авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Технология исследования дна акваторий и подводных объектов гидролокационными методами

-- [ Страница 1 ] --
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ИНСТИТУТ ОКЕАНОЛОГИИ им. П.П.ШИРШОВА РАН
На правах рукописи УДК 551.46.07
Римский-Корсаков Николай Андреевич
ТЕХНОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДНА АКВАТОРИЙ И ПОДВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ГИДРОЛОКАЦИОННЫМИ МЕТОДАМИ
Специальность 25.00.28 Океанология
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Москва - 2011

Работа выполнялась в Учреждении Российской Академии наук «Институт океанологии им.П.П.Ширшова РАН»

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук,

Владлен Иосифович Каевицер

Фрязинский Филиал Учреждения Российской академии наук Институт радиотехники и электроники им В.А.Котельникова РАН (г.Фрязино, Московская область).

Доктор географических наук, профессор

Евгений Иванович Игнатов

Московский государственный университет им М.В.Ломоносова, Географический факультет, Кафедра геоморфологии и палеогеографии (г.Москва).

Доктор технических наук,

Алексей Витальевич Богородский

Открытое акционерное общество «Концерн Океанприбор», (г.Санкт-Петербург).

Ведущая организация: Федеральное государственное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России» (Федеральный центр науки и высоких технологий), (г.Москва).

Защита состоится « 20 » мая 2011 г. в 14:00 часов

На заседании Диссертационного совета Д.002.239.03 по специальности «океанология» при Учреждении Российской Академии наук «Институт океанологии им.П.П.Ширшова РАН» по адресу 117997, Москва, Нахимовский проспект, 36, большой зал конференций

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской Академии наук «Институт океанологии им.П.П.Ширшова РАН»

Автореферат разослан « » 2011 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета

Кандидат биологических наук, доцент Т.А.Хусид

Общая характеристика работы.

Актуальность проблемы.

Практически все процессы происходящие в океане, в прибрежных областях суши, в толще вод, в глубинах Земли отражаются в рельефе дна акваторий.

Кроме того, антропогенные воздействия, такие как добыча полезных ископаемых, сброс сточных вод, строительство морских сооружений и т.д., имеющие место в придонном слое акваторий, так или иначе, определяют морфологию поверхности дна либо характер ее изменения во времени.

К актуальным задачам исследования акваторий следует отнести картирование и количественную оценку форм рельефа дна океана, шельфа и внутренних водоемов, а также обследование и мониторинг состояния подводных объектов - потенциальных источников загрязнений акваторий и создания угрозы жизни населению.

Наиболее эффективными средствами исследования морфологии дна акваторий и дистанционного мониторинга подводных объектов являются средства, реализующие метод гидролокации: системы бокового обзора, акустического профилирования и эхолотирования. Производительность таких систем достигает 15000 кв.км/сут., полоса обследуемой поверхности вдоль движения судна - 40км, размеры регистрируемых неоднородностей - от долей метра до нескольких километров. Рабочая глубина применения таких средств - от нескольких метров до 6-8 км.

Первоначально метод гидролокации бокового обзора (ГБО) разрабатывался для поиска затонувших военных объектов. Впоследствии локация донной поверхности позволила получить уникальные данные о морфологии ряда интереснейших геологических провинций: рифтовые зоны, подводные горы, абиссальные равнины, поля железно-марганцевых конкреций и т.п. С помощью ГБО были найдены исторические подводные объекты: «Титаник», «Бисмарк» и др., обследованы многочисленные районы дна, представляющие археологический интерес. Для России огромный практический интерес имеет развитие метода гидролокации для мониторинга подводных продуктопроводов, проходящих через крупные реки и мелководные заливы, плотин ГЭС, дамб, затонувших судов-носителей токсичных веществ и нефтепродуктов и т.п.

Наиболее крупный блок задач исследования дна акваторий носит мезо-масштабный характер. Это подводные объекты и формы рельефа с горизонтальными размерами от единиц до сотен метров, а также тонкая структура первых десятков метров осадочной толщи. К этому классу объектов можно отнести все затопленные объекты и результаты антропогенных воздействий, инженерные гидротехнические сооружения, трубопроводы и навигационные опасности.

Для исследования мезорельефа дна и мезо-масштабных подводных объектов, используются эхолоты и гидролокаторы бокового обзора, в том числе батиметрические, с рабочей частотой от 50 до 500кГц. Для исследования объектов в толще донных осадков и изучения их тонкой структуры применяются высокочастотные акустические профилографы с рабочей частотой 1 – 12 кГц.

Удельный вес и практическая значимость работ по исследованию дна акваторий, обследованию гидротехнических сооружений, трубопроводов и других подводных объектов, особенно на морском шельфе и во внутренних водоемах, постоянно возрастает, в том числе в связи с морской добычей углеводородов, необходимостью предупреждения чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах и мониторингом экологической обстановки.

В то же время остается недостаточно обобщенным имеющийся опыт использования гидролокационных средств с исследовательскими целями и слабо разработана методическая основа таких исследований. Ограниченное число публикаций, касающихся этих вопросов, посвящено в основном результатами конкретных исследований и конструированию приборов.

Таким образом, актуальны исследования, разработки и обоснования технологии изучения дна акваторий и разнообразных подводных объектов, в том числе потенциально опасных, методом гидролокации в океане, на шельфе и во внутренних водоемах с целью повышения эффективности подводных исследований, а также предупреждения чрезвычайных ситуаций и мониторинга экологической обстановки. При этом под технологией понимается совокупность аппаратно-программных комплексов, а также научно обоснованная методика их формирования и использования для исследований, включающих картирование рельефа, объектов, их фрагментов, изучение морфологии, регистрацию конфигураций и размеров форм рельефа и объектов, а также фактов и тенденций их изменения. Под гидролокационными методами, в основном, понимается гидролокация бокового обзора на средних для этого метода частотах, высокочастотное акустическое профилирование и эхолотирование.

Цель и задачи работы.

Целью настоящей работы является создание высокоэффективной технологии широкого спектра применения для исследования дна и подводных объектов гидролокационными методами в различных условиях и акваториях.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе требовалось решить следующие задачи:

  1. Исследовать структуру и состав технологии изучения дна акваторий и подводных объектов с помощью гидролокационных средств.
  2. Провести анализ существующих основных и вспомогательных технических средств исследования дна акваторий и подводных объектов гидролокационными методами.
  3. Определить основные требования к построению технологии исследования дна акваторий и подводных объектов гидролокационными методами.
  4. Провести анализ существующих морских средств навигационной привязки местоположения плавсредств и объектов на акваториях.
  5. Разработать и теоретически обосновать методику координатно-временной привязки результатов исследований дна акваторий и подводных объектов, с использованием гидролокационных средств.
  6. Разработать методику формирования исследовательских аппаратурно-программных комплексов на базе основных и вспомогательных, гидролокационных и навигационных технических средств исследования дна акваторий и подводных объектов.
  7. Разработать научно обоснованную методику использования аппаратурно-программных гидролокационных комплексов для исследований дна акваторий и подводных объектов и определить основные параметры и режимы процесса исследований.
  8. Разработать основные принципы построения системы сбора и обработки получаемой информации и представления ее в виде, удобном для анализа специалистами.
  9. Создать образцы исследовательских аппаратурно-программных комплексов для проведения натурных испытаний и практических исследований на акваториях.
  10. Внедрить разработанную технологию при проведении всего спектра работ по исследованию дна и подводных объектов различных акваторий в океане, на шельфе и во внутренних водоемах.

В процессе решения отмеченных задач автором использовались методы анализа и синтеза технологий научных исследований с использованием гидролокационных средств на основе:

1. Теории гидролокации.

2. Теории интегральных навигационных систем.

3. Теории получения, обработки, а также интерпретации гидролокационной информации и ее хранения.

4. Положений механики буксируемых систем на океанских глубинах, мелководье и в речных условиях.

5. Теории геологического строения океанского дна, шельфовой зоны и русел крупных речных систем.

Все теоретические положения тщательно проверялись экспериментально на созданных под руководством и при участии автора на образцах гидролокационных систем и методиках их применения в многочисленных океанских и региональных экспедициях.

Положения, выносимые на защиту.

  1. Разработаны основные требования к построению технологий исследования дна акваторий и подводных объектов гидролокационными методами на основе сравнительного анализа технических средств подводных исследований.
  2. Разработана, теоретически обоснована и реализована на практике методика координатно-временной привязки результатов исследований дна акваторий и подводных объектов, получаемых гидролокационными методами.
  3. Разработана методика формирования исследовательских аппаратурно-программных комплексов для изучения широкого спектра подводных объектов и дна акваторий гидролокационными методами.
  4. Разработана научно обоснованная методика применения аппаратурно-программных гидролокационных комплексов для исследования дна акваторий и подводных объектов, сбора, обработки данных, и представления результатов.
  5. Созданы образцы исследовательских аппаратурно-программных гидролокационных комплексов.
  6. Разработанная технология в целом внедрена при решении всего спектра задач исследований подводных объектов и дна акваторий при выполнении работ, в том числе разнообразных контрактов, в океане, на шельфе и во внутренних водоемах.

Научная новизна работы.

Научная новизна диссертационной работы состоит в разработке и теоретическом обосновании технологии широкого спектра применения для исследования дна и подводных объектов гидролокационными методами на различных акваториях в океане, на шельфе и во внутренних водоемах, которая включает формирование исследовательских аппаратурных комплексов и организацию процесса их использования, а также процесса сбора, обработки и отображения гидролокационной информации в виде удобном для анализа специалистами.

Разработана и внедрена система сбора и обработки исследовательской информации о дне водоемов и подводных объектах, полученной гидролокационными методами, которая основана на максимальном сокращении и упрощении специализированного оригинального оборудования и программного обеспечения. Такой подход делает процесс обработки более гибким, позволяет не ограничиваться опциями, заложенными разработчиками специального программного обеспечения с одной стороны, а с другой стороны дает возможность специалистам исследователям совершенствовать пути использования и представления информации самостоятельно.

Разработана и внедрена методика составления геоморфологических схем на основе данных гидролокационной съемки, вначале вручную, а впоследствии и с использованием ПЭВМ, специализированных и стандартных пакетов программ.

Разработана и впервые использована методика обследования вертикальной поверхности напорной грани высотных плотин гидроэлектростанций с помощью гидролокатора бокового обзора, антенна которого развернута в вертикальной плоскости.

Обоснованность научных результатов, положений и выводов.

Достоверность научных результатов, положений и выводов обоснована использованием апробированных научных методов, проведением натурных испытаний, а также результатами внедрения разработанных технологий в ходе комплексных экспериментальных и плановых работ по исследованию подводных объектов и дна акваторий.

В диссертации разработана технология работ по исследованию всех основных видов подводных объектов, масштабом начиная от генеральных форм рельефа океанского дна – подводных гор - и заканчивая мезо и микроформами руслового рельефа – песчаными грядами и рифелями, а также техногенных объектов, таких как затонувшие суда и подводные лодки, контейнеры с отходами, подводные кабели и продуктопроводы, гидротехнические сооружения, дамбы и плотины ГЭС, подводные части транспортных и судостроительных сооружений.

В ходе разработки технологии предусмотрены, а при испытаниях и внедрении решены в се возможные задачи исследований, такие как картирование поверхности дна по морфологическим признакам, поиск конкретных объектов по предварительно известным данным, поиск и площадное картирование разнородных объектов на обширных акваториях и трассах, уточнение местоположения подводных объектов, определение конфигурации и положения объектов на дне или контроль их состояния.

Эти исследования в соответствии с разработкой проводились в разнообразных условиях, таких как глубоководные районы океана с глубинами до 6000м, районы континентального склона океана и внутренних морей, шельф и морское мелководье, а также внутренние водоемы начиная от озера Байкал и Великих сибирских рек и заканчивая небольшими протоками в дельте Волги шириной менее 10 метров.

Таким образом, разработанная технологии исследования дна акваторий и подводных объектов гидролокационными методами обоснована для всего диапазона подводных объектов, районов и решаемых задач. Полученные экспериментальные материалы характеризуются высоким разрешением и навигационной достоверностью.

Личный вклад автора.

Личный вклад автора состоит в определении и постановке проблемы исследований, теоретической и экспериментальной разработке конструкторских и методических решений технологии исследования дна акваторий и подводных объектов гидролокационными методами широкого спектра применения, а также в создании на основе разработанных решений и внедрении в практику морских исследований серии образцов буксируемых и бортовых гидролокационных систем «Звук», «Микросаунд», «Мезоскан», «МКС», «АП-5» и других однотипных с ними систем.

В личном планировании, организации, проведении и руководстве многочисленными прибрежно-морскими, морскими и океанскими экспедициями, а также НИОКР РАН, МЧС, МО, Минобрнауки и контрактными работами, в ходе которых исследовались и внедрялись все основные части настоящей работы.

Апробация работы.

Результаты работы многократно докладывались на Всесоюзных, Российских, отраслевых и Международных конференциях в нашей стране и за рубежом:

  1. «Технические средства освоения океана», ИО АН СССР, Геленджик, 1977, 1979, 1980, 1983, 1985, 1987, 1980.
  2. «Современные методы и средства океанологических исследований», ИО РАН, Москва, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2003, 2005, 2007, 2009.
  3. Российская научно-техническая конференция «Современное состояние, проблемы навигации и океанографии», ГНИНГИ, С.-Петербург, 1995, 1998, 2001.
  4. «Intervention/ROV», Берген (Норвегия) 1987, Сан-Диего (США), 1989 Холивуд (США) 1991
  5. «Black Sea», Варна (Болгария), 1990, 1992, 1994, 2010.
  6. «XIV Тихоокеанский научный конгресс», Хабаровск, 1979
  7. Съезд советских океанологов, Москва 1979, Севастополь 1982, Ленинград 1987
  8. Всесоюзная школа по морской геологии, ИО АН СССР, Геленджик, 1986, 1988
  9. «Х Всесоюзная акустическая конференция», Москва, 1983,
  10. «1 Всесоюзное совещание-семинар «Глубоководные системы и комплексы», Черкассы, 1986
  11. . Всесоюзное совещание «Современные методы геологических исследований», ИО АН СССР, Светлогорск, 1987.
  12. Симпозиум «Геологическая история Черного и Балтийского морей», ИО БАН, Варна, 1987.
  13. «IV конференция Проектирование и строительство объектов океанотехники», Щецин, 1987.
  14. Симпозиум «Инженерная геология шельфа и континентального склона морей и океанов мира», АН ГССР, Тбилиси, 1988.
  15. Всесоюзное совещание «Автоматизация процессов управления техническими средствами исследования Мирового океана», ГКНТ, г.Калининград, 1989
  16. Всероссийская научно-техническая конференция «Проблемы предотвращения и ликвидации чрезвычайных ситуаций на море и водных бассейнах России», МЧС России, С.-Петербург, 1995.
  17. Всероссийское совещание «Пути обеспечения надежности и безопасности подводных переходов магистральных газопроводов РАО «Газпром», ИРЦ Газпром, Самара, 1997.
  18. «Щукинские чтения», Географический факультет МГУ, 2000
  19. «Пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов», Краснодар, 2002.
  20. Научно-практическая конференция «Спасение на воде и подводные работы специального назначения», Москва, МЧС РФ, ноябрь 2006
  21. Прикладные проблемы гидроакустики и гидрофизики, СПБ, 2006, 2008, 2010
  22. 10 Международный Симпозиум по речной седиментации, 1-4 августа 2007 г., Москва
  23. Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций. IX научно-практическая конференция, Москва, 2009г

Практическая ценность работы.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.