[發明專利]節能型海洋次表層垂直剖面測量系統

有效

• 申請號: 201210289573.1
• 申請日: 2012-08-15
• 公開（公告）號: CN103591941A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 陳永華;李思忍;龔德俊;徐永平;姜靜波;倪佐濤;涂登志
• 申請（專利權）人: 中國科學院海洋研究所
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 白振宇

技術領域

本發明屬于海洋環境立體監測領域，具體地說是一種利用力矩平衡和能量守恒原理，實現對水體參數進行長期、定點、實時、立體監測的節能型海洋次表層垂直剖面測量系統。

背景技術

海洋定點觀測系統主要分錨泊浮標和潛標兩大類。錨泊浮標的研制始于第二次世界大戰以后，到20世紀70年代后期、80年代前期趨于成熟。在潛標方面，早在20世紀80年代，就開發使用了自容式潛標系統，并廣泛應用于海洋科學研究、水下工程前期調查、海洋軍事等領域。傳統上它通常由錨定的一系列串聯CTD（溫鹽深儀)、海流計（或其他觀測儀器）組成，而數據存儲方式多為自容式；這種系統的缺點是只能在離散的幾個層次上采樣，不能實現連續剖面觀測，并且組裝而成的錨系穩定性較差、投放回收難度大。為了改進上述困難，近年來有很大的技術進步，美國Woods?Hole海洋研究所最先提出具備自動升降功能的剖面觀測系統的原型設計并獲得專利，隨后將專利授權McLane公司生產商業化產品，即McLane?Moored?Profiler(MMP)。加拿大Bedford海洋研究所也設計了一種利用波浪能作為動力的自動升降剖面觀測系統，并授權Brooke海洋技術公司生產商業化產品，該系統正在擴展實時傳輸功能。但是，這些垂直剖面的連續觀測系統都不具備高度的節能技術，很難長時間在海上工作。

發明內容

本發明的目的在于提供一種節能型海洋次表層垂直剖面測量系統。該測量系統通過錨泊回收系統進行系統定位和回收，依靠潛標式主浮體上的節能傳動裝置控制剖面測量平臺的上浮和下潛，而剖面測量平臺可根據需要搭載水文、水質等傳感器，能在海面和潛標式主浮體之間進行循環升降運動，并在運動過程中進行海洋要素的采集，以節能的方式實現對海洋次表層垂直剖面要素的長期連續觀測。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

本發明包括剖面測量平臺、潛標式主浮體及錨泊回收系統，其中錨泊回收系統包括引導纜、錨泊纜、釋放器及重塊，所述潛標式主浮體內設有為潛標式主浮體提供正浮力的浮力浮球及節能傳動裝置，該節能傳動裝置包括主動的大滾筒及從動的小滾筒，所述剖面測量平臺通過引導纜與大滾筒相連，錨泊纜的一端纏繞在小滾筒上，另一端通過釋放器與重塊連接；所述大滾筒、小滾筒轉向相反，分別收放引導纜和錨泊纜，大滾筒與小滾筒所受引導纜和錨泊纜拉力的力矩相平衡；所述剖面測量平臺上分別安裝有采集密封艙及傳感器，該傳感器在剖面測量平臺隨引導纜升降的過程中對采集密封艙內采集到的海洋要素進行測量。

其中：所述潛標式主浮體的外部為保護殼體及安裝在保護殼體上的尾翼，所述浮力浮球和節能傳動裝置上下設置在保護殼體內部；所述保護殼體的一端為半球狀結構，尾翼位于另一端，保護殼體的中間部分為圓柱狀流線型結構；所述浮力浮球為多組、位于保護殼體201內的中上部，每組均通過浮球固定架固定在安裝于保護殼體內的支撐架體上；

所述大滾筒及小滾筒的兩端均設有連接定位板，兩連接定位板之間安裝有多根連接軸、與兩連接定位板構成一框架，大滾筒及小滾筒上下容置于該框架內，并分別轉動安裝在所述兩連接定位板之間，所述大滾筒及小滾筒通過一對齒輪嚙合同步轉動；所述小滾筒的小滾筒軸轉動安裝在支撐架體上，小滾筒軸為絲杠，小滾筒兩端的小滾筒端蓋為絲母、螺紋連接在所述小滾筒軸上，在大、小滾筒收放引導纜、錨泊纜的同時，節能傳動裝置整體沿小滾筒軸的軸向往復移動；

所述大滾筒包括由密封筒及通過O形密封圈密封連接在密封筒兩端的大滾筒端蓋組成的密封殼體，以及分別設置在該密封殼體內的電機、控制電路板、內支軸、重物擺，其中兩端的大滾筒端蓋的外表面均固接有外支軸，該外支軸通過大滾筒滾動軸承安裝在所述連接定位板上，任一端的外支軸上固接有大滾筒齒輪；所述內支軸的兩端分別通過內軸承轉動安裝在兩大滾筒端蓋上，重物擺懸掛在該內支軸上、并可繞內支軸的軸向中心線擺動；所述電機及控制電路板分別安裝在重物擺上，電機與控制電路板電連接，電機的輸出軸連接有齒輪，任一端的大滾筒端蓋的內表面安裝有內齒輪、與所述齒輪嚙合，電機的輸出軸在密封殼體內部的密封空間中轉動，通過齒輪與內齒輪的嚙合驅動整個大滾筒旋轉，將轉動傳遞到大滾筒的外部；