一种线燃分离式声学释放器

陈延滨，许云博，吴迪，张晓翼

（北京探矿工程研究所，北京 100083）

0 前言

人类不断增长的物资需求使陆地资源日益枯竭，而深邃的海洋是尚未开发的巨大资源宝库，对资源的需求迫使人类不得不向海洋“内层空间”进军。20世纪70年代以来迅速发展的深海技术，为人类探索深海和利用海底资源提供了强有力的技术支撑。迄今为止，除海洋石油、天然气外，人类还在深海洋底发现了锰结核、钴结核、热液矿床、天然气水合物和海底生物等多种资源。未来深海资源的开发、利用和新资源的发现，将对我国国民经济促进和社会发展，以及国家的军事安全都具有重要的战略意义。在海底资源的开发利用中，深海声学释放器是必不可少的重要装备［1］。

此外，在海洋环境监测中，深海潜标、海底固定或移动观测平台、其它海洋参数测量系统和海底底质取样设备等都离不开声学释放器。同时，声学释放器在海洋军事监测中也大量应用。有人预计，在未来海上试验场区水下监测工作站的建设和水下通讯网络的铺设中也需要大量使用声学释放器，因此声学释放器还在海洋开发和海洋资源调查、海洋环境监测、海洋工程建设、海洋军事等多种领域都具有广泛用途。

当前市场上的声学释放器大多数都是通常采用电机驱动锁紧销上下伸缩或者回旋旋转方式进行解脱释放，其声控系统工作原理图如图1所示。

目前国内使用的声学释放器几乎全靠进口，每年需耗费大量的外汇，本文所阐述的线燃分离式声学释放器是一种可靠性高，简便易行，造价较低的一种释放器，且不受海洋深度的限制，能够满足各研究机构进行深海探测的需求。

图1 声遥控系统工作原理图

1 工作原理

声遥控系统采用如图1所示的原理，浮球吊着探测设备，线燃分离式声学释放器吊着重物。线燃分离式声学释放器的工作原理如图2所示，钢丝绳通过杠杆机构吊着重物，钢丝绳暴露海水中，与钢丝绳很近的位置有若干电极，应答器和电磁开关封闭在浮球内。当测试系统下沉海底，测试完毕后，甲板单元发出声纳信号，海底应答器接受信号，并且控制电磁开关将电极通直流电，通过海水介质，加速不锈钢钢丝绳电腐蚀，当钢丝绳腐蚀到不足以承受重物的时候，脱离重物，完成释放功能，通过浮球的浮力回收探测设备。其中应答器和电磁开关封闭在浮球内如图3所示。

线燃分离式声学释放器的原理是一个变相的杠杆机构，由螺栓、滑块和主体构成，滑块通过钢丝绳吊着重物，受力为G。通过受力分析可分解为水平的力g2和竖直的力g1，g1作用在主体上，g2是使得滑块和重物有脱落趋势的力，F是使得滑块和重物不能脱落的作用力，也就是要腐蚀燃断的钢丝绳的受力。

图2 工作原理图

图3 浮球的内部

钢丝绳选用的时候要留有安全余量，可参照钢丝绳的国家标准选用。选用时，要选用不锈钢材质，多股缠绕式钢丝绳，不要选用带有非金属芯的钢丝绳。

当钢丝绳腐蚀燃断后F突然为0，滑块向两边翻转，将重物释放。

图4 受力图

2 释放时间

通过实验的方法确定腐蚀燃断时间，可以将所采用的钢丝绳装配到释放器上，放置在海水或者人造海水里。人造海水可通过符合ASTM D 1141-98（2003）标准［3］的海盐来配置，通电进行腐蚀燃断实验。一般真正的释放时间要小于实验时间，可以通过选择钢丝绳粗细，或者增加电极对数来控制燃断时间。

图5 探测器实际应用

3 性能比较

从以上的论述可以看出，该线燃分离式声学释放器不受海水深度的影响，只要能接受到声纳信号的深度都适用，这比一般的深海释放器更有优势。

该线燃分离式声学释放器与市场上的回旋旋转式释放器功能对比如下表：

应答器频率／kHz材料 双向应答释放执行水下释放吨位／T线燃分离式 7～15 尼龙 无 不锈钢缆线 0.2～5回旋旋转式 7～15k 不锈钢 无 高扭矩电机 1～5

由上表可以看出，其性能与已有的释放器的性能相当，但是其造价却远低于回旋旋转式释放器，且能够满足一般深海探测需要。

4 结论

线燃分离式声学释放器，为深海探测提供了一种简便易行的深海释放的设计思路；分析了这种线燃分离式释放器的上浮时间，并与同类型产品做了性能比较；解决了研究单位进行深海探测时须花大价钱购买深海释放器的问题；解决了现有深海释放器对海水深度有限制的问题。

［1］陈雄洲，吕维乐，陈霞.深海声学释放器的研究与分析［J］.2009年度救捞论文集.中国会议.2009.

［2］哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学［M］.北京：高等教育出版社.2009.

［3］SEA-SALT ASTMD 1141-98（2003）Formulaa，Table X1.1，Section6.