海洋声学测量浮标系统的制作方法

本发明涉及海洋测量浮标，特别涉及一种远距离非接触方式的海洋声学测量浮标。

背景技术：

海洋测量浮标是海洋环境观测的重要设备，包括水上浮标和水下浮标。水上浮标在海面上装有多种气象要素传感器，分别测量风速、风向、气压、气温和湿度等气象要素；水下浮标在观测海面下放置多种水文要素传感器，分别测量不同深度上波浪、水深、水温、盐度以及声学信号等海洋环境要素。

海洋声学测量浮标是重要的水下浮标，以获取水下声学信号为主，为水下目标探测、定位、识别等研究提供水下声学信号以及相关的海洋环境资料。传统海洋声学测量浮标多采用胶体阵和分离式电缆阵的方式，将多个声学传感器和观测仪器连接成观测阵列，用于测量海面下不同深度层面的海洋声学和相关环境参数。

胶体阵海洋声学测量浮标是将声学传感器按照预先设计固定成阵，成阵的位置不易改动，阵体材料不能循环利用，造成资源浪费。

分离式电缆阵海洋声学测量浮标采用多缆组合的方式，根据项目需要配置电缆数目和每条电缆的长度。图1显示现有分离式电缆阵的基本结构及其多缆组合方式。

如图1所示，分离式电缆阵海洋声学测量浮标的浮体3浮在海面上，浮体3下部设置仪器舱4，仪器舱4连接多条测量电缆，每条测量电缆上连接一个温盐深测量仪6和一个声学传感器7，测量电缆的末端悬挂铅鱼8。温盐深测量仪6和声学传感器7测得的信号通过仪器舱4的电缆接口5传递到内部的数据记录仪进行记录、存储和转发。浮体3上设置起吊架1，起吊架1的一侧栓系打捞绳2，用于设备的布放与回收。

现有的分离式电缆阵的海洋声学测量浮标，需要测量电缆与仪器舱有多个接口，要求这些接口在连接中，水密可靠性必须高。同时，电缆自身及其与声学传感器连接处也要做好防水、防渗漏及海洋防腐处理。因此，整个浮标系统设计复杂，系统安装和使用过程比较繁琐。而且，分离式电缆阵使系统重量成倍增加，为防电缆被拉断，浮标系泊结构中必须有复杂的保护措施，浮标系统的运输、存储、海上布放、回收的安全性更是不易保障。总之，现有海洋声学测量浮标采用分离式电缆阵带来了诸多问题，影响测量浮标的海上布放、回收和测量工作。

技术实现要素：

针对现有海洋声学测量浮标采用固体胶阵和分离式电缆阵存在的问题，本发明推出新型结构的海洋声学测量浮标系统，采用集成式单条电缆阵代替原分离式电缆阵，将多个声学传感器等距离硫化到主缆上，每个声学传感器中的信号线分别与主缆中各信号线连接，并在电缆与仪器舱之间连接受力器以解决集成式单条电缆阵与系统仪器舱的连接和系统承重问题。

本发明涉及的海洋声学测量浮标系统包括浮体、仪器舱、受力器、集成式单条电缆阵。浮体嵌在仪器舱上部的外侧，仪器舱下面通过受力器连接集成式单条电缆阵，集成式单条电缆阵上设置声学传感器,声学传感器的信号线连接仪器舱的控制装置,集成式单条电缆阵体下端悬挂铅鱼。

所述的浮体采用发泡橡胶材料制成，嵌在仪器舱上部的外侧，为系统提供足够的浮力，而且具有良好的稳定性。

所述的仪器舱呈圆柱状，为不锈钢加工制作的水密舱体，内部设置控制装置和系统工作电池，控制装置包括信号发射电路和信号转换电路。

仪器舱上端口设置起吊架，用于在系统布放与回收过程中栓系打捞绳。打捞绳以起吊架开口为中心，绳端系在起吊架一侧，在布放、回收过程中用于防止系统起吊时的左右摇摆。

所述的集成式单条电缆阵通过受力器连接在仪器舱下面，包括多条信号线编织成的主电缆和等距离硫化到主电缆上的多个声学传感器。每个声学传感器中的信号线分别与主电缆中对应信号线连接，主电缆与仪器舱由多芯接插件连接。主电缆上等间隔安装温盐深测量仪，在获取声学信号的同时采集温度、盐度和深度信息。各传感器接收到信号后，在系统仪器舱内进行处理，测量结果可存储在浮标系统内或通过浮标系统浮体上安装的发射机发送到地面接收站。

所述的受力器是连接仪器舱和集成式单条电缆阵的装置，受力器材料采用高强度钢，具备较好的抗疲劳和抗断裂强度，用于阵体的承重，有缓冲、减震作用。受力器包括过缆端件、受力杆、受力吊臂。受力吊臂呈叉型结构，上部的一个端头固定在仪器舱的舱体底部外面，下部开口的两个端头设置贯穿孔，受力杆两端穿进贯穿孔中，受力杆还穿过从过缆端件穿过的缆体端头的主电缆受力绳绳环。受力杆将主电缆的缆体端头与受力吊臂连接在一起，完成受力器和电缆的连接。受力吊臂的下部开口由弧形挡板封堵，弧形挡板內灌注硫化胶。电缆的信号缆从弧形挡板与受力吊臂之间的空隙穿出连接水密接插件。

受力器与仪器舱之间加装弹性胶体制作的阵体减震段，可有效减小电缆阵体因波浪引起的上下起伏和摇摆引起的噪声。

本发明涉及的海洋声学测量浮标系统，采用集成式单条电缆阵，结构更简单，重量更轻便，减少了系统制作过程的复杂性。而且利用受力器作为阵体承重部件将阵体与仪器舱连接在一起，能很好地承载阵体重量，在浮标系统使用过程中也可起到缓冲作用。海洋声学测量浮标系统可根据项目需要同时采集水下不同深度的海洋环境噪声信号和温盐深等海洋环境参数,也可观测水下声源发射的声信号并进行处理，测量数据可存储在系统内以待系统回收后进行后期处理，也可通过系统上安装的发射机发送到地面接收站。本发明涉及的海洋声学测量浮标系统为海洋声学环境观测提供更全面的基础数据，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为原有海洋声学浮标系统结构示意图；

图2为本发明的海洋声学测量浮标系统结构示意图；

图3为本发明的受力器结构示意图。

图中标记说明：

1.起吊架2.打捞绳

3.浮体4.仪器舱

5.电缆接口6.温盐深测量仪

7.声学传感器8.铅鱼

9.阵体减震段10.受力器

11.集成式单条电缆阵12.缆体

13.过缆端件14.弧形挡板

15.受力杆16.受力吊臂

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进一步说明。

图2和图3分别显示本发明的海洋声学测量浮标系统和受力器的基本结构。

如图所示，本发明涉及的海洋声学测量浮标系统，包括浮体3、仪器舱4、受力器10、集成式单条电缆阵11。浮体3嵌在仪器舱4上部的外侧，仪器舱4下面通过受力器10连接集成式单条电缆阵11，仪器舱4上端口设置起吊架1，集成式单条电缆阵11下端悬挂阵体铅鱼8。

所述的仪器舱4呈圆柱状，是不锈钢加工制作的水密舱体，内部设置控制装置和系统工作电池，控制装置包括信号发射电路和信号转换电路。

仪器舱4上端口设置起吊架1，用于在系统布放与回收过程中栓系打捞绳。打捞绳2以起吊架1开口为中心，绳端系在起吊架1一侧，在布放、回收过程中用于防止系统起吊时的左右摇摆。起吊架1呈圆形围栏状，用不锈钢材料加工而成。

仪器舱4下端盖受力杆连接阵体减震段9，电缆接口5连接集成式单条电缆阵的信号缆，受力器10一端连接阵体减震段9，另一端利用硫化胶与集成式单条电缆阵11连接在一起，集成式单条电缆阵11下端悬挂铅鱼8。

仪器舱4下方为底架和底端盖，底端盖上设置受力杆用于连接阵体减震段9。连接时，减震段9单端插入仪器舱4底端盖上受力杆的双耳中，加装尼龙护套(避免噪声)，用受力螺杆固定。将减震段9的另一双耳端与受力器10的受力吊臂17连接，加装尼龙护套(避免噪声)，用螺杆固定。

所述的浮体3采用发泡橡胶材料制成，嵌在仪器舱4上部的外侧，对接处安装金属限位箍，内侧嵌入尼龙防滑套。

所述的集成式单条电缆阵11包括多条信号线编织成的主电缆和等距离硫化到主电缆上的多个声学传感器7。连接声学传感器7信号线的主电缆信号线通过多芯接插件连接仪器舱4的控制装置。每个声学传感器7中的信号线分别与主电缆中对应信号线连接，主电缆与仪器舱4由多芯接插件连接。主电缆上等间隔安装温盐深测量仪6，浮标系统在获取声学信号的同时采集温度、盐度和深度信息。声学测量浮标系统各传感器接收到信号后，在系统仪器舱内进行处理，测量结果可存储在浮标系统内或通过浮标系统浮体上安装的发射机发送到地面接收站。

所述的受力器10是连接仪器舱和集成式单条电缆阵的装置，受力器材料采用高强度钢，具备较好的抗疲劳和抗断裂强度，用于阵体的承重，有缓冲、减震作用。受力器包括过缆端件、受力杆、受力吊臂。受力吊臂呈叉型结构，上部的一个端头固定在仪器舱的舱体底部外面，下部开口的两个端头设置贯穿孔，受力杆两端穿进贯穿孔中，受力杆还穿过从过缆端件穿过的缆体端头的主电缆受力绳绳环。受力杆将主电缆的缆体端头与受力吊臂连接在一起，完成受力器和电缆的连接。受力吊臂的下部开口由弧形挡板封堵，弧形挡板內灌注硫化胶。电缆的信号缆从弧形挡板与受力吊臂之间的空隙穿出连接水密接插件。

受力器与仪器舱之间加装弹性胶体制作的阵体减震段，可有效减小电缆阵体因波浪引起的上下起伏和摇摆引起的噪声。

铅鱼8作为重块悬挂在集成式单条电缆阵11下端，目的是让阵体在水中尽量呈垂直状态。

海洋声学测量浮标系统布放时，利用母船船载吊车的配套投放钩将浮标系统吊至船舷外，然后布放打捞绳2和集成式单条电缆阵11，浮标系统飘远后再投放阵体铅鱼8。

海洋声学测量浮标系统回收时，先利用抛钩器将打捞绳2拉至母船船尾处，然后母船船载吊车吊钩与打捞绳2末端的起吊钢缆连接，并将浮标系统吊出水面至船尾甲板，最后利用船舷过缆滑轮将集成式单条电缆阵11回收至甲板，完成浮标系统的回收。