一种多功能波浪能剖面浮标系统技术方案

本发明专利技术涉及海洋检测设备领域，尤其是一种多功能波浪能剖面浮标系统。其包括:浮球、浮标平台、钢缆、上触发块、下触发块和锚块，所述浮标平台包括支撑柱、隔离架、大浮块、主支撑板、钢缆单/双向控制单元、杠杆单元、同心限位单元。它具有高灵敏性、防误触发设计、防磨损设计，可以在外动力的驱动下，通过向下/上推动切换板，使钢缆处于单/双向两种工作模式，进而实现整个剖面浮标平台在波浪能作用下沿钢缆进行上下剖面运动的目的，可以在波浪的作用下，沿钢缆上下运动，往复不断，可搭载不同类型的传感器，完成海洋三维剖面参数测量，布放/回收方便、搭载(负载)能力强、不消耗电源、既可锚定也可漂流工作。

A Multifunctional Wave Energy Profile Buoy System

The invention relates to the field of marine detection equipment, in particular to a multi-functional wave energy profile buoy system. The buoy platform comprises a buoy, a buoy platform, a steel cable, an upper trigger block, a lower trigger block and an anchor block. The buoy platform comprises a support column, an isolator, a large float block, a main support plate, a single/two-way control unit of a steel cable, a lever unit and a concentric limit unit. It has high sensitivity, error-proof trigger design and wear-proof design. Driven by external power, it can push the switch plate downward/upward, so that the cable can work in two modes: one-way and two-way. Then the whole section buoy platform can move up and down along the cable under the action of wave energy. It can move up and down along the cable continuously under the action of wave. It can carry different types of sensors to complete the measurement of ocean three-dimensional profile parameters. It is easy to deploy/recover, has strong carrying capacity (load), does not consume power, can anchor or drift.

【技术实现步骤摘要】
一种多功能波浪能剖面浮标系统
本专利技术涉及海洋检测设备领域，尤其是一种多功能波浪能剖面浮标系统。
技术介绍
海洋参数信息的有效获取是我们认知海洋进而经略海洋的基本前提。而利用剖面观测平台搭载相应传感器进行海洋剖面三维观测是获取海洋信息的重要手段。目前常用的剖面观测平台包括潜标、Glider、Argo浮标等。其中，潜标为获取不同深度的海洋参数信息，往往需要在不同深度的钢缆上挂载相应传感器，导致其成本极高(达上千万元)，且一般只能锚定工作，更不易布放和回收；Glider、Argo浮标虽具备一定的海洋剖面参数高分辨获取能力，但搭载(负载)能力十分有限，面对海洋多参数(水文、生化、动力等参数)同步观测的应用需求时存在局限，同时在开展海洋上混合层时变化或日变化研究时也无法满足对剖面参数超高时空分辨的观测要求，而且在近海海域几十米甚至更浅水深工作时也会遇到困难。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述问题，提供了一种多功能波浪能剖面浮标系统，它一方面解决了小驱动力作用下单/双向状态无法正常切换的问题，即具有高灵敏性；一方面解决了恶劣海况下单/双向状态切换控制部件的误触发问题，即具有防误触发设计；再一方面解决了高频次剖面连续工作的严重磨损问题，即具有防磨损设计。可以在波浪的作用下，浮标平台沿钢缆上下运动，往复不断，可搭载不同类型的传感器，完成海洋三维剖面参数测量，布放/回收方便、搭载(负载)能力强、不消耗电源、既可锚定也可漂流工作、工作深度从几米至几百米、且能获取长时间序列、超时空高分辨率剖面信息，其采用的技术方案如下：一种多功能波浪能剖面浮标系统，其特征在于，包括:浮球、浮标平台、钢缆、上触发块、下触发块和锚块，所述浮标平台包括支撑柱、隔离架、大浮块、主支撑板、钢缆单/双向控制单元、杠杆单元、同心限位单元，所述隔离架和支撑柱构成一可搭载各种传感器的搭载平台，所述浮球与钢缆的顶端相连接，所述锚块与钢缆的底端相连接，所述上触发块固定于钢缆上并靠近浮球，所述下触发块固定于钢缆上并靠近锚块，所述隔离架固接于支撑柱上，所述主支撑板为两块，固定安装于隔离架上；所述大浮块可拆卸对称连接于隔离架左右两侧上，所述钢缆单/双向控制单元、杠杆单元和同心限位单元设置于两主支撑板之间，所述钢缆穿过同心限位单元和钢缆单/双向控制单元，由钢缆单/双向控制单元控制钢缆可双向运动或仅可单向运动，所述浮标平台完全浸没于海水中所受的浮力大于其自重。在上述技术方案基础上，所述钢缆单/双向控制单元包括基板、契形框、卡轮、卡轮框、切换板和卡块，所述切换板、卡轮框、契形框和基板由前至后依次排列，所述契形框固接于基板上，所述契形框具有导向槽，所述导向槽上宽下窄，所述卡轮框滑动连接于契形框上，可相对契形框上下滑动；所述卡轮框具有与导向槽等数量的框槽，框槽之间由横板分隔，所述卡轮位于导向槽和框槽中，每个导向槽中具有两个卡轮，所述切换板与卡轮框相固接，所述切换板下部两侧各具有一条弹性条，所述弹性条的尾端均具有一三角形凸起，所述卡块为两个，固定安装于基板上；所述卡块具有止挡弹性条三角形凸起的凸起部，所述凸起部为三角形，顶面和底面均为斜面；所述三角形凸起的顶面和底面均为斜面，所述杠杆单元包括杠杆、杠杆架、转轴和连接块，所述连接块固定安装于切换板上，所述杠杆与连接块相固接，所述杠杆架的两端分别与两主支撑板转动连接，所述转轴连接于杠杆架上，所述杠杆的两端开设有安装通孔，所述安装通孔的孔径大于转轴的直径，所述转轴穿过杠杆的安装通孔，所述基板与主支撑板相固接，所述杠杆架、转轴、同心限位单元均为两个，两同心限位单元分设于钢缆单/双向控制单元上下两侧，两杠杆架分设于杠杆的上下两端处。在上述技术方案基础上，所述杠杆架由左横杆部、右横杆部和U形臂一体构成，所述左横杆部与左侧主支撑板转动连接，所述右横杆部与右侧主支撑板转动连接，转轴连接于U形臂上，所述左横杆部和右横杆部的轴线重合，所述转轴的轴线与左横杆部的轴线平行但不重合，钢缆穿过U形臂和转轴围成的闭合区域。在上述技术方案基础上，所述同心限位单元包括：上安装框、下安装框、支撑块、固定板、第一销轴、第一滚筒、第二销轴和第二滚筒，所述上安装框、下安装框、支撑块通过螺栓由上至下依次固接于一起，所述支撑块与主支撑板相固接，所述第一销轴固定安装于上安装框上，所述第一销轴为两条，平行布设；所述第一滚筒套装于第一销轴上，所述第二销轴固定安装于下安装框上，所述第二销轴为两条，平行布设；所述第二滚筒套装于第二销轴上，所述第一销轴的轴线与第二销轴的轴线相垂直，所述固定板的底部通过螺栓与下安装框相固接，固定板的头端与上安装框相卡接，所述钢缆穿于两第一滚筒之间及两第二滚筒之间，所述支撑块通过螺栓与主支撑板相固接。在上述技术方案基础上，所述钢缆单/双向控制单元还包括等高柱和螺钉，所述基板的两侧处开设有螺纹孔，所述契形框的两侧处开设有通孔，所述卡轮框和切换板的两侧处开设有长条形限位槽，所述等高柱具有中空的头部和杆部，所述等高柱的杆部依次穿过切换板上的长条形限位槽、卡轮框上的长条形限位槽和契形框上的通孔，所述螺钉穿入等高柱中并与基板上的螺纹孔螺纹连接，所述螺钉的螺头压紧等高柱的头部，所述卡轮被夹于基板和切换板之间且卡轮的前端面与切换板的后端面之间具有间隙。在上述技术方案基础上，当切换板处于向下最大行程处时，卡轮夹于导向槽底边和框槽顶边之间，此时导向槽的底边、与导向槽对应的框槽的顶边及导向槽的两侧边围成一上宽下窄的区域，所述区域的高度大于卡轮的直径，两卡轮位于区域的最底部处时，两卡轮之间的最近距离小于钢缆的直径，两卡轮位于区域的最顶部处时，两卡轮之间的最近距离大于钢缆的直径。在上述技术方案基础上，所述杠杆单元还包括调节浮块，所述调节浮块固定安装于杠杆上，所述调节浮块密度小于水，所述调节浮块在水中提供的净浮力F净(浮块)与杠杆架在水中的净重力G净(杠杆架)及杠杆在水中的净重力G净(杠杆)三者之间的关系为：F净(浮块)＝G净(杠杆)+2G净(杠杆架)。在上述技术方案基础上，还包括小浮块，其可拆卸连接于浮标平台的前侧面和后侧面遮挡钢缆单/双向控制单元、杠杆单元、同心限位单元。本专利技术具有如下优点：一方面解决了小驱动力作用下单/双向状态无法正常切换的问题，即具有高灵敏性；一方面解决了恶劣海况下单/双向状态切换控制部件的误触发问题，即具有防误触发设计；再一方面解决了高频次剖面连续工作的严重磨损问题，即具有防磨损设计，可以在外动力的驱动下，通过向下/上推动切换板，使钢缆处于单/双向两种工作模式，进而实现整个剖面浮标平台在波浪能作用下沿钢缆进行上下剖面运动的目的。可以在波浪的作用下，浮标平台沿钢缆上下运动，往复不断，可搭载不同类型的传感器，完成海洋三维剖面参数测量，布放/回收方便、搭载(负载)能力强、不消耗电源、既可锚定也可漂流工作、工作深度从几米至几百米、且能获取长时间序列、超时空高分辨率剖面信息。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。图1：本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能波浪能剖面浮标系统，其特征在于，包括:浮球(6)、浮标平台(500)、钢缆(7)、上触发块(87‑1)、下触发块(87‑2)和锚块(9)，所述浮标平台(500)包括支撑柱(50)、隔离架(51)、大浮块(52)、主支撑板(80)、钢缆单/双向控制单元(100)、杠杆单元(200)、同心限位单元(300)，所述隔离架(51)和支撑柱(50)构成一可搭载各种传感器的搭载平台，所述浮球(6)与钢缆的顶端相连接，所述锚块(9)与钢缆的底端相连接，所述上触发块(87‑1)固定于钢缆上并靠近浮球(6)，所述下触发块(87‑2)固定于钢缆上并靠近锚块(9)，所述隔离架(51)固接于支撑柱(50)上，所述主支撑板(80)为两块，固定安装于隔离架(51)上；所述大浮块(52)可拆卸对称连接于隔离架(51)左右两侧上，所述钢缆单/双向控制单元(100)、杠杆单元(200)和同心限位单元设置于两主支撑板(80)之间，所述钢缆(7)穿过同心限位单元(300)和钢缆单/双向控制单元(100)，由钢缆单/双向控制单元(100)控制钢缆可双向运动或仅可单向运动，所述浮标平台(500)完全浸没于海水中所受的浮力大于其自重。...

【技术特征摘要】
1.一种多功能波浪能剖面浮标系统，其特征在于，包括:浮球(6)、浮标平台(500)、钢缆(7)、上触发块(87-1)、下触发块(87-2)和锚块(9)，所述浮标平台(500)包括支撑柱(50)、隔离架(51)、大浮块(52)、主支撑板(80)、钢缆单/双向控制单元(100)、杠杆单元(200)、同心限位单元(300)，所述隔离架(51)和支撑柱(50)构成一可搭载各种传感器的搭载平台，所述浮球(6)与钢缆的顶端相连接，所述锚块(9)与钢缆的底端相连接，所述上触发块(87-1)固定于钢缆上并靠近浮球(6)，所述下触发块(87-2)固定于钢缆上并靠近锚块(9)，所述隔离架(51)固接于支撑柱(50)上，所述主支撑板(80)为两块，固定安装于隔离架(51)上；所述大浮块(52)可拆卸对称连接于隔离架(51)左右两侧上，所述钢缆单/双向控制单元(100)、杠杆单元(200)和同心限位单元设置于两主支撑板(80)之间，所述钢缆(7)穿过同心限位单元(300)和钢缆单/双向控制单元(100)，由钢缆单/双向控制单元(100)控制钢缆可双向运动或仅可单向运动，所述浮标平台(500)完全浸没于海水中所受的浮力大于其自重。2.根据权利要求1所述的一种多功能波浪能剖面浮标系统，其特征在于：所述钢缆单/双向控制单元(100)包括基板(1)、契形框(2)、卡轮(21)、卡轮框(3)、切换板(4)和卡块(10)，所述切换板(4)、卡轮框(3)、契形框(2)和基板(1)由前至后依次排列，所述契形框(2)固接于基板(1)上，所述契形框(2)具有导向槽(20)，所述导向槽(20)上宽下窄，所述卡轮框(3)滑动连接于契形框(2)上，可相对契形框(2)上下滑动；所述卡轮框(3)具有与导向槽(20)等数量的框槽(30)，框槽(30)之间由横板(32)分隔，所述卡轮(21)位于导向槽(20)和框槽(30)中，每个导向槽(20)中具有两个卡轮(21)，所述切换板(4)与卡轮框(3)相固接，所述切换板(4)下部两侧各具有一条弹性条(40)，所述弹性条(40)的尾端均具有一三角形凸起(41)，所述卡块(10)为两个，固定安装于基板(1)上；所述卡块(10)具有止挡弹性条(40)三角形凸起(41)的凸起部，所述凸起部为三角形，顶面和底面均为斜面；所述三角形凸起(41)的顶面和底面均为斜面，所述杠杆单元(200)包括杠杆(82)、杠杆架(83)、转轴(84)和连接块，所述连接块固定安装于切换板(4)上，所述杠杆(82)与连接块相固接，所述杠杆架(83)的两端分别与两主支撑板(80)转动连接，所述转轴(84)连接于杠杆架上，所述杠杆(82)的两端开设有安装通孔(82a)，所述安装通孔(82a)的孔径大于转轴(84)的直径，所述转轴(84)穿过杠杆(82)的安装通孔(82a)，所述基板(1)与主支撑板(80)相固接，所述杠杆架(83)、转轴(84)、同心限位单元(300)均为两个，两同心限位单元(300)分设于钢缆单/双向控制单元(100)上下两侧，两杠杆架(83)分设于杠杆(82)的上下两端处。3.根据权利要求2所述的一种多功能波浪能剖面浮标系统，其特征在于：所述杠杆架(83)由左横杆部(83-1)、右横杆部(83-2)和U形臂(83-3)一体构成，所述左横杆部(83-1)与左侧主支撑板(80)转动连接，所述右横杆部(83-2)与右侧主支撑板(80)转动连接，转轴(84)连接于U形臂(83-3)上，所述左横杆部(83-1)和右横杆部(83-2)的轴线重合，所述转轴(84)的轴线与左横杆部(83-1)的轴线平行但不重合，钢缆(7)穿过U形臂和转轴(84)围成的闭合区域。4.根据权利要求2所述的一种多功能波浪能剖面浮标系统，其特征在于：所述同心限位单元(300)包括：上安装框(88-1)、下安装框(88-2)、支撑块(88-3)、固定板(88-4)、第一销轴(88-5)、第一滚筒(88-6)、第二销轴(88-7)和第二滚筒(88-8)，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨杰，于方杰，陈戈，马纯永，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37