一种深水浮标及其制作工艺的制作方法

本发明涉及航标技术领域，具体涉及一种深水浮标及其制作工艺。

背景技术：

浮标，指浮于水面的一种航标，是锚定在指定位置，用以标示航道范围、指示浅滩、碍航物或表示专门用途的水面助航标志。浮标在航标中数量最多，应用广泛，设置在难以或不宜设立固定航标之处。浮标，其功能是标示航道浅滩或危及航行安全的障碍物。

我国拥有面积辽阔的海洋资源，大陆海岸线长达18000公里，大陆架面积将近110万平方公里，管辖海域共约300万平方公里。在这些海域中，水深400m以上的、海况较为恶劣的深水及超深水海域主要分布在东海部分海域和南海大部分海域，由于缺乏适应恶劣海况的深水观测浮标，造成对这部分海域的监测力度不足，不能形成完善的监测网络，难以掌握长期、连续、准确的海洋状况统计资料。伴随着海洋开发力度的逐渐加大，海洋环境监测作为海洋开发的技术支撑，其作业越发显得重要。

海洋浮标作为新型的海洋监测工具，是在传统海洋监测技术的基础上发展而来的，是一种无人值守、能够自动、定点、定时、连续对海上各种环境要素进行遥测的监测系统。与海监飞机、卫星、海洋调查船和潜水器等，构成了立体的海洋监测系统。海洋浮标需要满足如下要求：不间断监测，寿命长，多功能，成本低，生存能力强，低能耗、无污染。

对深水浮标而言，浮标长时间在固定深水中工作，经常会遇到恶劣的情况，所以浮标的稳定性和波浪中的运动性能至关重要，现有技术中很多浮标在遭遇大风大浪气候时发生倾覆沉没，存在耐冲击性差、耐恶劣环境条件较差、使用寿命短等问题；且现有浮标功能相对单一，监测的信息有限，大部分通过航标灯和外形为船舶提供简单的安全信息，很难构成了一个完善的海洋监测系统。

如中国专利cn205589420u公开了一种环保节能海洋浮标，包括太阳能板、浮桶和壳体，所述浮桶的中部通过多个支杆连接固定有壳体，壳体的内部设有隔板，隔板的下侧设有永磁直线发电机，隔板的上侧分别设有蓄电池、中央处理器、无线收发模块和gps定位模块，浮桶的顶部设有太阳能板，太阳能板的顶部中间位置设有灯杆，灯杆的顶端设有广角摄像头，灯杆的上部还设有灯罩，灯罩的下侧安装有多个照明灯。中国专利cn207523893u公开了一种海洋浮标，包括玻璃钢下壳体和玻璃钢上壳体，下壳体和上壳体通过玻璃钢粘结剂粘结相连。所述玻璃钢粘结剂设在粘结剂腔内，所述粘结剂腔设有与外界相通的进胶口。在下壳体的底部设有挂装件，在上壳体的顶部设有用于安装功能组件的预埋件和/或竖杆。在上壳体和下壳体之间的空腔内设有功能组件。上述浮标尽管实现了浮标的基本功能，但浮标的稳定性、波浪中的运动性能较差，且监测数据信息有限。

深水浮标是一种新型的海洋环境监测系统，在海洋环境监测方面具有独特的卓越，由于我国对深海浮标的研究较少，因此，开发一款适合深海海域作业的海洋环境监测浮标，以适应我国未来深海资源开发，是目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

为克服现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种结构轻巧、耐腐蚀性好、抗冲击性能好、稳定性好、在恶劣条件下不变形、不易磨损及使用维护方便的深水浮标及其制作工艺，其技术方案如下：

一种深水浮标，包括浮体、支架、指引灯、数据采集组件、控制组件、电源组件、定位组件及定位锚，所述支架设置在所述浮体上端，所述浮体内设置有空腔，所述支架下端连接有底板，所述底板下端设置有器件箱，所述器件箱放置在所述空腔内。

优选地，所述数据采集组件包括方位采集器、温湿度采集器、大气压力采集器及风速风向采集器，所述风速风向采集器和方位采集器设置在所述支架的顶端的平台上。

优选地，该浮标还包括雷达反射器，所述雷达反射器设置在用于架设指引灯的安装板下端；

所述定位组件包括gps定位器和电子罗盘，所述gps定位器设置在所述支架顶端的平台上。

优选地，所述浮体上设置有吊环，所述吊环用于吊装浮标；所述浮体下端设置有连接组件，所述连接组件包括外筒和内筒，所述外筒与所述浮体固定连接，所述内筒上设置有固定孔，所述固定孔通过铰链与所述定位锚连接。

优选地，所述浮体在位于所述空腔的四周填充高分子发泡材料，发泡材料包括聚氨酯、聚乙烯或聚苯乙烯中的一种或任意组合。

优选地，所述控制组件包括主控制器、无线发射器，所述主控制器、无线发射器均设置在所述器件箱内，所述主控制器与所述无线发射器连接。

优选地，所述电源组件包括蓄电池、太阳能板，所述太阳能板通过挂杆设置在所述支架上，所述蓄电池设置在所述器件箱内，所述蓄电池用于提供电力供应。

优选地，所述蓄电池为锂蓄电池，所述蓄电池采用至少2个锂蓄电池串联的方式连接。

优选地，所述器件箱顶端设置有可打开的箱盖，且所述箱盖与所述器件箱的接触处设置有防水密封圈，所述箱盖便于对器件箱内的各部件进行维护保养。

一种深水浮标的制作工艺，包括以下步骤：

101、先通过铸造冶炼工艺制备钢材料，采用钢材料通过铸造工艺制备支架、平台、底板、安装板及浮体外壳；

102、步骤101后，通过焊接工艺将平台、安装板、底板依次固定在支架的相应位置，并将指引灯、数据采集组件、控制组件、电源组件、定位组件灯依次安装在所述支架、器件箱的相应位置；

103、再依次将吊环通过焊接工艺固定在所述浮体的上端的相应位置；

104、步骤103后，按照常规发泡材料的制备方法制备发泡材料，将发泡材料无间隙填充到浮体内空腔的四周；

105、步骤104后，通过焊接工艺将定位组件固定在所述浮体的下端；

106、将步骤102焊接后的支架与步骤105制得的浮体通过螺栓固定连接，并与定位锚通过铰链固定连接。

本发明所获得的有益技术效果：

1)本发明解决了现有技术中所存在的问题，本发明具有结构轻巧、抗冲击性能好、稳定性好、使用维护方便，同时，实现不间断监测，多功能性，便于构建完善的深水监测系统；

2)本发明通过在支架下端设置器件箱，将控制组件和蓄电池放在在器件箱内，并将器件箱放置在浮体内的空腔，有利于保护控制系统，减少故障发生，提高设备的稳定性；器件箱上端设置箱盖，便于对器件箱内的各部件进行维护保养，同时，器件箱内设置夹层结构，便于安放不同组成部件；

3)本发明电源组件采用太阳能板和锂蓄电池组合的方式，锂蓄电池实现电压高，比能量高，循环寿命长，体积小、重量轻，自放电小，无记忆效应，安全无污染，同时，锂蓄电池采用电池串联的方式实现电池容量、重量及尺寸的最优；

4)本发明浮体外形呈铁饼形状，有利于提高浮标的稳定性，及波浪中的运动性能，浮体填充高分子发泡材料，提高浮体的浮力，耐冲击性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本实施例公开的一种深水浮标的结构示意图；

图2为本实施例公开的浮体的剖视图；

图3为本实施例公开的支架的结构示意图。

在以上附图中：1、浮体；2、支架；3、指引灯；4、空腔；5、底板；6、器件箱；7、gps定位器；8、风速风向采集器；9、避雷针；10、温湿度采集器；11、大气压力采集器；12、雷达反射器；13、平台；14、外筒；15、内筒；16、固定孔；17、主控制器；18、无线发射器；19、蓄电池；20、太阳能板；21、箱盖；22、仪器槽；23、吊环。

具体实施方式

以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明的技术方案。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

实施例1

如附图1所示，一种深水浮标，浮体1、支架2、指引灯3、数据采集组件、控制组件、电源组件、定位组件及定位锚，所述支架2设置在所述浮体1上端。

所述指引灯3设置在所述支架2上端的安装板上，保证船舶在夜间安全航行而提供的一种交通灯，在夜间能够发出规定的灯光颜色和闪光频率，达到规定的照射角度和能见距离。

如附图2所示，所述浮体1内设置有空腔4，所述浮体1在位于所述空腔4的四周填充高分子发泡材料，发泡材料为聚氨酯。

可替代的，所述发泡材料为聚乙烯或聚苯乙烯，以及聚氨酯、聚乙烯或聚苯乙烯中的任意组合。

进一步的，所述浮体1的壳体为聚脲材料，所述浮体1的外表面均设有耐腐蚀涂层。

所述浮体1上设置有吊环23，所述吊环23用于吊装浮标；所述浮体1下端设置有连接组件，所述连接组件包括外筒14和内筒15，所述外筒14与所述浮体1固定连接，所述内筒15上设置有固定孔16，所述固定孔16通过铰链与所述定位锚连接。

进一步的，所述外筒14与所述内筒15活动连接，实现相对旋转运动，减少浮标的偏移，增强浮标的稳定性。

如附图3所示，所述支架2下端连接有底板5，所述底板5下端设置有器件箱6，所述器件箱6放置在所述空腔4内，所述器件箱6内设置有夹层，用于放置元器件。

所述器件箱6顶端设置有可打开的箱盖21，且所述箱盖21与所述器件箱6的接触处设置有防水密封圈，所述箱盖21便于对器件箱6内的各部件进行维护保养。

所述数据采集组件包括方位采集器、温湿度采集器10、大气压力采集器11及风速风向采集器8，所述风速风向采集器8和方位采集器设置在所述支架2的顶端的平台13上；所述温湿度采集器10、大气压力采集器11设置在位置支架2中下端的架板上。

所述定位组件包括gps定位器7和电子罗盘，所述gps定位器7设置在所述支架2顶端的平台13上；所述电子罗盘设置在所述器件箱6内，定位组件采用gps定位器7为主，电子罗盘为附的定位方式。

进一步的，该浮标还包括雷达反射器12，所述雷达反射器12设置在用于架设指引灯3的安装板下端，雷达反射器12为曲面介质透镜反射器，反射力强，体质轻小，反射效果好，便于船舶雷达监测到，当船舶雷达测定装有雷达反射器12的航标时，目标回波增强，有效作用距离增大，在雷达荧光屏上易于区分和发现该航标。

进一步的，该浮标还包括避雷针9，所述避雷针9设置所述支架2的顶端，防止被雷击等危险现象的发生。

所述控制组件包括主控制器17、无线发射器18，所述主控制器17、无线发射器18均设置在所述器件箱6内，所述主控制器17与所述无线发射器18连接，所述主控制器17与所述方位采集器、温湿度采集器10、大气压力采集器11及风速风向采集器8，实现监测信息的采集，同时通过无线发射器18将采集到的信号发送至航道管理控制中心。

所述电源组件包括蓄电池19、太阳能板20，所述太阳能板20通过挂杆设置在所述支架2上，太阳能板20将太阳能转化为电能，或储存在蓄电池19内，为整个系统提供电力，使之正常工作。

所述蓄电池19设置在所述器件箱6内，所述蓄电池19用于提供电力供应；所述蓄电池19为锂蓄电池，锂蓄电池负极是碳，正极是氧化钴锂，采用有机电解质，实现电压高、比能量高、循环寿命长、体积小、重量轻、自放电小、无记忆效应、安全无污染等特点；所述蓄电池19采用4个锂蓄电池串联的方式连接，实现容量、重量及尺寸的最优化。

进一步的，所述支架2上设有风力叶片，利用风力带动风车叶片旋转，通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电，发电机与蓄电池19连接，建立电力系统，为航标上的各装置运作提供电力支撑。

进一步的，所述浮体1上设置有波浪发电装置，在波浪的作用下提供电力，波浪发电装置与蓄电池19连接，为浮标提供电力支撑。

所述器件箱6下端设置有3个仪器槽22，仪器槽22内对应设有波浪采集器、温盐深采集器、海流计，所述波浪采集器、温盐深采集器、海流计均连接有探测器；对应所述浮体1底部设置有与每个仪器槽22对应的通孔，所述通孔用于将探测器放置到相应测试位置。

实施例2

基于上述实施例1，一种深水浮标的制作工艺，包括以下步骤：

101、先通过铸造冶炼工艺制备钢材料，采用钢材料通过铸造工艺制备支架2、平台13、底板5、安装板及浮体1外壳；

102、步骤101后，通过焊接工艺将平台13、安装板、底板5依次固定在支架2的相应位置，并将指引灯3、数据采集组件、控制组件、电源组件、定位组件灯依次安装在所述支架2、器件箱6的相应位置；

103、再依次将吊环23通过焊接工艺固定在所述浮体1的上端的相应位置；

104、步骤103后，按照常规发泡材料的制备方法制备发泡材料，将发泡材料无间隙填充到浮体1内空腔4的四周；

105、步骤104后，通过焊接工艺将定位组件固定在所述浮体1的下端；

106、将步骤102焊接后的支架2与步骤105制得的浮体1通过螺栓固定连接，并与定位锚通过铰链固定连接。

需要说明的是，支架2与浮体1之间的固定连接方式不限于螺栓连接，也适用于其它紧固件的连接方式。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，也可以进行相应技术特征的组合。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。