基于海底大地控制网的可回收浅海方舱的制作方法

本发明涉及海底平台，尤其是一种基于海底大地控制网的可回收浅海方舱。

背景技术：

上世纪80年代，美国scripps海洋研究所提出海底大地控制网建设构想，因网络系统研发和建设费用高、技术难度大，目前仅日本、韩国和美国等少数国家有能力开展海底控制网的布设、施测和应用研究工作。日本和韩国布设海底控制网主要用于沿岸地震的监测，多布设在地震断裂带附近水域。在布网方案方面，日本采用了陆地大地测量的布网原则，即首先布设i等控制网点，在此基础上加密形成ii等和iii等控制网，但在如何适应海底环境、声学测距特点和满足定位精度要求的网点选址、网络结构和形状设计等方面国际上少有文献；在海底大地控制网的建设方面，世界各国多采用gnss与声学定位技术相结合的控制网测量方法，其中日本采用了海面平台+gnss+sbl+海底beacon+海底电缆综合观测技术，韩国采用了gnss与水声定位(lbl+sbl)相结合的测量技术，美国的海底网络因只用于水下导航和监测，海底控制网测量采用了gnss定位技术，以上定位技术对于解决单个控制网点的建设是有效的，但对于区域控制网建设则显得费时费力，不利于海底控制网的长期运行和维护。国内鲜有开展海底控制网布设、建设、观测和维护的相关工作和文献。

水下方舱是陆地方舱的拓展，是海底观测平台的技术形式之一。随着海洋科学研究、海洋环境保护、海洋灾害预防应急、海洋权益维护等领域的快速发展，对海洋环境观测和调查技术的要求越来越高。相比于地面/海面观测平台和空间观测平台，海底观测平台更便于探测海洋环境系统的物理、化学、生物和地质过程。与传统观测方式相比，海底观测平台具有原位、长期连续、不受海况和天气影响、数据质量高、可多要素同步观测的技术优势。

20世纪末以来，世界各国纷纷开始进行海底观测网的建设，例如美国的长期生态系统观测计划leo-15、日本的arena和donet系统等。我国海底观测平台系统研究起步较晚，2000年后我国开始尝试在局部海域构建海底观测网络，如“上海海洋环境立体观测和信息服务示范系统”和福建省“台湾海峡及毗邻海域海洋环境实时立体观测系统”等，近几年我国已将海底基观测技术列为《国家“十二五”海洋科学和技术发展规划》，《全国海洋观测网规划(2012-2020)》和《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》。海底观测平台的设计研制是一个系统工程，研究适应于不同海域环境和作业条件的装备，加强装备供电通信保障功能，拓展装备监测功能，提高装备应用的稳定性和可靠性并形成高效的系统布放回收作业模式，是我国水下定位装备结构设计和调查应用的发展方向。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出了一种基于海底大地控制网的可回收浅海方舱，结构简单，使用方便灵活，制造和使用成本低，便于布放和回收。

本发明的技术方案是：一种基于海底大地控制网的可回收浅海方舱，其中，包括基座、舱体和实验仪器，舱体位于基座的上方，基座的上表面和舱体的下表面接触，基座和舱体的中心分别设有中心孔，舱体的中心孔内固定有实验仪器，实验仪器的底端穿过舱体的中心孔，位于基座的中心孔内，且实验仪器的底部与基座之间通过锁钩释放机构连接；

所述锁钩释放机构包括锁钩、锁轴、基座销轴和锁钩轴，其中锁轴固定在实验仪器的底部，基底销轴和锁钩轴均固定在基底上，锁钩设置在锁钩轴上，锁钩与锁钩轴铰接，锁钩的上端与锁轴连接，锁钩的下部设置沟槽，基座销轴设置在沟槽内，锁钩与基座销轴的配合面为斜面，钩槽为外大内小的喇叭口形状，锁钩围绕锁钩轴转动。

本发明中，所述基座与舱体均为四棱体结构，且舱体与基座的配合面尺寸相同，舱体的四个棱面上分别固定有舱体吊柱，舱体的棱面上设有孔，舱体吊柱固定在孔内，保证了舱体表面的连续性。

所述基座的底部固定有数个坐底支脚，坐底支脚沿基座底部的棱边方向间隔设置，坐底支脚的顶端与基座的底面固定连接，坐底支脚的底端呈上大下小的圆锥面，并且坐底支脚的圆锥面上设有坐底缓冲孔。使坐底支脚可以较为容易地进入海底的淤泥地质，保证方舱在海底的稳定性。

所述基座的底面设有有入水过流孔，基座的侧面设有出水过流孔，基座的四个棱边上分别固定有基座吊环。保证了方舱在向海底下降过程中，水流可从入水过流孔与出水过流中进出，减小海水对方舱的浮力和冲击力，保证方舱的下降速度以及稳定性，并且保证方舱在海底坐底的位置精度。

本发明的有益效果：该浅海方舱结构简单，使用方便灵活，制造和使用成本低，便于投放和回收，并且投放位置准确，方舱的斜坡式外形使其具备防拖网的优点，为建立长期而稳定的海底参考点框架体系，以及为我国水下高精度导航定位基础设施建设及深海资源开发和利用提供技术支撑。

附图说明

图1为本发明的剖视图；

图2为本发明的立体图；

图3为本发明中锁钩释放机构的结构示意图；

图4为锁钩与锁轴释放前的a-a向截面图；

图5为锁钩与锁轴释放后的a-a向截面图。

图中：1基座；2坐底缓冲孔；3锁钩；4出水过流孔；5入水过流孔；6坐底支脚；7基座吊环；8舱体吊柱；9舱体；10实验仪器；11锁轴；12基座销轴；13锁钩轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1和图2所示，基于海底大地控制网的可回收浅海方舱包括基座1和舱体9，舱体9位于基座1的上方，基座1的上表面和舱体9的下表面接触。基座1和舱体9的中心分别设有中心孔，其中舱体9的中心孔内固定有实验仪器10，实验仪器10的底端穿过舱体9的中心孔，位于基座1的中心孔内，且实验仪器10的底部与基座1之间通过锁钩释放机构连接。

基座1与舱体9均为四棱体结构，且舱体9与基座1的配合面尺寸相同，使得方舱在海底工作时不会被渔网拖曳带走。舱体9的四个棱面上分别固定有舱体吊柱8：舱体9的棱面上设有孔，舱体吊柱8固定在孔内，从而保证了舱体表面的连续性。

基座1的底部固定有多个坐底支脚6，坐底支脚6沿基座1底部的棱边方向间隔设置，其作用是对海底的不平整度有较高的适应度，不会因为海底的凸起造成方舱的倾斜。坐底支脚6的顶端与基座1的底面固定连接，坐底支脚6的底端呈上大下小的圆锥面，并且坐底支脚6的圆锥面上设有坐底缓冲孔2，使坐底支脚可以较为容易地进入海底的淤泥地质，保证方舱在海底的稳定性。

基座1的底面设有有入水过流孔5，基座1的侧面设有出水过流孔4，可保证方舱在向海底下降过程中，水流可从入水过流孔5与出水过流孔4中进出，减小海水对方舱的浮力和冲击力，保证方舱的下降速度以及稳定性，并且保证方舱在海底坐底的位置精度。基座1的四个棱边上分别固定有基座吊环7。

如图3所示，锁钩释放机构包括锁钩3、锁轴11、基座销轴12和锁钩轴13，其中锁轴11固定在实验仪器10的底部，基底销轴12和锁钩轴13均固定在基底1上，锁钩3设置在锁钩轴13上，锁钩3与锁钩轴13铰接。如图3所示的状态，锁轴11对锁钩3的上端起到限位作用，保证锁钩3与基座销轴12连接的可靠性，锁钩3的下部设置沟槽，基座销轴12设置在沟槽内。锁钩3与基座销轴12的配合面为斜面，并且钩槽为外大内小的喇叭口形状，保证舱体9与实验仪器10被回收时，在基座销轴12的限位作用下，使锁钩3顺利围绕锁钩轴13做顺时针转动，使舱体9与实验仪器10逐渐脱离基座1。

浅海方舱的正常工作阶段如图1、图2和图4所示，此时舱体9和实验仪器10通过锁钩释放机构与基座1连接在一起，此时通过锁轴11对锁钩3的限位作用，保证锁钩3与基座销轴12连接的可靠性。当浅海方舱完成工作以及其他原因需要回收时，通过水面发送声学信号控制实验仪器10上的锁轴11转动90°，如图5所示，此时锁轴11取消了对锁钩3的限位作用，锁钩3可围绕锁钩轴13做顺时针转动，当舱体9与实验仪器10被水面的吊装设备向水面拉动时，基座销轴12在基座的重力作用下使锁钩3完成顺时针的旋转，此时，舱体9、实验仪器10逐渐与基座1脱离，从而完成舱体9、实验仪器10的回收。

本发明所述的基于海底大地控制网的可回收浅海方舱使用方法如下所述：

首先，将实验仪器10与舱体9连接，并控制锁轴11位于释放后位置，然后将舱体9置于基座1上面，同时将锁钩3连接在基座销轴12上，安装完成后，控制锁轴11位于释放前位置；第二步，使用水面吊装设备吊住基座1上的基座吊环，缓缓将方舱放置于海底；第三步，需回收方舱时，实验仪器10接收到水面的控制信号，锁轴11转动90°，解除对锁钩3的限位作用，水面吊装设备吊住舱体9上的舱体吊柱8并带动舱体9向上运动，锁钩3在基座销轴12的限位作用下顺时针转动，使锁钩3、舱体9、实验仪器10可以脱离基座1，并由水面吊装设备回收到水面，基座1留在海底。