一种水底线缆和典型金属目标模拟装置的制作方法

1.本实用新型属于海底金属模拟探测技术领域，涉及各类水底线缆或典型金属目标探测器的探测能力测试，尤其涉及一种水底线缆和典型金属目标模拟装置。


背景技术：

2.为了适应海洋资源开发活动需求、海洋环境保护、水下救援以及水下典型金属目标探测等需求，我国海洋装备中进口的或自我开发的探测装备越来越多，采用的技术也越来越先进。而我国对有关水底线缆和典型金属目标探测装备的探测能力测试一直没有相应的手段，也没有相关标准依据，探测装备研发厂家自说自话，难辩探测器探性能高低。
3.常用水下声学定位方法受沉积层泥土声衰减和沉积层表面声反射的影响，沉埋1m深度的目标能传播的频率一般在1khz以下，且有关定位装备的声发射换能器体积大，成本高，声目标定位困难，为此需要考虑其它目标定位方法。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供了一种水底线缆和典型非磁性金属目标模拟装置，通过在水底布放有金属铠装线缆和不同大小的半沉埋非磁性金属管材模拟水下目标探测物，在水底目标上设置电磁发射器，用于测量被考核探测器与金属铠装线缆或典型非磁性金属目标之间的距离、方位和相对位置关系，通过该装置对各类水底金属铠装线缆和非磁性金属目标探测器的探测能力测试。可以有效解决背景技术中对水底线缆和典型金属目标探测器的功能指标检测问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案来实现：
6.一种水底线缆和典型金属目标模拟装置，包括通过线缆连接到干端控制设备的金属铠装线缆和半沉埋管，所述半沉埋管一半沉埋于海床下一半在海水中，与海床呈45
°
夹角；所述金属铠装线缆位于海床上或沉埋与海床下；
7.所述半沉埋管材端头上安装有电磁辐射器，所述电磁辐射器通过线缆与干端控制设备连接；
8.还包括设置有水下沉埋管距离检测器水下探测器，所述水下探测器由机器人搭载或水面支持船控制。
9.进一步地，所述半沉埋管为非磁性金属铝合金长形管，上端有非金属管盖，下端通过非金属吸力桩固定在水底；
10.所述半沉埋管两端头有电磁线圈棒和/或放电电极，所述两端的电磁线圈棒和/或放电电极且与半沉埋管相互绝缘，并通过线缆连接，间隔距离1m左右，再连接到干端控制设备；
11.进一步地，所述半沉埋管尺寸为12吋或20吋，长度为3m或6m，内外表面均涂敷油漆防腐蚀，与海水绝缘。
12.进一步地，所述金属铠装线缆敷设在海床上或者沉埋在海床下，所述金属铠装线
缆呈直线或弯曲形状，每段金属铠装线缆长度不小于20m；
13.每段线缆通过连接线缆与金属铠装线缆的铠装层和线芯连通，再连接到干端控制设备。
14.进一步地，所述金属铠装线缆为金属铠装，最外层为包敷涂漆布，内部有多根线芯，端头由水密封部件密封。
15.进一步地，所述金属铠装线缆的弯曲段为60
°
，包含多个弯曲段。
16.进一步地，所述水下沉埋管距离检测器为多个三分量电磁传感器空间阵，用于检测线缆或半沉埋管端头上线圈棒发出的电磁辐射信号，与干端控制设备配合工作。
17.进一步地，水下线缆之间、水下线缆与水下设备之间以及其它水下设备之间的连接采用水密连接头连接；
18.进一步地，连接线缆可采用金属铠装线缆。
19.工作原理：
20.将金属铠装电缆设置为弯曲、直线的形状，并敷设、沉埋在海床的不同位置，同时还将典型的金属目标设置在特定的位置固定在海床上进行半沉埋，来共同模拟海底探测的目标线缆及金属的位置形态及姿态；
21.再采用电磁目标定位方法，当搭载有测距信号检测器的水下探测器距海床一定高度或从水面探测水底目标时，检测器收到水底目标上发出的电磁信号，通过检测到的电磁信号幅度大小和方向来确定探测器到沉埋目标的距离和相对位置关系，从而来分析被考核水中目标探测器的探测能力。
22.由于周围泥土和水为非磁性介质，只有沉埋管是金属，金属会影响电磁波的空间分布，但这个影响是特定的，可以事先作距离测量，测量数据结果为参考，用于目标定位结果估计及结果修正。
23.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
24.1、金属铠装线缆与海洋工程常用的水下线缆形式类似，有水底表面敷设、沉埋和弯曲三种形态，线缆沉埋水底泥土1m，长时间固定在水底，形态固定，水下目标能用电磁发射器发射电磁波信号，无电路，寿命长，方便使用；
25.2、半沉埋的金属管材其口径和长度与国防上常用产品的长度和口径相近，有利于军民二用水下探测器装备的性能测试考核；
26.3、水下探测器通过水底目标上方时，能知晓水下探测器通过水底目标的相对位置关系，即平行通过或垂直通过，或是其它角度通过；
27.4、克服了水下沉埋目标难用声学定位的瓶颈，适应性强。
附图说明
28.图1为一种水底线缆和典型金属目标模拟装置的剖面示意图
29.图2为种水底线缆和典型金属目标模拟装置的水下目标探测示意图。
30.附图标记：
31.线缆1、干端控制设备2、金属铠装线缆3、半沉埋管4、电磁辐射器5、水下沉埋管距离检测器6、水面支持船7、海床8、海水9、非金属吸力桩10、水下探测器11。
具体实施方式
32.下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本技术相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本技术的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
33.另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
34.实施例1
35.如图1-2所示，一种水底线缆1和典型金属目标模拟装置，包括若干条金属铠装线缆3以及若干条半沉埋管4，所述金属铠装线缆3和半沉埋管4通过线缆1连接，再连接到干端控制设备2上，还包括了设置有水下沉埋管距离检测器6的水下探测器11，所述水下探测器11由机器人搭载或水面支持船7控制。
36.所述模拟装置上还包括电磁辐射器5，用于确定模拟装置水下位置和姿态，被考核水下探测器搭载平台上有水下沉埋管距离检测器6，所述水下沉埋管距离检测器6，用于检测水底模拟装置上发出的电磁信号，针对检测的电磁信号幅度大小、相位和方向等确定探测器到沉埋目标的距离和相对位置关系，分析水中目标探测器的探测能力。
37.所述半沉埋管4材有大小口径和长短之分，一半沉埋于水底一半在海水9中，管材在水底呈45
°
度左右，管材用非磁性金属铝合金加工，通过非金属吸力桩10固定在水底。
38.优选地，所述半沉埋管4材为型材，口径主要针对常用的目标类型，有12吋和20吋二种，长度分别为3m和6m，材料为非磁性金属铝合金(表面为镀漆防腐蚀)，口径和长度有大小与长短之分，方便采购，一半沉埋于海床8下一半在海水9中，管材与海床8呈45
°
度倾角，上端有管盖，下端通过非金属吸力桩10固定在水底。非金属吸力桩10采用玻璃钢材料加工，可以是圆形或是方形，面积约2
×
2＝4m2，玻璃钢材料的厚度为10mm，内部有框架结构，增加强度也方便水下固定。
39.优选地，所述半沉埋管4分为半沉埋金属小管材和半沉埋金属大管材，其二端头有电磁线圈棒(电感量一般不大于100mh)或是二个钛合金放电电极(管材)，且与水下半沉埋管4材相互绝缘，与沉埋管没有电连接关系。
40.优选地，所述管材端头的电磁辐射器5为电磁线圈棒和/或钛合金放电极，用半沉埋金属管材连接线缆1内的3根同轴线缆1的线芯连接，用线缆1输出线连接到干端控制设备2控制，干端控制设备2输出功率信号与电磁线圈棒产生lc串联谐振，产生的电磁辐射场用于模拟装置目标与探测器相对位置测量。同理，也可用二端放电钛合金电极作为放电电极产生线电流的电磁辐射场，用于搭载探测器平台上水下沉埋管距离检测器6测量探测器经过模拟装置目标的方向和位置；
41.所述金属铠装线缆3布设在水底，分三段，用于水底表面敷设、沉埋和弯曲三种形
状，每段金属铠装线缆3长度不小于20m，弯曲段可以更长，并有多个弯曲，能模拟更多弯曲特征。
42.所述水底金属铠装线缆3布设在水底，采取海洋工程常用金属外铠装方式，口径80mm以上，在水底有表面敷设、沉埋和弯曲三种形状，每段金属铠装线缆3长度不小于20m。其中敷设段线缆1沉埋深度1m，弯曲段为60
°
左右(长度可以大于20m，弯曲段可以有多个)。
43.优选地，所述金属铠装线缆3为金属铠装，最外层为包敷涂漆布(绳)等，内部有多根线芯，端头有水密封措施。连接的线缆1内有线芯与金属铠装线缆3的铠装层和线芯连通，连接方式为水密连接头，如是专门加工，连接的线缆1也可是金属铠装线缆3，将线缆1由多根变为一根，线缆1加工后不用切断。
44.优选地，所述线缆1内部的同轴线缆1芯线为铜线芯，其传送的信号在同轴线缆1内部形成电流回路，其电磁辐射相互抵消，故线缆1总体无电磁波外辐射，线缆1不影响搭载探测器平台上的水下沉埋管距离检测器6检测信号。同理，如需要为水下线缆1定位，则需使线缆1发送电磁辐射信号，测量时可以用半沉埋金属管材端头上的二个放电电极合并作为一个放电电极，在干端控制设备2旁边的水下放置一个电极，水中的电极和水共同形成放电回路，从干端控制设备2发出功率型脉冲信号，用水下沉埋管距离检测器6检测该信号，即能进行探测器与目标的距离测量和相对位置测量。
45.优选地，水下沉埋管距离检测器6为三分量电磁传感器空间阵，用于检测线缆1或半沉埋金属管材端头上线圈棒(或是钛电极)发出的电磁辐射信号，与干端控制设备2配合工作，当干端控制设备2发射电磁信号时，用水下沉埋管距离检测器6检测此电磁辐射信号，并用检测信号估计水下探测器与线缆1或半沉埋管4材之间的距离和相对位置。所述水下沉埋管距离检测器6可以是线圈，也可以是磁通门。
46.探测器与目标的相对位置测量原理和方法为：
47.1、可用半沉埋金属管材端头上的二个放电电极合并作为一个放电电极，在干端控制设备2旁边水下放置一个电极，二边电极在水下构成放电回路，连接线缆1至干端控制设备2，干端控制设备2发出功率型脉冲信号，使水下线缆1发出电磁辐射信号，用空间布置的信号检测器检测并分析信号，从而可以估计探测器与目标线缆1的距离和相对位置关系。所用频率一般较低，一般在500hz以下。
48.2、可用半沉埋管4材上的线圈棒测量目标与探测器的相对位置关系。通过干端控制设备2输出脉冲功率信号，用水下同轴线缆1的内外芯线连接半沉埋管4材上的电磁线圈棒，并用lc串联谐振方式，使电磁线圈棒分别产生电磁辐射场，电磁线圈棒产生的电磁辐射场的空间分布是特定的，为了降低金属管材对分布场的影响，需要降低电磁辐射信号的频率，一般在500hz以内，线圈棒位于管材端头且与管材的间距应大于1m。利用水下沉埋管距离检测器6检测空间电磁辐射信号，并利用电磁信号的幅度、方向等估计目标距离和相对位置关系。
49.以上二个方法均属电磁目标定位方法，由于周围泥土和水为非磁性介质，只有沉埋管是金属，会影响电磁波的空间分布，但这个影响是特定的，可以事先作距离测量，测量数据结果为参考，方便目标定位结果修正。所述的管和缆通过涂敷油漆、涂料以及护套等与水体绝缘，不会产生水腐蚀。与水体构成回路的电极需要与电路隔离，使用时才连接电路，不会对功能电路产生腐蚀。
50.工作方式：
51.用机器人搭载或水面支持船7拖曳控制的当用水下探测器11，距海床8一定高度或从水面探测水底目标时，探测器上将搭载水下沉埋管距离检测器6，用于检测水底目标上发出的电磁信号(一般为周期性信号，也可以是连续信号)，针对检测的电磁信号幅度、大小和方向确定探测器到沉埋目标的距离和相对位置关系，分析水中目标探测器的探测能力。
52.以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。