一种深远海全自主海洋环境监测浮标制造技术

本发明专利技术公开一种深远海全自主海洋环境监测浮标，包括浮体、潜体和连接浮体与潜体的垂直的支柱，浮体上部布置有风速传感器、风向传感器、卫星天线及太阳能电池板；潜体内腔中布置有发电机、一对啮合齿轮、集控中心、蓄电池、GPS模块、配电板、主机和集线器；支柱为中空柱体，支柱的中腔中是垂直的齿轮轴，齿轮轴上部分的旁侧固定连接位于海面位置的测量面板，测量面板表面分布有波浪测量传感器，齿轮轴下端伸进潜体内连接一对啮合齿轮，一对啮合齿轮连接发电机；潜体外的四周均匀布置个螺旋桨，每个螺旋桨均通过一个主机轴连接一个主机，能实现全天候作业和高精度定点测量，具有优良的稳性和耐波性，具有自扶正功能。

【技术实现步骤摘要】
一种深远海全自主海洋环境监测浮标
本专利技术涉及海洋环境监测
，具体涉及一种能自主控制的适用于深海远海的海洋环境监测浮标。
技术介绍
随着海洋技术的发展和人们对海洋资源的不断开发，对海浪参数的监测就显得尤为重要。目前，对近海岸、中远程海浪的监测多采用测波浮标，测波浮标由锚系系统固定于海底，在海上通过传感器采集数据，然后把采集到的数据传送到岸上，在岸上用计算机对数据进行处理，反演海洋参数。这种测波浮标存在的缺陷是:一是由于以锚定方式固定，使得其在深海远海的测量受到很大的限制，不适用于深海和距离海岸太远的区域，二是由于受到波浪力作用，很难做到高精度的定点观测；三是安装运输困难，可利用率低，回收困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型的深远海全自主海洋环境监测浮标，该浮标可适用于深海远海的定点海洋环境监测，能高精度的定点观测，实现高效、自主、全天候作业的功倉泛。本专利技术通过以下技术方案予以实现:包括浮体、潜体和连接浮体与潜体的垂直的支柱，浮体位于海面之上且靠近海面，潜体位于海面之下且远离海面，浮体上部布置有风速传感器、风向传感器、卫星天线及太阳能电池板；潜体为一个中空的密封腔体，潜体内腔中布置有发电机、一对哨合齿轮、集控中心、蓄电池、GPS模块、配电板、主机和集线器；支柱为中空柱体，支柱的中腔中是垂直的齿轮轴，齿轮轴上部分的旁侧固定连接位于海面位置的测量面板，测量面板表面分布有波浪测量传感器，测量面板的运动与支柱不干涉，齿轮轴下端伸进潜体内连接一对啮合齿轮，一对啮合齿轮连接发电机；潜体外的四周均匀布置个螺旋桨，每个螺旋桨均通过一个主机轴连接一个主机，太阳能电池板和发电机分别电连接蓄电池,蓄电池通过配电板分别电连接集控中心、GPS模块、主机、风向传感器、风速传感器以供电；波浪测量传感器、GPS模块、主机、风向传感器、风速传感器分别通过集线器连接集控中心，集控中心通过卫星天线将数据发送到岸基控制中心。本专利技术与现有测波浮标相比，具有以下优点: 1、本专利技术不仅可以利用浮体上面的太阳能电池板采集太阳能，而且还可以利用测量面板与发电机采集波浪能，从而实现了全天候作业，克服现有测波浮标工作区域受限和工作效率低的缺点。2、基于波浪理论相关知识，波浪的强度是随着水深成快速下降，基本在0.5倍波长的深度区域波浪强度基本为零，本专利技术中支柱的长度为当地平均波长的0.5倍，此时潜体处于平静的水域，能够有效地减小其受波浪的影响。3、本专利技术中潜体上布置的四个螺旋桨可根据实时的GPS坐标与岸基控制中心提供的需要测量海区的经纬度信息对比，当出现位置偏移时，控制中心向四个电机发送控制信号，通过控制四个螺旋桨的旋转从而使浮标恢复到预定位置，以实现浮标的高精度定点测量。4、本专利技术由于大部分的重量集中在潜体，因此重心低，具有优良的稳性和耐波性，可实现高海况下的作业，具有自扶正功能。【附图说明】图1本专利技术的主视图； 图2是图1的俯视图； 图3是图2的A-A剖视图； 图4是图3的B-B剖视图； 图5是本专利技术的电路不意图； I一浮体，2—支柱，3—潜体，4一螺旋桨，5—测量面板，6—齿轮轴，7—轴承，8—啮合齿轮，9一主机轴，10—主机，11一蓄电池，12—发电机，13—GPS模块,14一集控中心，15一配电板，16—卫星天线，17—风向传感器，18—风速传感器，19一波浪测量传感器，20—集线器，21 一太阳能电池板，22一海面。【具体实施方式】参见图1、图2、图3和图4，本专利技术包括浮体I和潜体3、连接浮体I和潜体3的支柱2，浮体I位于海面22之上且靠近海面22，浮体I采用纵剖面为弓形或者改良弓形的柱体；潜体3位于海面22之下，远离海面22，潜体3为一个中空的密封腔体，纵截面为扁平状，横截面为圆形。浮体I和潜体3之间垂直连接支柱2，支柱2为中空柱体，在支柱2的中腔中是垂直的齿轮轴6，齿轮轴6上部分的旁侧固定连接测量面板5，测量面板5为一平板，位于海面22的位置，在测量面板5表面分布波浪测量传感器19，可测量各种波浪，海流等信息。可在靠近浮体I处的支柱2侧面设有开口，将测量面板5通过开口与支柱2内部的齿轮轴6连接在一起，使测量面板5的运动不受支柱2干涉，测量面板5的运动角度大小为 60。 -180。。在支柱2的内部高压加注黄油等固体润滑剂，并在支柱2的上部分和下端均安装轴承7，用橡胶环等密封装置密封。齿轮轴6下端伸进潜体3内部，并且连接位于潜体3内的一对啮合齿轮8，一对啮合齿轮8连接位于潜体3内的发电机12，一对啮合齿轮8的减速比为1:5-10。浮体I的上部布置风速传感器18、风向传感器17、卫星天线16及太阳能电池板21等设备。太阳能电池板21可固定在浮体I的上表面上，其余设备均通过支架固定在浮体I上。浮体I的表面积主要根据布置设备，特别是太阳能电池板21的效率来确定。在潜体3内，除了一对啮合齿轮8和发电机12外，还布置有集控中心14、蓄电池11、GPS模块13、配电板15、主机10和集线器20等设备，潜体3内部多余空间全部采用小重度浮力材料填充，可大幅度地提高了破损时的抗沉性，为在破损条件下维持工作能力提供了支撑。在潜体3外的四周均匀布置4个螺旋桨4，每个螺旋桨4均通过主机轴9连接潜体3内的一个主机10，由4个主机10通过相应的4个主机轴9带动相应的4个螺旋桨4转动。浮体1、支柱2和潜体3均采用轻质材料，例如:碳纤维复合材料，铝合金等。参见图5，太阳能电池板21和发电机12分别电连接蓄电池11，波浪作用作用在测量面板5，测量面板5带动齿轮轴6从而驱动发电机12发电，给蓄电池11充电，太阳能电池板21也给蓄电池11充电。蓄电池11通过配电板15分别电连接集控中心14、GPS模块13、主机10、风向传感器17、风速传感器18,向各部分供电。同时GPS模块13、主机10、风向传感器17、风速传感器18等产生的反馈或测量的数据分别通过集线器20输入到集控中心14，波浪测量传感器19也通过集线器20将测量的数据输入到集控中心14，集控中心14对收到的数据进行分析、处理、保存，集控中心14同时可利用卫星天线16将数据发送到岸基控制中心，所有的测量数据可通过集控中心14处理并通过卫星发送到岸基控制中心。本专利技术利用浮体I上面的太阳能电池板21采集太阳能，利用测量面板5与发电机12采集波浪能，实现全天候作业。同时基于波浪理论相关知识，波浪的强度是随着水深成快速下降，基本在0.5波长的深度区域波浪强度基本为零，因此将支柱2的上下高度即长度设计为测量海域平均波长的0.5-2倍，使潜体3处于平静的水域，能够有效的减小其受波浪的影响。将岸基控制中心提供的需要测量海区的经纬度信息与GPS模块13提供的位置坐标对比，控制主机10带动潜体3上布置的4个螺旋桨4旋转，当出现位置偏移时，通过4个螺旋桨4的旋转使浮标I恢复到预定位置，实现自主定位以及高精度定点测量。通过合理选择支柱高度和对潜体螺旋桨的实时控制，实现浮标的定点测量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深远海全自主海洋环境监测浮标，包括浮体（1）、潜体（3）和连接浮体（1）与潜体（3）的垂直的支柱（2），浮体（1）位于海面之上且靠近海面，潜体（3）位于海面之下且远离海面，其特征是：浮体（1）上部布置有风速传感器（18）、风向传感器（17）、卫星天线（16）及太阳能电池板（21）；潜体（3）为一个中空的密封腔体，潜体（3）内腔中布置有发电机（12）、一对啮合齿轮（8）、集控中心（14）、蓄电池（11）、GPS模块（13）、配电板（15）、主机（10）和集线器（20）；支柱（2）为中空柱体，支柱（2）的中腔中是垂直的齿轮轴（6），齿轮轴（6）上部分的旁侧固定连接位于海面位置的测量面板（5），测量面板（5）表面分布有波浪测量传感器（19），测量面板（5）的运动与支柱（2）不干涉；齿轮轴（6）下端伸进潜体（3）内连接一对啮合齿轮（8），一对啮合齿轮（8）又连接发电机（12）；潜体（3）外的四周均匀布置4个螺旋桨（4），每个螺旋桨（4）均通过一个主机轴（9）连接一个主机（10），太阳能电池板（21）和发电机（12）分别电连接蓄电池（11），蓄电池（11）通过配电板（15）分别电连接集控中心（14）、GPS模块（13）、主机（10）、风向传感器（17）、风速传感器（18）以供电；波浪测量传感器（19）、GPS模块（13）、主机（10）、风向传感器（17）、风速传感器（18）分别通过集线器（20）连接集控中心（14），集控中心（14）通过卫星天线（16）将数据发送到岸基控制中心。...

【技术特征摘要】
1.一种深远海全自主海洋环境监测浮标，包括浮体(I )、潜体(3)和连接浮体(I)与潜体(3)的垂直的支柱(2)，浮体(I)位于海面之上且靠近海面，潜体(3)位于海面之下且远离海面，其特征是:浮体(I)上部布置有风速传感器(18)、风向传感器(17)、卫星天线(16)及太阳能电池板(21);潜体(3)为一个中空的密封腔体，潜体(3)内腔中布置有发电机(12)、一对啮合齿轮(8)、集控中心(14)、蓄电池(11)、GPS模块(13)、配电板(15)、主机(10)和集线器(20);支柱(2)为中空柱体，支柱(2)的中腔中是垂直的齿轮轴(6)，齿轮轴(6)上部分的旁侧固定连接位于海面位置的测量面板(5)，测量面板(5)表面分布有波浪测量传感器(19)，测量面板(5)的运动与支柱(2)不干涉；齿轮轴(6)下端伸进潜体(3)内连接一对啮合齿轮(8)，一对啮合齿轮(8)又连接发电机(12);潜体(3)外的四周均匀布置4个螺旋桨(4)，每个螺旋桨(4)均通过一个主机轴(9)连接一个主机(10)，太阳能电池板(21)和发电机(12)分别电连接蓄电池(11)，蓄电池(11)通过配电板(15)分别电连接集控中心(14)、GPS模块(13)、主机(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海通，杨松林，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：