[發明專利]一種可自動調平式剖面測量浮標浮力調節系統及方法

在審

• 申請號: 202011134536.4
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112265603A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 李醒飛;劉明聰;楊少波;李洪宇;劉書桂;徐佳毅;趙艷龍;鄭崇偉
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B63B22/00
• 分類號: B63B22/00;B63B22/18;G01C13/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 吳學穎

本發明公開了一種可自動調平式剖面測量浮標浮力調節系統及方法：包括高耐壓玻璃球艙、泵油單元、單向閥、四位五通球閥、三位三通球閥、二位二通球閥、一號高扭矩舵機、二號高扭矩舵機、三號高扭矩舵機、油量檢測單元、無線數據傳輸模塊、姿態傳感器、嵌入式控制單元、內油缸、五通轉接頭、四個外油囊；泵油單元包括柱塞泵與直流減速電機，柱塞泵連接管路并伸入內油缸，連接單向閥，單向閥一路連接二位二通球閥，一路連接三位三通球閥，二位二通球閥連接管路并伸入內油缸，三位三通球閥連接四位五通球閥；四個外油囊分別連接四位五通球閥。本發明以降低配平操作復雜度、提高浮標配平自動化水平，同時保證浮標運動過程的穩定性。

技術領域

本發明涉及剖面測量浮標浮力調節系統及方法，更具體的說，是涉及一種可自動調平式剖面測量浮標浮力調節系統及方法。

背景技術

剖面測量浮標在投放前，技術人員會根據浮標的排水體積、質量以及海水密度增減配重，以實現浮標在初始投放狀態下完全浸沒并懸浮于海平面以下。但浮標的體積、質量以及海水密度的測量精度誤差會導致技術人員在增減配重的過程中存在過配或少配情況發生，這將導致浮標無法按照要求完成指定深度范圍的運動。

由于技術人員在增減配重時無法精確控制浮標重心，重心的偏移會導致剖面測量浮標在水中無法保持水平狀態，從而導致浮標內部元件對儀器艙施加的力不均勻，而且內部管路可能因此受力，使得浮標內部元件的可靠性和穩定性下降。同時，剖面測量浮標外形設計時的阻尼系數是按照水平狀態上浮和下潛運動設計的，浮標的傾斜可能會造成運動過程中所受阻力偏離預期。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提出一種可自動調平式剖面測量浮標浮力調節系統及方法，以降低配平操作復雜度、提高浮標配平自動化水平，同時保證浮標運動過程的穩定性。

本發明的目的可通過以下技術方案實現。

本發明可自動調平式剖面測量浮標浮力調節系統，包括高耐壓玻璃球艙，所述高耐壓玻璃球艙內側設置有泵油單元、單向閥、四位五通球閥、三位三通球閥、二位二通球閥、一號高扭矩舵機、二號高扭矩舵機、三號高扭矩舵機、油量檢測單元、無線數據傳輸模塊、姿態傳感器、嵌入式控制單元、內油缸、五通轉接頭，所述高耐壓玻璃球艙外側等間距對稱設置有四個外油囊；

所述泵油單元包括通過聯軸器相連接的柱塞泵與直流減速電機，所述柱塞泵進油口連接管路并伸入內油缸內底處，所述柱塞泵出油口通過管路連接單向閥入口，所述單向閥出口分為兩路，一路通過管路連接二位二通球閥的P3口，一路通過管路連接三位三通球閥的P1口，所述二位二通球閥的T3口連接管路并伸入內油缸內底處，所述三位三通球閥的A1口連接四位五通球閥的P2口，所述三位三通球閥的B1口連接五通轉接頭的其中一個端口；四個外油囊一端口分別連接四位五通球閥的A2、B2、C2、D2口，另一端口分別連接五通轉接頭的其余四個端口；

所述一號高扭矩舵機與三位三通球閥通過聯軸器相連，所述二號高扭矩舵機與四位五通球閥通過聯軸器相連，所述三號高扭矩舵機與二位二通球閥通過聯軸器相連，所述一號高扭矩舵機、二號高扭矩舵機、三號高扭矩舵機、直流減速電機均與嵌入式控制單元電連接；所述油量檢測單元與內油缸內部的活塞相連，與嵌入式控制單元通過數據線相連，所述姿態傳感器水平安裝在高耐壓玻璃球艙內部，與嵌入式控制單元通過數據線相連，所述無線數據傳輸模塊通過插接件連接到嵌入式控制單元。

所述三位三通球閥通過一號高扭矩舵機控制實現一進兩出的流向且保證單一出口導通或兩路均截止；所述四位五通球閥通過二號高扭矩舵機驅動控制實現一進四出的流向并且實現球閥在各個位置保持單個通路；所述二位二通球閥通過三號高扭矩舵機驅動控制實現自身導通和截止狀態的切換。

本發明的目的還可通過以下技術方案實現。

本發明可自動調平式剖面測量浮標浮力調節系統的浮力調節方法，包括三個階段：水面調平階段、排油上浮階段、回油下潛階段；