卫星跟踪表层漂流浮标水帆的无滑脱控制方法技术

本发明专利技术属于海洋监测技术领域，提供了卫星跟踪表层漂流浮标水帆的无滑脱控制方法。首先，对于帆面、帆筋、帆骨和牵引绳等基本部件，通过选用低密度材料和设计可调节重量的挂环进行零浮力调节，保持水帆水中冗余重量为水帆空气中重量的5％左右，实现零浮力控制；其次，通过在圆筒形帆体上设置水母状绒毛，在帆体内部的支撑性帆骨上加设水母状绒毛挂片，以及多节帆体和十字交叉径向孔洞的设计，实现无滑脱控制。该型水帆比国内外同类产品的无滑脱效果提高了50％左右，明显改善了观测效果。

【技术实现步骤摘要】
卫星跟踪表层漂流浮标水帆的无滑脱控制方法
本专利技术属于海洋监测
，尤其涉及用于海面漂流浮标的水帆。
技术介绍
卫星跟踪海表漂流浮标是国际海洋学调查研究中普遍使用的仪器设备，是典型的拉格朗日式海流观测，主要进行海洋表层流的观测，其测流的滞后性问题是最突出的，从第一个漂流浮标布放至今，始终没能得到圆满的解决。不过有一点大家是公认的,那就是水帆对改善海流的感应结果起了很大的作用。水帆又名海流板，是漂流浮标的重要部件，主要提供系统漂移的动力，被测层水流作用于水帆产生拖曳力，带动水面的浮标体漂移，然后通过浮标体内部封装的定位传输模块来发送定位数据。过去的水帆通常采用伞式海流板，伞式海流板之所以广泛的被采纳是由于使用了成本低、重量轻和质地细密的伞布，为布放前的包装和运输都提供了良好的条件，还因为只要伞状板和标体的联线长度控制适度，可以不影响标体在垂直方向上对波浪的感应。它的缺点是布放难，伞布始终处于撑开状态是很难做到的。有的甚至从布放开始,伞布的联线始终绞在一起,从未张开过。但尽管如此，伞状海流板还是有人在用,它的布放深度通常在30m水深以上。目前广泛使用的是圆柱式水帆，其布放伸展较较伞式水帆有了较大的改善，但测流的滞后性却仍然十分显著。目前全球正在观测中的这类漂流浮标不完全统计就有4000多个，但这些浮标的观测效果存在着明显的滞后，大量实验表明，当流速为1节流左右时，滞后达10％左右；当流速为2节流左右时，滞后达15％左右；当流速为3节流左右时，滞后达25％左右。这种滞后，严重影响了观测准确性，且难以有效校准。所以，有必要对其采取专利技术措施，有效减小滞后。大量试验表明，影响漂流浮标漂流滞后的主要因素之一是漂流浮标水帆的浮力控制，过轻下沉不到预定水层达不到观测效果，过重则被水拖曳时易于疏离而表现出滞后，最佳是和观测水层的水密度完全一致，但是，观测水层的垂直变化不是均匀的，且在漂行的过程中会有一定的变化，要求漂流浮标水帆与观测水层的水密度达到真正的完全一致是困难的，即使达到了一致也难以使水帆自然有效的伸展开。所以，对漂流浮标水帆进行浮力控制的关键在于：在保持整个水帆零浮力控制的基础上，根据观测水层密度的变化范围给出重量冗余的范围。这样既保证了整个水帆的展开，又最大限度的抑制了由于水帆重量引起的漂流滞后。这些，在以往的文献、专利技术专利以及产品说明书中等都没有出现过。大量试验表明，影响漂流浮标漂流滞后的主要因素之二是漂流浮标水帆的无滑脱控制。通过大量的现场观察试验，自然界中漂流无滑脱效果最好的例子就是水母，仿水母的水帆制造是本专利技术的重要启发。然而，完全的仿水母水帆在操作使用中比较麻烦，且成本高、体积变化控制困难。所以，我们将易操作使用的圆筒形帆体和防滑脱的水母状绒毛相结合，不仅在圆筒形帆体上设置水母状绒毛，而且在帆体内部的支撑性帆骨上加设水母状绒毛挂片，从而有效降低了水帆的漂流滑脱。这种通过水母状绒毛及挂片降低水帆漂流滑脱的措施，在以往的文献、专利技术专利以及产品说明书中等都没有出现过。至于水帆的分节与对径孔洞，乃是为防止帆体中部因拖曳收缩而增大滑脱，必须增加中部支撑所致，分节的多少则有赖于观测水层的厚度，不是一层不变。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种明显改善漂流浮标测流滞后性缺陷的水帆。漂流浮标水帆，包括帆面、帆筋、帆骨和牵引绳等基本部件，水帆材料分别选用低于或接近海水密度的材料，确保整个帆体重量不大于相应浮力。进一步，由于观测水体一般情况下都是下层水比上层水密度高，为保持水帆顺利向下伸展而又不产生过多冗余重量，设计制作可调节重量的挂环进行零浮力调节，保持水帆水中冗余重量为水帆空气中重量的5％左右。进一步，将易操作使用的圆筒形帆体和防滑脱的水母状绒毛相结合，不仅在圆筒形帆体上设置水母状绒毛，而且在帆体内部的支撑性帆骨上加设水母状绒毛挂片。进一步，为防止帆体中部因拖曳收缩而增大滑脱，增加中部支撑，从而将水帆主体至少分为2节，并设置径向相对的孔洞，使得每一节水帆主体的水帆布料上的2个孔洞之间的连线与相邻一节水帆主体的水帆布料上的两个孔洞之间的连线垂直。附图说明图1为漂流浮标水帆的结构示意图。具体实施方式参见图1，本实施例的漂流浮标水帆，包括挂环3、牵引绳4和水帆主体，所述牵引绳4一端连接挂环3，另一端连接水帆主体，所述水帆主体为圆筒形，所述水帆主体包括筒状的水帆布料1以及支撑于水帆布料内部的支撑架2，所述水帆主体的水帆布料上具有多个孔洞5。水帆布料和支撑架的设计可方便运输和保证水帆在海水中呈展开状态。孔洞可防止水帆发生曲卷变形，除了孔洞以外的实体部分决定水帆对海流的感应效果，决定水帆随着被测海流同步漂移的准确性。所述水帆主体分为7节，每节长度92cm，直径92cm，总长6.44m；孔洞直径为45cm；水帆主体上下两端及每两节水帆主体的连接部位分别设置一个环形的支撑架。所述水帆的挂环被设计用来保持水帆顺利的向下伸展并调节整个水帆的重量，须保持水帆水中冗余重量为水帆空气中重量的5％左右。所述水帆的每一节水帆主体的水帆布料上设有2个沿径向相对的孔洞。每一节水帆主体的水帆布料上的两个孔洞之间的连线与相邻一节水帆主体的水帆布料上的两个孔洞之间的连线垂直。所述骨架材料为PPR聚丙烯无规共聚物，水帆布料为尼龙布。水帆布料需要有很好的亲水性，促进水帆与海水同速前进，本实施例中，水帆材料设计为尼龙布，除了亲水性良好外，还具有组织坚固、耐磨损、耐撕裂、易安装绒毛等特点。所述水帆的圆筒形帆体上设置有绒毛结构，而且在帆体内部的支撑性帆骨上也加设水母状绒毛挂片，可显著降低水帆与海水的无滑脱。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.漂流浮标水帆的零浮力控制方法，其特征在于：(1)水帆材料的选择，包括帆面、帆筋、帆骨和牵引绳等基本部件，分别选用低于或接近海水密度的材料，确保整个帆体重量不大于相应浮力；(2)水帆整体的零浮力控制，由于观测水体一般情况下都是下层水比上层水密度高，为保持水帆顺利向下伸展而又不产生过多冗余重量，设计制作可调节重量的挂环进行零浮力调节，保持水帆水中冗余重量为水帆空气中重量的5％左右。

【技术特征摘要】
1.漂流浮标水帆的零浮力控制方法，其特征在于：(1)水帆材料的选择，包括帆面、帆筋、帆骨和牵引绳等基本部件，分别选用低于或接近海水密度的材料，确保整个帆体重量不大于相应浮力；(2)水帆整体的零浮力控制，由于观测水体一般情况下都是下层水比上层水密度高，为保持水帆顺利向下伸展而又不产生过多冗余重量，设计制作可调节重量的挂环进行零浮力调节，保持水帆水中冗余重量为水帆空气中重量的5％左右。2.漂...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡筱敏，熊学军，王鹏，云升军，罗东红，李志刚，
申请(专利权)人：熊学军，
类型：发明
国别省市：山东,37