一种浅海潜标及其使用方法
【专利摘要】本发明属于海洋观测领域，具体地说是一种浅海潜标及其使用方法，浅海潜标包括潜标主体、系留回收装置和布放打捞装置构成，潜标主体由观测底座、观测设备（温盐仪和声学多普勒剖面流速仪）及备用电池舱等构成，其中观测底座包括抗拖网外罩、吊放鼻、支撑架体、配重块、声学多普勒剖面流速仪常平固定夹及牺牲阳极，系留回收装置包括重力锚、尾巴缆及连接链，布放打捞装置包括调查船、船载绞车、船载起重机、钢丝绳、释放钩和回收棘钩。在水深小于100m的浅海区，本发明的浅海潜标可以高效地实现剖面流速和近海底水温与盐度等要素的测量，具有较高的性价比，更具有防拖网、数据质量好、工作时间长等优点；使用方法布放、回收平稳，操作简便。
【专利说明】一种浅海潜标及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于海洋观测领域，具体地说是一种浅海潜标及其使用方法。
【背景技术】
[0002]潜标系统是海洋环境调查的重要技术装备，具有在恶劣的海洋环境条件下，无人值守的长期、连续、同步、自动地对海洋剖面海流、水温和盐度等诸要素进行全面综合监测的特点，是海洋观测岸站、调查船和调查飞机等在空间上和时间上的延伸扩展，是离岸监测的重要手段，具有其他调查方法无法代替的作用；并具有隐蔽性好、不易被破坏的优点，得到了广泛的应用，其重要性越来越受到世界各海洋国家的重视。尤其是防拖网坐底式海洋调查潜标平台是近年发展起来的一种浅海海洋调查装备，布放于海底，利用安装的声学多普勒剖面流速仪，向上测量海流剖面。由于防拖网坐底式海洋调查潜标平台位于海面以下，目前多是通过声学释放装置和浮力部件配合进行回收；但是稳定可靠的声学释放器相对整个潜标系统，价格昂贵。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种浅海潜标及其使用方法。该浅海潜标在水深小于IOOm的浅海区，高效地实现剖面流速和近海底水温与盐度等要素的测量，它以一种简易廉价的方式实现对海洋要素的长期连续观测。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0005]本发明的浅海潜标包括潜标主体、系留回收装置及布放打捞装置，其中潜标主体与系留回收装置彼此相连、通过布放打捞装置进行布放或打捞；所述系留回收装置包括尾巴缆及重力锚，潜标主体及重力锚分别连接于尾巴缆的两端；所述潜标主体包括观测底座及该观测底座内载的观测设备，观测底座包括抗拖网外罩及支撑架体，所述观测设备分别安装在支撑架体内，在支撑架体周围安装有抗拖网外罩；所述布放打捞装置包括调查船、船载绞车、船载起重机及回收棘钩，船载绞车及船载起重机分别安装在调查船上，所述回收棘钩在回收所述潜标主体时钩住尾巴缆，通过船载绞车回收所述潜标主体。
[0006]其中:所述观测设备包括温盐仪及声学多普勒剖面流速仪，该温盐仪及声学多普勒剖面流速仪分别通过温盐仪固定夹及声学多普勒剖面流速仪常平固定夹固定在所述支撑架体的内部；所述声学多普勒剖面流速仪常平固定夹包括外圈、内圈、外圈转轴及内圈转轴，其中外圈通过外圈转轴转动安装在支撑架体上、可绕外圈转轴转动，所述内圈通过内圈转轴转动安装在外圈上、可绕内圈转轴转动；所述外圈与内圈同心设置，外圈转轴为两个、均布于外圈的外表面，两个外圈转轴的轴向中心线的连线经过外圈的圆心；所述内圈转轴为两个、均布于外圈与内圈之间，两个内圈转轴的轴向中心线的连线经过内圈的圆心，且垂直于两个外圈转轴的轴向中心线的连线；所述内圈分为两个半圆，两个半圆通过紧固螺栓相连接；
[0007]所述支撑架体为四棱台，其四个表面上分别安装有抗拖网外罩，每个抗拖网外罩均为梯形，且每个抗拖网外罩上分别均布有多个透水孔；所述支撑架体的各底脚上分别固接有配重块，支撑架体的任一底脚上安装有与所述系留回收装置相连接的第一连接环；在所述支撑架体内部还安装有备用电池舱；所述支撑架体上设有防腐蚀的牺牲阳极，所述支撑架体的上端面设有两个圆环，支撑架体通过该两个圆环连接有吊放鼻，所述吊放鼻的两端分别穿过所述两个圆环，并可转动；
[0008]所述船载绞车通过钢丝绳分别连接有在布放所述潜标主体时与潜标主体连接的释放钩，以及在在回收所述潜标主体时钩住尾巴缆的回收棘钩；所述回收棘钩包括第二连接环、拉杆、加强筋及打捞钩，其中拉杆的一端铰接有与船载绞车相连接的第二连接环，另一端安装有打捞钩，所述打捞钩与拉杆之间设有加强筋，所述加强筋上开有钩住所述尾巴缆的凹槽；所述加强筋的一部分焊接在打捞钩的内侧，另一部分焊接在拉杆上；所述凹槽开设在加强筋靠近打捞钩的一侧，且由内向外逐渐缩小。
[0009]本发明浅海潜标的使用方法分为布放及回收方法，
[0010]所述布放方法为:
[0011]A.调查船载着整个装备抵达布放海域，将潜标主体及重力锚分别与尾巴缆连接；由船载起重机吊起潜标主体移到调查船船尾外侧，将船载绞车上的释放钩连接到观测底座的吊放鼻上；
[0012]B.操控船载起重机，继续放松船载起重机上的吊放绳，直到吊放绳松弛后，释放连接船载起重机和潜标主体的释放器，由船载绞车拉紧潜标主体；
[0013]C.释放船载绞车上的钢丝绳，平稳下放潜标主体直到海底；
[0014]D.潜标主体到达海底后，连接船载绞车和潜标主体的释放钩自动释放，回收船载绞车的钢丝绳；
[0015]E.记下布放位置；
[0016]F.然后一边驶离潜标主体，一边释放尾巴缆，直到尾巴缆释放完毕，最后将重力锚释放到水中，并记下重力锚的落水位置，完成布放；
[0017]所述回收方法为:
[0018]G.根据布放时的位置信息，开动调查船到达潜标主体的工作位置附近，释放船载绞车上的钢丝绳，直到回收棘钩平躺到海底；
[0019]H.调查船拖带着回收棘钩在海底横向穿过平躺于海底中的尾巴缆，从而将尾巴缆钩进回收棘钩的凹槽里；
[0020]1.停下调查船，由船载绞车旋进回收其上的钢丝绳，从而将尾巴缆和重力锚一起提起，直至回收棘钩被拉到调查船的后甲板上；
[0021]J.依靠船载绞车回收另一端尾巴缆，直到将潜标主体回收上来，从而完成浅海潜标的回收。
[0022]本发明的优点与积极效果为:
[0023]1.性价比高，本发明的浅海潜标实现了传统潜标系统测量和回收等所有功能，但是节省了相对整个潜标系统而价格昂贵的声学释放器，以简约的方式实现了潜标的功能。
[0024]2.防拖网，四个配重块分别固定在支撑架体的四个底脚上，保证了潜标主体的稳定性；四块抗拖网外罩为梯形，固定于四棱台形状的支撑架体的四周，使海底拖网能够容易的滑过潜标主体。[0025]3.数据质量好，本发明的浅海潜标所搭载的主要测量设备一声学多普勒剖面流速仪夹持在声学多普勒剖面流速仪常平固定夹中，声学多普勒剖面流速仪常平固定夹前后左右四个方向均可自由的上下转动设定的角度，夹持声学多普勒剖面流速仪后，依靠声学多普勒剖面流速仪的重力作用，拉平声学多普勒剖面流速仪常平固定夹，使声学多普勒剖面流速仪在海底始终处于竖直向上的方向，而声学多普勒剖面流速仪倾斜角度越小，测量数值越准确；同时吊放鼻的两端穿过支撑架体上端面的圆孔，并可转动，当潜标主体吊放就位后，吊放鼻会自动倒下，从而不遮挡声学多普勒剖面流速仪的测量波速，即不影响测量数据的准确性。
[0026]4.工作时间长。本发明的浅海潜标由于不使用声学释放器，不受释放器使用寿命的影响(潜标水下连续工作时间很大程度上取决于释放器的电池电量)，同时增加的备用电池舱，延长了声学多普勒剖面流速仪等测量设备的工作时间，即保证整个系统拥有较长的工作时间。
[0027]5.本发明浅海潜标的使用方法布放、回收平稳，操作简便。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本发明浅海潜标的整体结构示意图；
[0029]图2为图1中潜标主体的俯视图；
[0030]图3为图2中观测底座的结构示意图；
[0031]图4为本发明声学多普勒剖面流速仪常平固定夹的结构示意图；
[0032]图5为本发明浅海潜标的布放示意图；
[0033]图6为本发明回收棘钩的结构示意图；
[0034]其中:1为潜标主体,11为温盐仪,12为观测底座，121为抗拖网外罩，122为吊放鼻，123为温盐仪固定夹，124为声学多普勒剖面流速仪常平固定夹，1241为外圈，1242为内圈，1243为紧固螺栓，1244为外圈转轴，1245为内圈转轴，125为支撑架体，126为牺牲阳极，127为配重块，128为第一连接环，129为透水孔，13为声学多普勒剖面流速仪，14为备用电池舱，2为系留回收装置，21为连接链，22为尾巴缆，23为重力锚，3为布放打捞装置，31为调查船，32为船载绞车，33为船载起重机，34为钢丝绳，35为释放钩，36为回收棘钩，361为第二连接环，362为拉杆，363为加强筋，364为打捞钩，365为凹槽。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图对本发明作进一步详述。
[0036]如图1所示，本发明的浅海潜标包括潜标主体1、系留回收装置2及布放打捞装置3，其中潜标主体I与系留回收装置2彼此相连、通过布放打捞装置3进行布放或打捞。系留回收装置2包括尾巴缆22及重力锚23，潜标主体I及重力锚23分别连接于尾巴缆22的两端。
[0037]如图1、图2所示，潜标主体I包括观测底座12及该观测底座12内载的观测设备和备用电池舱14，观测设备包括温盐仪11及声学多普勒剖面流速仪13，本发明的温盐仪11为市购产品，购置于日本ALEC公司，型号为Infinity-A7CT型；声学多普勒剖面流速仪13为市购产品，购置于美国Teledyne RD仪器公司，型号为300KADCP。备用电池舱14可以延长温盐仪11、声学多普勒剖面流速仪13等测量设备的工作时间，保证整个潜标主体I拥有较长的工作时间。
[0038]如图1?3所示，观测底座12包括吊放鼻122、抗拖网外罩121、温盐仪固定夹123、声学多普勒剖面流速仪常平固定夹124、支撑架体125、牺牲阳极126、配重块127及第一连接环128，支撑架体125为四棱台，即支撑架体125的上端面及下端面为相互平行的平面，上端面与下端面之间的四个表面均为等腰梯形；支撑架体125的四个表面上分别安装有抗拖网外罩121，使海底拖网能够容易地滑过潜标主体1，每个抗拖网外罩121均为梯形，且每个抗拖网外罩121上分别均布有多个透水孔129。支撑架体125的上端面设有两个圆环，吊放鼻122的两端分别穿过两个圆环，并可转动。支撑架体125的四个底脚上分别固接有配重块127，保证了潜标主体I的稳定性，其中支撑架体125的任一底脚上安装有第一连接环128，该第一连接环128通过连接链21与系留回收装置2中尾巴缆22的一端相连接。在支撑架体125上设有防腐蚀的牺牲阳极126，该牺牲阳极126为锌块，可先与海水发生反应，防止海水腐蚀支撑架体125。
[0039]该温盐仪11及声学多普勒剖面流速仪13分别通过温盐仪固定夹123及声学多普勒剖面流速仪常平固定夹124固定在支撑架体125的内部。如图4所示，声学多普勒剖面流速仪常平固定夹124包括外圈1241、内圈1242、紧固螺栓1243、外圈转轴1244及内圈转轴1245，其中外圈1241通过外圈转轴1244转动安装在支撑架体125上、可绕外圈转轴1244转动，内圈1242通过内圈转轴1246转动安装在外圈1241上、可绕内圈转轴1246转动，更可随外圈1241绕外圈转轴1244转动。内圈1242分为两个半圆，两个半圆通过紧固螺栓1243相连接。外圈1241与内圈1242同心设置，外圈转轴1244为两个、均布于外圈1241的外表面，且两个外圈转轴1244的轴向中心线的连线经过外圈1241的圆心；内圈转轴1245为两个、均布于外圈1241与内圈1242之间，每个内圈上连接一个内圈转轴1245，内圈转轴1245的一端焊接在内圈1242上，另一端由外圈1241穿出，用螺母拧紧固定；两个内圈转轴1245的轴向中心线的连线经过内圈1242的圆心，且垂直于两个外圈转轴1244的轴向中心线的连线。声学多普勒剖面流速仪常平固定夹124夹持声学多普勒剖面流速仪13后，依靠声学多普勒剖面流速仪13的重力作用，拉平声学多普勒剖面流速仪常平固定夹124，使声学多普勒剖面流速仪13在海底始终处于竖直向上的方向，而声学多普勒剖面流速仪13倾斜角度越小，测量数值越准确。
[0040]如图5所示，布放打捞装置3包括调查船31、船载绞车32、船载起重机33、钢丝绳34、释放钩35及回收棘钩36，船载绞车32及船载起重机33分别安装在调查船31的后甲板上，船载绞车32通过钢丝绳34分别连接有在布放潜标主体I时与潜标主体I连接的释放钩35，以及在回收潜标主体I时钩住尾巴缆23的回收棘钩36。
[0041 ] 如图6所示，回收棘钩36包括第二连接环361、拉杆362、加强筋363及打捞钩364，其中拉杆362的一端铰接有与船载绞车32相连接的第二连接环361，另一端安装有至少三个打捞钩364 (本实施例的打捞钩364为三个，沿拉杆362另一端的周向均布);打捞钩364的一端焊接在拉杆362上，另一端呈钩状，打捞钩364与拉杆362之间设有加强筋363，该加强筋363的一部分焊接在打捞钩364的内侧，另一部分焊接在拉杆362上；在加强筋363上开有钩住尾巴缆22的凹槽365，凹槽365开设在加强筋363靠近打捞钩364的一侧，且由内向外逐渐缩小。[0042]本发明浅海潜标的使用方法包括浅海潜标的布放及回收方法。
[0043]布放方法为:
[0044]A.在调查船31的后甲板上按照图1所示将各部件连接，调查船31载着整个装备抵达布放海域，将潜标主体I及重力锚23分别与尾巴缆22连接；由船载起重机33吊起潜标主体I移到调查船31船尾外侧，将船载绞车32上的释放钩35连接到观测底座12的吊放鼻122上；
[0045]B.操控船载起重机33，继续放松船载起重机33上的吊放绳，直到吊放绳松弛后，释放连接船载起重机33和潜标主体I的释放器，由船载绞车32拉紧潜标主体I ;
[0046]C.缓慢释放船载绞车32上的钢丝绳34，平稳下放潜标主体I直到海底；
[0047]D.潜标主体I到达海底后，连接船载绞车32和潜标主体I的释放钩35自动释放，回收船载绞车32的钢丝绳34;
[0048]E.记下布放位置；
[0049]F.然后一边驶离潜标主体I，一边释放尾巴缆22，直到尾巴缆22释放完毕，最后将重力锚23释放到水中，并记下重力锚23的落水位置，驻留一会，无异常情况，则完成布放；
[0050]所述回收方法为:
[0051]G.根据布放时的位置信息，开动调查船31到达潜标主体I的工作位置附近，释放船载绞车32上的钢丝绳34，直到回收棘钩36平躺到海底；
[0052]H.调查船31拖带着回收棘钩36在海底横向穿过平躺于海底中的尾巴缆22，从而将尾巴缆22钩进回收棘钩36的凹槽365里；
[0053]1.停下调查船31，由船载绞车32旋进回收其上的钢丝绳34，从而将尾巴缆22和重力锚23 —起提起，直至回收棘钩36被拉到调查船31的后甲板上；
[0054]J.依靠船载绞车32回收另一端尾巴缆22，直到将潜标主体I回收上来，从而完成浅海潜标的回收。
【权利要求】
1.一种浅海潜标，其特征在于:包括潜标主体(I)、系留回收装置(2)及布放打捞装置(3)，其中潜标主体(I)与系留回收装置(2)彼此相连、通过布放打捞装置(3)进行布放或打捞；所述系留回收装置(2)包括尾巴缆(22)及重力锚(23)，潜标主体(I)及重力锚(23)分别连接于尾巴缆(22)的两端；所述潜标主体(I)包括观测底座(12)及该观测底座(12)内载的观测设备，观测底座(12)包括抗拖网外罩(121)及支撑架体(125)，所述观测设备分别安装在支撑架体(125)内，在支撑架体(125)周围安装有抗拖网外罩(121);所述布放打捞装置(3)包括调查船(31)、船载绞车(32)、船载起重机(33)及回收棘钩(36)，船载绞车(32)及船载起重机(33)分别安装在调查船(31)上，所述回收棘钩(36)在回收所述潜标主体(I)时钩住尾巴缆(22)，通过船载绞车(32)回收所述潜标主体(I)。
2.按权利要求1所述的浅海潜标，其特征在于:所述观测设备包括温盐仪(11)及声学多普勒剖面流速仪(13)，该温盐仪(11)及声学多普勒剖面流速仪(13)分别通过温盐仪固定夹(123)及声学多普勒剖面流速仪常平固定夹(124)固定在所述支撑架体(125)的内部；所述声学多普勒剖面流速仪常平固定夹(124)包括外圈(1241)、内圈(1242)、外圈转轴(1244)及内圈转轴(1245)，其中外圈(1241)通过外圈转轴(1244)转动安装在支撑架体(125 )上、可绕外圈转轴(1244 )转动，所述内圈(1242 )通过内圈转轴(1246 )转动安装在外圈(1241)上、可绕内圈转轴(1246)转动。
3.按权利要求2所述的浅海潜标，其特征在于:所述外圈(1241)与内圈(1242)同心设置，外圈转轴(1244)为两个、均布于外圈(1241)的外表面，两个外圈转轴(1244)的轴向中心线的连线经过外圈(1241)的圆心；所述内圈转轴(1245)为两个、均布于外圈(1241)与内圈(1242)之间，两个内圈 转轴(1245)的轴向中心线的连线经过内圈(1242)的圆心，且垂直于两个外圈转轴(1244)的轴向中心线的连线；所述内圈(1242)分为两个半圆,两个半圆通过紧固螺栓(1243)相连接。
4.按权利要求1所述的浅海潜标，其特征在于:所述支撑架体(125)为四棱台，其四个表面上分别安装有抗拖网外罩(121)，每个抗拖网外罩(121)均为梯形，且每个抗拖网外罩(121)上分别均布有多个透水孔(129)。
5.按权利要求1或4所述的浅海潜标，其特征在于:所述支撑架体(125)的各底脚上分别固接有配重块(127 )，支撑架体(125 )的任一底脚上安装有与所述系留回收装置(2 )相连接的第一连接环(128);在所述支撑架体(125)内部还安装有备用电池舱(14)。
6.按权利要求1或4所述的浅海潜标，其特征在于:所述支撑架体(125)上设有防腐蚀的牺牲阳极(126)，所述支撑架体(125)的上端面设有两个圆环，支撑架体(125)通过该两个圆环连接有吊放鼻(122)，所述吊放鼻(122)的两端分别穿过所述两个圆环，并可转动。
7.按权利要求1所述的浅海潜标，其特征在于:所述船载绞车(32)通过钢丝绳(34)分别连接有在布放所述潜标主体(I)时与潜标主体(I)连接的释放钩(35)，以及在在回收所述潜标主体(I)时钩住尾巴缆(23 )的回收棘钩(36 )。
8.按权利要求1或7所述的浅海潜标，其特征在于:所述回收棘钩(36)包括第二连接环(361)、拉杆(362 )、加强筋(363 )及打捞钩(364 )，其中拉杆(362 )的一端铰接有与船载绞车(32)相连接的第二连接环(361)，另一端安装有打捞钩(364)，所述打捞钩(364)与拉杆(362)之间设有加强筋(363)，所述加强筋(363)上开有钩住所述尾巴缆(22)的凹槽(365)。
9.按权利要求8所述的浅海潜标，其特征在于:所述加强筋(363)的一部分焊接在打捞钩(364)的内侧，另一部分焊接在拉杆(362)上；所述凹槽(365)开设在加强筋(363)靠近打捞钩(364)的一侧，且由内向外逐渐缩小。
10.一种按权利要求1_4、7任一权利要求所述的浅海潜标的使用方法,其特征在于:包括所述浅海潜标的布放及回收方法， 所述布放方法为: A.调查船(31)载着整个装备抵达布放海域，将潜标主体(I)及重力锚(23)分别与尾巴缆(22 )连接；由船载起重机(33 )吊起潜标主体(I)移到调查船(31)船尾外侧，将船载绞车(32)上的释放钩(35)连接到观测底座(12)的吊放鼻(122)上； B.操控船载起重机(33)，继续放松船载起重机(33)上的吊放绳，直到吊放绳松弛后，释放连接船载起重机(33)和潜标主体(I)的释放器，由船载绞车(32)拉紧潜标主体(I)； C.释放船载绞车(32)上的钢丝绳(34)，平稳下放潜标主体(I)直到海底； D.潜标主体(I)到达海底后，连接船载绞车(32)和潜标主体(I)的释放钩(35)自动释放，回收船载绞车(32)的钢丝绳(34)； E.记下布放位置； F.然后一边驶离潜标主体(I)，一边释放尾巴缆(22)，直到尾巴缆(22 )释放完毕，最后将重力锚(23)释放到水中，并记下重力锚(23)的落水位置，完成布放； 所述回收方法为: G.根据布放时的位置信息，开动调查船(31)到达潜标主体(I)的工作位置附近，释放船载绞车(32 )上的钢丝绳(34 )，直到回收棘钩(36 )平躺到海底； H.调查船(31)拖带着回收棘钩(36)在海底横向穿过平躺于海底中的尾巴缆(22 )，从而将尾巴缆(22)钩进回收棘钩(36)的凹槽(365)里； i.停下调查船(31)，由船载绞车(32)旋进回收其上的钢丝绳(34)，从而将尾巴缆(22)和重力锚(23)—起提起，直至回收棘钩(36)被拉到调查船(31)的后甲板上； J.依靠船载绞车(32)回收另一端尾巴缆(22)，直到将潜标主体(I)回收上来，从而完成浅海潜标的回收。
【文档编号】B63B22/00GK103466045SQ201310412792
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】陈永华 申请人:中国科学院海洋研究所