C時，第二應答器12A在完成放出工作線材7C之後從存儲滾筒18放出鎧裝線纜13B時，通過在重力作用下向下捲動工作線材7C而定位為與位置D相鄰或者超出位置D。第二應答器12A發出沿著有聲應答器12A的軸12B (圖1和圖6)傳播的具有基本上最大信號強度的定向聲束12C。聲束12C關於軸12B軸向對稱，並且基本上包含在不超過90°並優選地不超過60°的錐形夾角δ內。如上所述，第二應答器12Α安裝在支架19上，以使得軸12Β相對於與第二應答器12Α相鄰的工作線材7C的軸7CX保持為預選擇的角度Y，其中第二應答器12Α具有沿著工作線材7C的朝向錨3和第一應答器10的航向。使用系泊纜懸鏈線計算程序近似地確定在安裝錨3期間與支架19相鄰的工作線材7C的傾角，以允許選擇使第二應答器12Α的聲束12C的軸12Β指向第一應答器10的角度Y的最佳值，從而最大化到達第一應答器10的信號的強度。通過放出更多鎧裝線纜13Β，支架19可以沿著工作線材7C進一步降低以將使第二應答器12Α與第一應答器10隔開的距離減小為顯著小於在位置D處出現的距離。這可以在超深的水中使用長度很長的工作線材7C時顯著增大從第一應答器10到達第二應答器12Α的信號強度，並且反之亦然，由此防止在應答器之間傳輸的聲信號由於歸因於通過不同鹽度水層的反射和折射的衰減或信號損耗而變得不能檢測。在錨定數據通信系統的第三布置(圖1)中，傳聲/無線鏈路21置於應答器10與起錨船8之間，其中，設置有漂浮在水體6的表面6Α處的杆狀浮標21Α，並且該杆狀浮標被布置為承載通過導體22連接至天線23的收發器9Α以進行信號的無線通信。杆狀浮標21Α通過牽繩24連接至位於系泊床4的表面5上的配重塊25以將錨3附近的杆狀浮標21Α系泊在第一應答器10與 船8之間。第二應答器12D是全向的，並且通過夾具24Α附接至在杆狀浮標21Α之下的牽繩24，並且通過鎧裝線纜13C中的導體13連接至收發器9Α。鎧裝線纜13C中的導體13在每一端通過用於連接至應答器12D和收發器9A的溼式耦合的機械和電導體13F終止。收發器9A包括經由導體13對收發器9A和應答器12D供電的太陽能電池可再充電電池電源(未示出)。在船8上，收發器9通過導體26連接至天線27以進行信號的無線通信。因此，能夠在附接至錨3的儀器2與船8上的收發器9之間沿著電路徑、聲學路徑和電磁路徑進行數據通信。明顯的是，數據通信路徑中的至少一種路徑可以是光路徑。雖然該布置在極端的暴風雨條件下易受衝走杆狀浮標系統的影響，但是其提供一種避免通過非常長的聲學傳播路徑長度可能出現的聲學傳輸問題的可替選方法。在錨定數據通信系統I的變型例(圖8)中，替代如圖1和圖4所示的被夾緊於系泊纜7的下部7A，底託16被夾緊於浮錨尾部3D的與拖曳鏈條3F鄰近的鋼絲繩3E。鎧裝線纜IlA沿著繩28從錨3的柄3C向船尾引導，以通過彎曲限制夾具29和夾具30附接至鋼絲繩3E來跟隨鋼絲繩3E。鎧裝線纜IlA的終端IlB附接至底託16中的鰭板16A的前緣16R處的孔16Q (圖4)，並且如前所述那樣連接導體11和14A。鋼絲繩3E和鎧裝線纜IlA被選擇為具有足以使得底託16在錨3處於在表面5之下的最大浸透深度時保持在系泊床4的表面5處的長度，通常為60m至100m。因此，在嵌入錨3期間通過浮錨尾部3D的鋼絲繩3E將應答器10的航 向限制為與錨3、系泊纜7和安裝船8的航向相同。在使用中，在三個布置中的每個布置中，在起錨船8以約I海裡/小時緩慢地朝向錨3在系泊床表面5上的期望著地點航行時，在起錨船8的甲板SC上裝配錨定數據通信系統I。錨3被布置在船尾滾筒8A附近，並且浮錨尾部3D連同不可重複使用的緩降器組件3H—起被用鉤鏈連接至錨爪3G的後面。儀器2連同壓力傳感器15 —起被安裝為與錨3的柄3C的附接點A鄰近。鎧裝線纜IlA的終端IlC被用鉤鏈連接至柄3C。鎧裝線纜IlA中的導體11和14分別連接至儀器2和壓力傳感器15。錨鏈3B通過銷3A連接至柄3C上的附接點A。用連接鏈環7E將低摩擦轉環7D連接至錨鏈3B。通過工作線材7C將轉矩平衡鋼絲繩前驅件7A存儲在船8的甲板SC上的絞車滾筒8A上，該前驅件7A在絞車滾筒8B上連接至工作線材7C，而鎧裝線纜IlA (圖3)存儲在甲板SC上的存儲滾筒(未示出)上。合成繩7B存儲在甲板SC上的輔助絞車滾筒(未示出)上。前驅件7A從絞車滾筒SB放出並且沿著甲板SC被拉出至轉環7D，在轉環7D處停止並通過連接鏈環7F (圖1和圖2)連接至轉環7D。使用拖帶絞車(未示出)同步放出前驅件7A和鎧裝線纜11A，從而使得在錨3後面的浮錨尾部組件3D和緩降器組件3H被推倒然後保持在船尾滾筒8A處。目前暫時停止船8的螺旋槳以允許錨3以穩定的方式通過以下區域而降低到水體6中:在該區域中，通常由於螺旋槳動作而存在的水的紊流螺旋運動可以另外使錨3圍繞前驅件7A不期望地進行旋轉。在螺旋槳暫時停止的情況下，船8的動量足以維持平滑水流經過錨3且進入緩降器3J中以將錨3保持在朝向船8的期望航向上。一旦錨3通過螺旋槳紊流區域，就再次啟動螺旋槳並且繼續降低錨3。通過船尾滾筒8A在中心引導前驅件7A，而通過船尾滾筒8A的最接近於應答器10且不接觸前驅件7A的一側來引導鎧裝線纜IlA以避免鎧裝線纜IlA的繩扣陷入在前驅件7A下方。當前驅件7A上的預標記點B (其位於前驅件7A上且接近於前驅件7A的上端)到達甲板上接近船尾滾筒8A的合適位置處時，停止放出工作線材7C的附接部分和前驅件7A以使得底託16以與點B對齊的方式、通過夾具16D附接至前驅件7A。然後，將應答器10安裝在底託16 (圖4)的管16B中。鎧裝線纜IlA的終端IlB被從存儲滾筒取下並經由孔16M用鉤鏈連接至底託16的鰭板16A，並且由終端IlB產生的導體11經由溼式耦合電導體17連接至應答器10的電源10C。水壓管14和終止壓力泡14B被預填充有海水。然後，將壓力泡14B裝進附接至底託16的板16G的保護殼體(未示出)中。現在通過將螺栓16J置於在底託16的鰭板16A中的適當孔16K中來選擇並設置在應答器10的軸IOA與前驅件7A的相鄰軸7AX之間的銳角α。一部分合成繩7Β從輔助絞車滾筒放出以達到前驅件7Α的上端，在前驅件7Α處停止，然後使用甲板8C上靠近船尾滾筒8Α的鯊魚式鉗口(shark』 s jaws)(未示出)在斷開和調換過程中通過錨鏈7G連接至前驅件7A (圖1)來代替工作線材7C的連接。工作線材7C的斷開末端留在甲板SC上以準備用於下一次斷開和調換操作。現在，接通電源IOC以在休眠模式下給儀器2和應答器10兩者通電，直至在錨3到達海床4的表面5以前通過聲學地從應答器12、12A或12D接收的命令信號將它們激活為喚醒模式為止。重新開始放出合成繩7B，並且底託16以通過引導鎧裝線纜IlA而將鰭板16A保持在前驅件7A的一側的方式越過船尾滾筒8A。船8以約I海裡/小時的向前移動產生了使前驅件7A偏離豎直的拖曳力，並使通過由轉環7D協助的緩降器3J起作用的錨3進入水中以在通過水體6降低期間選定船8的航向。底託16上的浮力元件16N將鰭板16A和鎧裝線纜IlA的終端IlB旋轉至在前驅件7A之上且在前驅件7A後面的位置。這允許鎧裝線纜IlA在鰭板16A與錨柄3C之間從前驅件7A後面流出，並且通過水移動而保持在在不圍繞前驅件IlA的位置。當合成繩7B (圖1)的通 過處理尾部附接至輔助絞車滾筒的上端幾乎達到與工作線材7C的位於甲板SC上的斷開末端相鄰的船尾滾筒8A附近時，停止放出。以如之前的斷開和調換過程通過鉤環7H將工作線材7C連接至合成繩7B來代替處理尾部。然後，處理尾部被拉回輔助絞車滾筒上以進行存儲。在第二 (優選)布置中，現在將支架19 (圖4)安裝至位於起錨船8的甲板8C上的工作線材7C，該工作線材7C已經如上所提及的那樣通過錨鏈7H連接至合成繩7B。支架19的板19B被布置成位於工作線材7C與甲板8C之間。通過調節墊片心軸螺栓19D在板19B的槽口 19E中的位置同時確保支架19保持自由地圍繞工作線材7C旋轉，使支架19的所有四個輥19C接觸工作線材7C。應答器12A被安裝在殼體管19F中。通過將螺栓19J置於板19G中以及在板19A中合適的孔19K中來選擇並設置銳角Y。鎧裝線纜13B從裝備有滑環的絞車滾筒18放出，並且在孔19P處用鉤鏈連接至支架19的板19A。然後，導體13通過溼式耦合電導體13E電連接至應答器12A。現在，使連接至導體13的應答器12A和收發器9通電。然後，隨著工作線材7C越過船尾滾筒8A的中心，同步放出工作線材7C和鎧裝線纜13B。支架19在船外承載在工作線材7C上。因此，板19B也越過船尾滾筒8A的中心，同時腰部19M防止板19B通過利用工作線材7C擠壓船尾滾筒8A而彎曲。通過船尾滾筒8A的離應答器12A最遠的一側來引導鎧裝線纜13B，以避免鎧裝線纜13B的繩扣陷入工作線材7C下方。根據所放出的鎧裝線纜13B的長度來確定支架19在工作線材7C上的位置。當已經建立了支架19和應答器12A沿著工作線材7C距船尾滾筒8A的期望間隔時，停止放出鎧裝線纜13B。現在，從應答器12A向應答器10聲學地傳遞命令信號以使應答器10和錨3上的儀器2從休眠模式切換為活動模式，並且開始通過通信系統將數據發送至收發器9。實時記錄應答器10和錨3上的附接點A在系泊床4的表面5之上的高度以及其他數據(諸如，錨3的橫搖和縱搖以及錨鏈3B中的載荷和傾角)，並且為起錨船8上的系泊人員將其顯示在監視屏上以有助於在安裝過程期間進行控制。由於船8朝向錨3的著陸點移動，繼續放出工作線材7C、同時穿過支架19的輥19C，直至錨3高於系泊床4的表面5約40米並且浮錨尾部鏈條3F的12個鏈環位於系泊床4的表面5上並且在該表面上拖曳為止。現在停止從絞車8B放出工作線材7C。來自表面5上的浮錨尾部鏈條3F的拖曳力加至由緩降器3J產生的拖曳力以將錨3的航向如船8的航向一樣保持在規定著地點的方向上。當錨3距其著地點約150m(水平測量)時，船8的速度降至約0.5海裡/小時。雖然來自緩降器3J的拖曳力降低了四倍，但是隨著錨3以在由系泊纜7和浮錨尾部線3E形成的懸掛繩中的擺動重量(pendulum weight)的方式起作用，來自鏈條3F的拖曳力保持錨3的航向。當錨3距著地點約50m時，以等於船速的每分鐘16m的速度重新開始工作線材7C從絞車8B的放出速率。因此，錨3被降低至與系泊床4的表面5相接觸，同時主要通過由鏈條3F提供的拖曳力保持錨3的航向和姿勢。錨3到達系泊床4的表面5處的著地順序能夠根據在監視屏上呈現的以下數據進行觀察，該數據為諸如附接點A在表面5之上的高度、錨鏈3B中的載荷和傾角、以及錨3的橫搖和縱搖。這些數據提供已經按照計劃正確地執行了著地操作的確認。在著地之後，使船8的速度和工作線材7C的放出速率保持相等，但是分別被增加至I海裡/小時和每分鐘31m (為絞車8B的最大放出速率)直至當船尾滾筒8A外部的系泊纜7的錨纜長度(總長度)是嵌入錨3所需的錨纜長度時停止兩者的增加。現在，錨3在著地點處停留在系泊床4的 表面5上，其中前驅件7A和鎧裝線纜IlA沿著船8的航向水平布置於該表面5上而使鎧裝線纜IlA未卷繞前驅件7A。底託16上的浮力元件16N作用於使板16A保持豎直從而確保應答器10保持遠離表面5以避免被系泊床土壤汙染。嵌入錨3所需要的系泊纜7的錨纜長度根據錨嵌入計算程序獲得。該程序用於確認當達到系泊纜7的最大張力時在錨3的安裝埋置期間將被埋置的前驅件7A的長度將小於距離d，以使得底託16和應答器10將不會被拉到系泊床4的表面5之下。現在通過船8將螺旋槳推力施加至張力系泊纜7和系泊床4中的埋置錨3。如果需要，在拉伸期間，通過放出更多鎧裝線纜13B來使支架19沿著工作線材7C向下移動而超出工作線材7C上的點D，從而減小與應答器10的間隔並因此增加從應答器10到達應答器12A的信號強度。錨3浸透到表面5以下並且將浮錨尾部3D的一部分鋼絲繩3E和緩降器組件3H拉入系泊床4中。緩降器3J上的土壤阻力使弱鏈環3P分開以在系泊床3的表面5處留下不可重複使用的緩降器組件3H。隨著嵌入繼續進行，儀器2對錨3的橫搖和縱搖、錨3的錨鏈3B的銷3A中的載荷和載荷方向、埋置軌跡數據以及附接點A處的壓力進行測量、計算、編碼以下數據並將其發送至應答器10。應答器10將這些數據連同應答器10處的壓力數據一起聲學中繼至支架19上的應答器12A，並且應答器12A將該數據電發送至收發器9以進行記錄並顯示在船8上的監視屏上。在應答器10處測量的壓力使應答器10在系泊床4的表面5之上的高度能夠通過安裝程序被顯示，並且確認第一應答器已經如計劃一樣保持為不接觸系泊床4。在錨3上的附接點A處所測量的壓力使得能夠計算點A在表面5以下的深度，以提供對從前述埋置軌跡數據獲得的、附接點A的埋置深度的確認和連續校準。當監測數據確認錨3上的附接點A已經達到規定目標深度時，船8在系泊纜7中施加規定的驗證載荷張力持續15至30分鐘。現在，減少螺旋槳推力，並且將工作線材7C卷回至絞車滾筒8B上，直至在工作線材7C與合成繩7B之間的錨鏈7H越過船尾滾筒8A併到達鄰近於前述的鯊魚式鉗口的甲板8C上為止。然後，以斷開和調換程序將工作線材7C與合成繩7B斷開連接並且用附接至浮標(未示出)鏈條尾部替代工作線材7C。然後，拖帶絞車線和滑輪用於向船外推動合成繩7B的上端和所附接的浮標。浮標用於支承系泊系統、同時等待待系泊的漂浮結構的最終連接，並且被布置成保持合成繩7B和一部分前驅件7A不接觸系泊床4的表面5，以使得底託16上的應答器10繼續保持不被系泊床土壤汙染。現在，第一布置和第三布置將容易被理解為與支持錨定數據通信系統的上部應答器(12和12D)有關的變型。在第一布置中，全向應答器12通過溼式耦合的機械和電連接器13D連接至在起錨船8上的裝備有滑環的絞車滾筒18上存儲的鎧裝線纜13A，並且在船外以發射波束12E豎直的方式降低，直至與船8充分隔開，使得可接受地減弱由船8產生的聲音噪聲。此後，主要如針對第二布置所描述的那樣進行錨3的部署和安裝，但是使用聲學信號路徑的一端處的應答器12替代應答器12A。在第三布置中，在重新開始錨3的部署和安裝之前，使用如針對第二布置所描述的類似甲板處理程序，在起錨船8外布置傳聲/無線鏈路21，其包括配重塊25、牽繩24和附接至收發器9A並連接至應答器12D的杆狀浮標21A。配重塊25在完成錨3的安裝時以在應答器10的計劃最終位置與船8之間的 位置位於系泊床4的表面5上，使得應答器12D在前驅件7A的安裝航向上。然後，基本上如針對第二布置所描述的那樣來進行錨3的部署和安裝以及合成繩7B的漂浮(buoy off )，但不將應答器12A和支架19安裝至工作線材7C。來自錨3的數據在應答器10與應答器12D之間進行聲學通信，然後在收發器9A與9之間進行無線通信。結合有前述修改(圖8)的錨定數據通信系統I的組裝和部署遵循與已經描述的那些過程相似的過程。在此情況下，不需要將緩降器組件3H安裝至錨3，並且應答器10在底託16上的最終安裝位置在系泊床4的表面5在所埋置的錨3後面約80m。應答器10被浮錨尾部3D的鋼絲繩3E限制在船8的航向上。如前所述，系泊纜懸鏈線計算使得能夠在底託16中選擇最優化在應答器10與應答器12或12A之間的信號傳輸的角度α。在完成大量錨和系泊纜(包括錨定數據通信系統)的安裝以及漂浮結構的連接之後，可以採用用於部署上部應答器或第二應答器12、12Α或12D的三個布置中的任意布置以連續監視多錨系統。單個全向上部應答器足以通過使用合適的錨識別編碼來依次觸發和監視來自每個錨的數據，並且可以支撐在在系泊纜之一上的支架19上以保持在系泊的漂浮結構處不與鑽柱、立管等接觸。通過使用從諸如起錨船8的船部署的適當裝配的遙控潛水器來定期地替換每個應答器10的電源和/或電池來實現無限期的數據採集。將理解，在本發明的範圍內可以進行各種變型。
例如:應答器10和12A中的一個或兩者可以是全向的；並且其中前驅件7A包括鋼絲繩，第一導體11可以沿存在於鋼絲繩的相鄰體外束之間的螺旋槽的底部設置。該相鄰體外束將保護第一導體11在起錨船8的船尾滾筒8A的柱形表面上不被擠壓。可替選地，可以將第一導體11完全併入這樣的前驅件中。對於這樣的變型，底託16可以旋轉且軸向地夾緊至前驅件7A以避免由此引起的在儀器2與應答器10之間的電路徑中提供滑環設備的必要性。然後，可以結合使用具有錐形發散夾角為90°的聲束的應答器10來將底託16(圖4)的角度設置為0°，以允許通信而不考慮可能在前驅件7A中出現的導致應答器10圍繞前驅件7A旋轉的任何轉動。還可以修改安裝程序以在安裝錨3期間一直保持前驅件7A的正傾斜角，從而確保旋轉夾緊的底託16和應答器10被保持為不接觸系泊床土壤。此外，應答器10和12A各自均可以配備有水下天線，以在能夠接受低比特率的數字數據傳輸的情況下替代聲學通信而在水體6中進行非常低頻的電磁通信。明顯可見，應答器10在前驅件7A上的位置使應答器10容易遭受相當大的操作危險。然而，這裡描述的安全措施克服了這樣的危險並因此使得能夠實現通過在前驅件7A上設置應答器10而賦予的益處。這些危險可以通過在尾部浮錨3D上設置應答器10 (圖8)而避免，同時保留由航向限 制賦予的優點。
權利要求
1.一種錨定數據通信系統(1)，用於以至少一種方式在儀器(2)與收發器(9)之間進行數據通信，所述儀器(2)附接至埋置在水體(6)下面的系泊床(4)中的錨(3)，所述收發器(9)由漂浮在所述水體(6)上的結構(8，21A)承載，所述錨(3)附接至用於連接漂浮在所述水體上的所述結構(8)的包括下部(7A)和上部(7C)的系泊纜(7)，所述錨定數據通信系統(I)包括:通過第一導體裝置(11)連接至所述儀器(2)的第一應答器(10);以及至少部分地經由第二導體裝置(13)與所述收發器(9)進行通信的第二應答器(12，12A，12D)，其中，至少一個應答器(10，12A)附接至連接到所述錨(3)的纜構件(7，3D)，以使所述至少一個應答器(10，12A)的發射波束(10B，12C)的軸(10A，12B)通過所述纜構件(7，3D)而被基本上限制為沿著航向。
2.根據權利要求1所述的錨定數據通信系統(1)，其中，所述纜構件(7)包括所述系泊纜(7)。
3.根據權利要求1所述的錨定數據通信系統(1)，其中，所述軸(10A，12B)具有所述纜構件(7，3D)的航向。
4.根據權利要求2或3所述的錨定數據通信系統(I)，其中，所述至少一個應答器(10，12A)以具有定向軸(10A，12B)的方式定向，沿著所述定向軸(10A，12B)，出現了從所述至少一個應答器(10，12A)發射的定向發射波束(10B，12C)的基本上最大的信號強度。
5.根據權利要求4所述的錨定數據通信系統(I)，其中，所述定向發射波束(10B, 12C)具有不超過90°且進一步優選地不超過60°的錐形發散夾角(β，δ )。
6.根據權利要求4所述的錨定數據通信系統(I)，其中，所述至少一個應答器(10，12Α)附接至所述纜構件(7，3D)，以使所述定向軸(10Α，12Β)與所述纜構件(7，3D)的相鄰部分(7A，7C，3E)形成銳角(α，y )。
7.根據權利要求6所述的錨定數據通信系統(1)，其中，所述銳角(α，Y)在0°至60°的範圍內。
8.根據任一項前述權利要求所述的錨定數據通信系統(1)，其中，所述纜構件(3D)包括浮錨尾部(3D)，所述浮錨尾部(3D)包括拖曳構件(3F)，所述拖曳構件(3F)用於在與系泊床(4 )的表面(5 )接觸的所述錨(3 )後面進行拖曳，以在嵌入所述錨(3 )之前產生用於將所述錨(3)的航向限制在拖曳方向上的力。
9.根據權利要求8所述的錨定數據通信系統(1)，其中，所述浮錨尾部(3D)具有足以使得所述拖曳構件(3F)在所述錨(3)埋置在所述表面(5)之下時保留在所述表面(5)上的長度。
10.根據權利要求9所述的錨定數據通信系統(I)，其中，所述第一應答器(10)附接至在所述拖曳構件(3F)附近的所述浮錨尾部(3D)，由此將所述第一應答器(10)保持在所述表面(5)處或在所述表面(5)之上。
11.根據權利要求2至8所述的錨定數據通信系統(I)，其中，所述第一應答器(10)以沿著所述系泊纜(7)測量的從所述系泊纜(7)的附接點(A)至所述錨(3)的間隔距離(d)附接至所述系泊纜(7)的所述下部(7A)，以使所述第一應答器(I)保持在所述系泊床(4)的表面(5)處的或所述系泊床(4)的表面(5)之上的位置。
12.根據權利要求11所述的錨定數據通信系統(1)，其中，所述間隔距離(d)介於所述附接點(A)在所述系泊床(4)的所述表面(5)之下的浸透深度(Z)的I倍與7倍之間。
13.根據任一項前述權利要求所述的錨定數據通信系統(1)，其中，所述第一應答器(10)和所述第二應答器(12A)中的至少一個應答器通過可旋轉附接裝置(16，19)附接至所述纜構件(7，3D)，由此所述至少一個應答器(10，12A)能夠圍繞所述纜構件(7，3D)旋轉。
14.根據權利要求13所述的錨定數據通信系統(1)，其中，所述可旋轉附接裝置(16，19)配備有與所述纜構件(7、3D)偏置的浮力裝置(16N)和配重壓載裝置(19L)中的至少一個，由此產生用以旋轉所述可旋轉附接裝置(16，19)的力，以使得將所述至少一個應答器(10，12A)保持在所述纜構件(7，3D)上的相鄰點之上。
15.根據任一項前述權利要求所述的錨定數據通信系統(1)，其中，所述第二應答器(12A)在所述系泊纜(7)上的位置與所述結構(8)充分地隔開，以避免源於所述結構(8)的聲音噪聲在所述第二應答器(12A)處對來自所述第一應答器(10)的信號造成聲信號淹沒。
16.根據權利要求2至14所述的錨定數據通信系統(I)，其中，所述第二應答器(12A)能夠沿著所述系泊纜(7)移動以減小與所述第一應答器(10)的間隔並降低從所述第一應答器(10)接收到的信號的衰減。
17.根據任一項前述權利要求所述的錨定數據通信系統(1)，其中，所述第一導體裝置(11)和所述第二導體裝置(13)中的至少一個導體裝置包括電導體、光導體或流體導體。
18.根據權利要求17所述的錨定數據通信系統(I)，其中，所述流體導體(14)填充有水，並且在上端(14A)通過能夠彈性變形的傳壓元件(14B)閉合且在下端通過壓力傳感器(15)閉合，由此能夠在所述壓力傳感器(15)埋置在所述系泊床(4)中時測量在所述壓力傳感器(15)處的總水柱壓力而不受在所述系泊床(4)的鄰近土壤中的孔隙壓力的影響。
19.根據任一項前述權利要求所述的錨定數據通信系統(1)，其中，在所述錨(3)上的所述儀器(2)包括能夠通過所述第一應答器(10)的電源(10C)進行充電的可充電元件，諸如超級電容器，由此所述可充電元件用來在水下替換所述電源(IOC)或所述第一應答器(10)期間提供用於維持所述儀器(2)的臨時局部電源。
20.根據任一項前述權利要求所述的錨定數據通信系統(1)，其中，所述應答器(10，12,12A, 12D)和所述收發器(9,9A)中的至少一個是適於以電學、電磁學、光學以及聲學方式中的至少一種方式來發送和接收包含數據的信號的設備。
21.根據任一項前述權利要求所述的錨定數據通信系統(1)，其中，所述第一應答器(10)包括壓力傳感器，以使得能夠監測所述第一應答器(10)在所述系泊床(4)的所述表面(5)之上的高度和所述第一應答器(10)的浸沒深度。
22.根據權利要求1至8以及權利要求11至21所述的錨定數據通信系統(1)，其中，所述錨(3)設置有被布置為當在水體(6)中被拖曳時產生拖曳阻力的抗拖拉構件(3H)。
23.根據權利要求22所述的錨定數據通信系統(I)，其中，所述抗拖拉構件(3H)包括水下緩降器(3J)。
全文摘要
一種用於對由在埋置在系泊床(4)的表面(5)之下的船用錨(3)上安裝的儀器(2)提供的測量數據進行通信的錨定數據通信系統(1)，其包括第一應答器(10)，安裝在附接至所述錨(3)的纜構件(7，3D)上並通過導體裝置(11)連接至所述儀器(2)；以及第二應答器(12，12A)，安裝在所述纜構件(7，3D)上或者從漂浮結構(8，21A)懸吊下來並且連接至所述懸浮結構(8，21A)上的收發器(9，9A)，其中，所述應答器(10，12，12A)中的至少一個的發射波束(10B，12C)的軸(10A，12B)通過所述纜構件(7，3D)而被限制為沿著航向，以最大化從所述第一應答器(10)到達所述第二應答器(12，12A)的信號的強度。
文檔編號H04B13/02GK103249640SQ201180058428
公開日2013年8月14日 申請日期2011年11月3日 優先權日2010年11月5日
發明者彼得·布魯斯 申請人:布魯帕特有限公司