[發(fā)明專利]一種多功能波浪能剖面浮標系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811475281.0
• 申請日: 2018-12-04
• 公開（公告）號: CN109572936B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發(fā)明（設計）人: 楊杰;于方杰;陳戈;馬純永
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: B63B22/00
• 分類號: B63B22/00
• 代理公司: 青島鼎丞智佳知識產權代理事務所(普通合伙) 37277
• 代理人: 曲志乾

1.一種多功能波浪能剖面浮標系統(tǒng)，其特征在于，包括:浮球（6）、浮標平臺（500）、鋼纜（7）、上觸發(fā)塊（87-1）、下觸發(fā)塊（87-2）和錨塊（9），所述浮標平臺（500）包括支撐柱（50）、隔離架（51）、大浮塊（52）、主支撐板（80）、鋼纜單/雙向控制單元（100）、杠桿單元（200）、同心限位單元（300），所述隔離架（51）和支撐柱（50）構成一可搭載各種傳感器的搭載平臺，所述浮球（6）與鋼纜的頂端相連接，所述錨塊（9）與鋼纜的底端相連接，所述上觸發(fā)塊（87-1）固定于鋼纜上并靠近浮球（6），所述下觸發(fā)塊（87-2）固定于鋼纜上并靠近錨塊（9），所述隔離架（51）固接于支撐柱（50）上，所述主支撐板（80）為兩塊，固定安裝于隔離架（51）上；所述大浮塊（52）可拆卸對稱連接于隔離架（51）左右兩側上，所述鋼纜單/雙向控制單元（100）、杠桿單元（200）和同心限位單元設置于兩主支撐板（80）之間，所述鋼纜（7）穿過同心限位單元（300）和鋼纜單/雙向控制單元（100），由鋼纜單/雙向控制單元（100）控制鋼纜可雙向運動或僅可單向運動，所述浮標平臺（500）完全浸沒于海水中所受的浮力大于其自重，所述鋼纜單/雙向控制單元（100）包括基板（1）、楔形框（2）、卡輪（21）、卡輪框（3）、切換板（4）和卡塊（10），所述切換板（4）、卡輪框（3）、楔形框（2）和基板（1）由前至后依次排列，所述楔形框（2）固接于基板（1）上，所述楔形框（2）具有導向槽（20），所述導向槽（20）上寬下窄，所述卡輪框（3）滑動連接于楔形框（2）上，可相對楔形框（2）上下滑動；所述卡輪框（3）具有與導向槽（20）等數(shù)量的框槽（30），框槽（30）之間由橫板（32）分隔，所述卡輪（21）位于導向槽（20）和框槽（30）中，每個導向槽（20）中具有兩個卡輪（21），所述切換板（4）與卡輪框（3）相固接，所述切換板（4）下部兩側各具有一條彈性條（40），所述彈性條（40）的尾端均具有一三角形凸起（41），所述卡塊（10）為兩個，固定安裝于基板（1）上；所述卡塊（10）具有止擋彈性條（40）三角形凸起（41）的凸起部，所述凸起部為三角形，頂面和底面均為斜面；所述三角形凸起（41）的頂面和底面均為斜面，所述杠桿單元（200）包括杠桿（82）、杠桿架（83）、轉軸（84）和連接塊，所述連接塊固定安裝于切換板（4）上，所述杠桿（82）與連接塊相固接，所述杠桿架（83）的兩端分別與兩主支撐板（80）轉動連接，所述轉軸（84）連接于杠桿架上，所述杠桿（82）的兩端開設有安裝通孔（82a），所述安裝通孔（82a）的孔徑大于轉軸（84）的直徑，所述轉軸（84）穿過杠桿（82）的安裝通孔（82a），所述基板（1）與主支撐板（80）相固接，所述杠桿架（83）、轉軸（84）、同心限位單元（300）均為兩個，兩同心限位單元（300）分設于鋼纜單/雙向控制單元（100）上下兩側，兩杠桿架（83）分設于杠桿（82）的上下兩端處；

所述同心限位單元（300）包括：上安裝框（88-1）、下安裝框（88-2）、支撐塊（88-3）、固定板（88-4）、第一銷軸（88-5）、第一滾筒（88-6）、第二銷軸（88-7）和第二滾筒（88-8），所述上安裝框（88-1）、下安裝框（88-2）、支撐塊（88-3）通過螺栓由上至下依次固接于一起，所述支撐塊（88-3）與主支撐板相固接，所述第一銷軸（88-5）固定安裝于上安裝框（88-1）上，所述第一銷軸（88-5）為兩條，平行布設；所述第一滾筒（88-6）套裝于第一銷軸（88-5）上，所述第二銷軸（88-7）固定安裝于下安裝框（88-2）上，所述第二銷軸（88-7）為兩條，平行布設；所述第二滾筒（88-8）套裝于第二銷軸（88-7）上，所述第一銷軸（88-5）的軸線與第二銷軸（88-7）的軸線相垂直，所述固定板（88-4）的底部通過螺栓與下安裝框（88-2）相固接，固定板（88-4）的頭端與上安裝框（88-1）相卡接，所述鋼纜（7）穿于兩第一滾筒（88-6）之間及兩第二滾筒（88-8）之間，所述支撐塊（88-3）通過螺栓與主支撐板（80）相固接；

當切換板（4）處于向下最大行程處時，卡輪（21）夾于導向槽（20）底邊和框槽（30）頂邊之間，此時導向槽（20）的底邊、與導向槽（20）對應的框槽（30）的頂邊及導向槽（20）的兩側邊圍成一上寬下窄的區(qū)域（36），所述區(qū)域（36）的高度大于卡輪（21）的直徑，兩卡輪（21）位于區(qū)域（36）的最底部處時，兩卡輪（21）之間的最近距離小于鋼纜的直徑，兩卡輪（21）位于區(qū)域（36）的最頂部處時，兩卡輪（21）之間的最近距離大于鋼纜的直徑；

a_鋼纜a_平臺

其中，a_鋼纜：波浪襲來時在浮球被“浸沒”時產生的浮力作用下，鋼纜被浮球“猛拉”的最大瞬間加速度；

a_平臺：浮標平臺在鋼纜向上抽出而被完全“釋放”瞬間自由上浮時的最大加速度；

F_浮（浪）：浮球在波浪襲來時因被“浸沒”而產生的最大浮力；

m_球：浮球的質量；

m_纜：鋼纜的質量；

m_錨：錨塊的質量；

F_{凈浮（臺）}：浮標平臺的凈浮力；

M_臺：浮標平臺的質量；

其中：

G_凈：錨塊在水中的凈重力；

C：阻力系數(shù)；

ρ：系統(tǒng)工作環(huán)境的水體密度；

υ：水體相對于水下鋼纜的相對速度；

S₀：浮標平臺的迎流面積；

S₁：水下鋼纜的迎流面積；

h₁，上杠桿架U形臂上表面與主支撐板上表面間的垂直距離；

h₀，同心限位單元下滾筒中心水平面與杠桿架U形臂上表面間的垂直距離；

l₂，同心限位單元下滾筒最靠中心的邊緣與主支撐板間的距離。