用于海上浮标的剖面升降系统的制作方法

[0001]
本实用新型专利涉及海洋环境监测的技术领域，具体而言，涉及用于海上浮标的剖面升降系统。


背景技术：

[0002]
海洋的面积占地球表面积的71％，海洋里含有丰富的矿产资源、医药资源、水产资源等，同时海洋对整个地球的生态平衡扮演着一个极为重要的角色。在沿海和近海海域通常设置有许多大型的海洋浮标体，在这些海洋浮标体中，常常搭载着大量的贵重仪器、设备，以进行水质、水文和气象等的监测。海洋环境复杂多变，有时风浪会很大，对海上浮标及浮标上所搭载的仪器都提出了很高的要求。
[0003]
现有技术中海上浮标所搭载的仪器设置在海面上方的浮体上或者固定在海面之下的浮体上，无法伸入到海面下对海洋环境进行不同深度的监测。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型的目的在于提供用于海上浮标的剖面升降系统，旨在解决现有技术中无法将仪器伸入到海面下对海洋环境进行不同深度的监测的问题。
[0005]
本实用新型是这样实现的，用于海上浮标的剖面升降系统，包括：
[0006]
仪器栏，所述仪器栏用于放置监测仪器；
[0007]
卷线滚筒；
[0008]
电机，所述电机用于驱动所述卷线滚筒转动；
[0009]
及线缆，所述线缆的一端连接在所述仪器栏上，所述线缆的另一端连接在所述卷线滚筒上；
[0010]
其中，当需要将监测仪器置于海水中一定深度时，所述电机驱动所述卷线滚筒转动，放出所述线缆，所述仪器栏在重力的作用下，随着所述线缆的放出，下降到所需位置；
[0011]
当需要将监测仪器提升时，所述电机驱动所述卷线滚筒反向转动，收揽所述线缆，将所述仪器栏提升。
[0012]
进一步的，所述剖面升降系统还包括外部框架和线缆张紧装置，所述线缆张紧装置设置于所述外部框架的顶部，用于让线缆始终保持紧绷状态。
[0013]
进一步的，所述线缆张紧装置包括上部平台、拉力弹簧、底板和滑轮，所述上部平台固定连接于所述外部框架的顶部，所述拉力弹簧设置于所述上部平台与所述底板之间，所述滑轮设置于所述底板的下部。
[0014]
进一步的，所述剖面升降系统还包括排线器和传动构件，所述排线器用于所述线缆的排布收拢，所述排线器通过所述传动构件，与所述卷线滚筒连接。
[0015]
进一步的，所述传动构件包括第一链轮、链条和第二链轮，所述第一链轮与所述卷线滚筒连接，所述第二链轮与所述排线器连接，所述链条连接所述第一链轮和所述第二链轮。
[0016]
进一步的，所述第一链轮与所述第二链轮的模数相同，所述第一链轮的齿数小于所述第二链轮的齿数。
[0017]
进一步的，所述剖面升降系统还包括压线器，所述压线器铰接于所述外部框架的顶部，所述压线器用于防止所述线缆发生横向偏移。
[0018]
进一步的，所述剖面升降系统还包括仪器栏固定装置，所述仪器栏固定装置设置在所述外部框架上，所述仪器栏固定装置用于所述仪器栏提升上来时将所述仪器栏固定住。
[0019]
进一步的，所述仪器栏包括上部连接件、多根长杆和底部连接件，所述多根长杆的顶端与所述上部连接件连接，所述多根长杆的底端与所述底部连接件连接，所述线缆与所述上部连接件连接，所述多根长杆上具有连接头，所述连接头用于固定监测仪器。
[0020]
进一步的，所述多根长杆的外侧具有挡块，所述仪器栏固定装置为下宽上窄的中空圆台形；当所述仪器栏被提升至所述仪器栏固定装置时，所述挡块抵接在所述仪器栏固定装置的内侧壁。
[0021]
与现有技术相比，本实用新型提供的用于海上浮标的剖面升降系统，通过电机带动卷线滚筒的转动或反向转动，将安置在仪器栏中监测仪器伸入到海水中一定深度或者从海水中提升上来，以便于监测仪器对不同深度的海洋环境都可进行监测，非常方便。
附图说明
[0022]
图1是本实用新型提供的用于海上浮标的剖面升降系统的立体示意图；
[0023]
图2是本实用新型提供的用于海上浮标的剖面升降系统的线缆张紧装置的立体示意图；
[0024]
图3是本实用新型提供的用于海上浮标的剖面升降系统的排线器的立体示意图；
[0025]
图4是本实用新型提供的用于海上浮标的剖面升降系统的仪器栏的立体示意图。
[0026]
附图标记说明：
[0027]
仪器栏100，上部连接件110，长杆120，连接头121，挡块122，底部连接件130；
[0028]
卷线滚筒200；
[0029]
线缆300；
[0030]
外部框架400；
[0031]
线缆张紧装置500，上部平台510，拉力弹簧520，底板530，滑轮540；
[0032]
排线器600，滑轮610，排线架620，往复丝杆630，限位轴640，底座650；
[0033]
传动构件700，第一链轮710，第二链轮720，链条730；
[0034]
仪器栏固定装置800；
[0035]
压线器900。
具体实施方式
[0036]
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0037]
以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细的描述。
[0038]
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0039]
参照图1-4所示，为本实用新型提供的较佳实施例。
[0040]
用于海上浮标的剖面升降系统，包括：
[0041]
仪器栏100，用于放置监测仪器；
[0042]
卷线滚筒200，卷线滚筒200基本呈圆柱体，环绕圆柱体的柱面具有一定深度的凹槽，用于卷线；
[0043]
电机，用于驱动卷线滚筒200转动；电机由海上浮标中的蓄电池供电，蓄电池可定期充电、定期更换或者由海上浮标上的太阳能板供电、或者由海上浮标上的风力发电机供电；电机的转动由海上浮标上的控制电路来控制；
[0044]
及线缆300，线缆300的一端连接在仪器栏100上，线缆300的另一端连接在卷线滚筒200上；
[0045]
其中，当需要将监测仪器置于海水中一定深度时，电机驱动卷线滚筒200转动，放出线缆300，仪器栏100在重力的作用下，随着线缆300的放出，下降到所需位置；
[0046]
当需要将监测仪器提升时，电机驱动卷线滚筒200反向转动，收揽线缆300，将仪器栏100提升。
[0047]
用于海上浮标的剖面升降系统，通过电机带动卷线滚筒200的转动或反向转动，将安置在仪器栏100中监测仪器伸入到海水中一定深度或者从海水中提升上来，以便于监测仪器对不同深度的海洋环境都可进行监测，非常方便。
[0048]
剖面升降系统还包括外部框架400和线缆张紧装置500，线缆张紧装置500 设置于外部框架400的顶部，用于让线缆300始终保持紧绷状态。
[0049]
线缆张紧装置500包括上部平台510、拉力弹簧520、底板530和滑轮540，上部平台510固定连接于外部框架400的顶部，拉力弹簧520设置于上部平台510 与底板530之间，滑轮540设置于底板530的下部。拉力弹簧520可以是4根，每根拉力弹簧520的长度为60mm，外径为20mm，4根拉力弹簧520分两边布置，每边布置2根。线缆300的一端连接在仪器栏100上，线缆300通过线缆张紧装置500上的滑轮540，使得仪器栏100相对于线缆装置上下移动。
[0050]
在海上浮标摇摆的过程中，当线缆300由紧绷状态变为松弛状态时，拉力弹簧520自动收紧，使得线缆300由松弛状态变为紧绷状态，这样使得线缆300在收拢时不易卡死。当仪器栏100受到海浪冲击，被往下拉拽时，拉力弹簧520被拉伸得更长，使得线缆300自动释放出一部分，线缆张紧装置500具有自动调节功能，从而使得线缆300不易被拉坏。
[0051]
在线缆张紧装置500的上部平台510上可设置拉力传感器来配合拉力弹簧 520的使用。
[0052]
拉力传感器基于这样一个原理：弹性体在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号，从而完成了将外力变换为电信号的过程。
[0053]
通过拉力传感器可以监测拉力弹簧520的形变情况，也就可以监测到线缆张紧装置500下方所悬挂的仪器栏100的状况，例如，若线缆300断裂则线缆张紧装置500相当于空载、无负荷。当悬挂的仪器栏100处于静止状态时，仪器栏100 所受到的线缆300的拉力与它本身的重力相当，仪器栏100受到的浮力相对较小，可以忽略；拉力弹簧520所受到的力相当于线缆300拉力的两倍。当放出线缆，仪器栏加速下降时，拉力弹簧520的所受到的力小于两倍的线缆300拉力。当收拢线缆，仪器栏加速提升时，拉力弹簧520的所受到的力大于两倍的线缆300拉力。
[0054]
海上浮标在海上会随着波浪摇摆，而在浮标摇摆的过程中的升沉，会影响线缆300的紧绷状态，松弛的线缆300在收拢时较易出现卡死等情况，因此采用拉力弹簧520或者拉力弹簧520配合拉力传感器，减小浮标升沉力对线缆300的影响，令线缆300始终保持紧绷状态。
[0055]
剖面升降系统还包括排线器600和传动构件700，排线器600用于线缆300 的排布收拢，排线器600通过传动构件700，与所述卷线滚筒200连接。通过传动构件700的连接，随着卷线滚筒200的转动，带动排线器600运动，使得在线缆300收拢或放松时不会凌乱，使得线缆300在卷线滚筒200中处于合适的位置。
[0056]
剖面升降系统的传动构件700包括第一链轮710、链条730和第二链轮720。第一链轮710与卷线滚筒200连接，例如，第一链轮710的转轴与卷线滚筒200 的转轴是同一转轴，电机驱动卷线滚筒200转动时，第一链轮710同步转动；或者卷线滚筒200的转轴与第一链轮710的转轴通过一对齿轮或齿轮箱体啮合传动连接。第二链轮720与排线器600连接，例如，第二链轮720固定连接在排线器 600的往复丝杆630的一端，或者第一链轮710的转轴与往复丝杆630通过一对齿轮或齿轮箱体啮合传动连接。第一链轮710和第二链轮720通过链条730传动连接。当电机驱动卷线滚筒200转动时，第一链轮710同步转动，通过链条730 带动第二链轮720转动，从而使得排线器600运动，便于线缆300的排线收拢。
[0057]
为了便于链条730的传动，第一链轮710与所述第二链轮720的模数相同。当第一链轮710的齿数与第二链轮720的齿数相同时，两者转动的角速度也相同。当第一链轮710的齿数小于第二链轮720的齿数时，第一链轮710的外径小于第二链轮720的外径，由于链条730在第一链轮710和第二链轮720上走过相同长度，所以第一链轮710的角速度大于第二链轮720的角速度，也就是说排线器600 的链轮要转速要慢一点，这样使得线缆300由于排线器600的运动在卷线滚筒200 上排得更紧密一点。
[0058]
排线器600包括滑轮610、排线架620、往复丝杆630、限位轴640和底座 650，底座650固定连接在外部框架400上，滑轮610设置在排线架620上，往复丝杆630与底座650通过轴承连接，限位轴640的两端与底座650固定连接，或者限位轴640的两端也可固定连接在外部框架400上；往复丝杆630与限位轴 640平行布置。排线架620套设在往复丝杆630和限位轴640上，排线架620上具有与限位轴640配合的通孔，排线架620上具有与往复丝杆630配合的螺纹孔，排线架620与往复丝杆630螺纹连接。往复丝杆630的一端第二链轮720连接，往复丝杆630为往复螺纹式，两个螺旋方向的螺纹牙型为矩形或梯形。当电机驱动卷线滚筒200转动时，第一链轮710随之转动，通过链条730带动第二链轮720 一起转动，从而带动往复丝杆630转动；往复丝杆630转动时，由于限位轴640 的限位作用，使得与往复丝杆630配合的排线架620在往复丝杆630上作往复运动，从而实现线缆300在卷线滚筒200上的来回均匀卷
线，合理排线。
[0059]
剖面升降系统还包括压线器900，压线器900铰接于外部框架400的顶部，在压线器900的铰接部设置有弹簧，该弹簧用于将压线器900压向卷线滚筒200 的凹槽，线缆300被压线器900压向卷线滚筒200，用于防止线缆300发生横向偏移。为线缆300施加纵向约束，防止纵向自由度过大导致线缆300出现横向偏移从而发生的线缆300收拢异常情况。
[0060]
压线器900与线缆300接触的部位可以是与卷线滚筒200的凹槽同宽的光轴，也可以在压线器900的光轴上套设一套筒，该套筒可在光轴上自由转动，这样当压线器900上套筒压着线缆300，随着线缆300的收拢，套筒在光轴上转动，滑动摩擦变为滚动摩擦，这样线缆300与压线器900之间的摩擦力变得更小，防止压线器900对线缆300产生磨损，产生很好的防磨损效果。
[0061]
剖面升降系统的线缆300可以是外包橡胶层的钢丝缆绳，具有很好的强度，不易形变，不易拉断，同时也避免海水的侵蚀。优选的，线缆300中包括了电缆，线缆300的一端与仪器栏100中监测仪器电连接，从仪器栏100这端开始，线缆 300依次经过线缆张紧装置500的滑轮540、排线器600的滑轮610、压线器900、卷线滚筒200凹槽中的表面线孔、卷线滚筒200内部，线缆300在卷线滚筒200 内部与导电滑环电连接，导电滑环与采集设备电连接。
[0062]
卷线滚筒200的内部是封闭的腔体，具有良好的防水功能，适合在海洋环境当中有关仪器的电连接，导电滑环可布置在卷线滚筒200的内部。驱动卷线滚筒 200转动的电机可布置在卷线滚筒200的内部，或者也可布置在卷线滚筒200的外部，做好防水的措施。
[0063]
电机可设置在卷线滚筒200内部，通过传动齿轮与卷线滚筒200的转轴的啮合来驱动卷线滚筒200转动。卷线滚筒200的内部可以较为方便地做成防水良好的腔体，与电连接有关的部件均可设置于卷线滚筒200的内部。电机可由控制电路来控制，可通过遥控的方式来控制电机的转动；或者海上浮标可发送和接收无线电信号，通过无线电信号来实现远程对监测仪器的相关操作，例如，将监测仪器下降至海水中一定深度进行监测；将监测仪器所测得的有关数据远程传输给用户，用户可实时获得有关监测数据，获得第一手的资料数据。
[0064]
导电滑环是一种特殊设备连接到旋转体以传输能量和信号的电子组件，由旋转和静止两部分组成，旋转部分使用设备的旋转结构并与之一起运行，称为转子；静止部分连接装置的固定结构称为定子。线缆300随着卷线滚筒200转动，同时线缆300也与导电滑环保持电连接。由于定子和转子之间的通道的形成，它们之间必须有接触，它们的接触是整个导电滑环的功能部分，它是各种性能的载体。因此，形成了一个稳定可靠的旋转连接系统(需配合材料的选择，合理的设计以及零件的精确生产)，通过滑环两端旋转，可以传递所需信号。导电滑环的工作原理是为了保持两个具有相对运动的结构上的两个电路之间的电接触，可以使用某种类型的滑动触点连接电路。
[0065]
线缆300的外表面可设置有刻度，以便于实时、清楚地知道监测仪器被下降至海面下多深，想对海面下多深的环境进行监测，就相应下放多少米长的线缆 300，比较简便。
[0066]
驱动卷线滚筒200转动的电机可以是步进电机，通过控制步进电机的转动可以精确控制监测仪器的下降距离，例如，可预先设计好传动比，设计好步进电机转一圈，对应监测仪器下降多少，这样就可以实现智能化地控制仪器被下降到海面下多深。智能化地控制也可以采用搜索表格的方式进行，采用实地验证的方式，监测仪器每下降一米，步进电机转过多少圈，对应建立搜索表格，这样的话，想让仪器下降多少米，就通过软件去搜索表格找
到对应步进电机需转过多少圈，控制步进电机按搜索表格所列的圈数转动，即可实现智能化地控制仪器下降至海面下的位置。再通过无线电信号的发送及接收，可实现远程地控制海上浮标搭载的监测仪器在海面下的深度。
[0067]
剖面升降系统还包括仪器栏固定装置800，仪器栏固定装置800设置在外部框架400上，用于仪器栏100提升上来时将仪器栏100固定住。
[0068]
仪器栏100包括上部连接件110、多根长杆120和底部连接件130，多根长杆120的顶端与上部连接件110连接，多根长杆120的底端与底部连接件130连接，线缆300的一端与上部连接件110连接，每根长杆120上具有多个连接头 121，多个连接头121在长杆120上呈上下布置，这样可以用长杆120上的连接头121固定多个监测仪器。
[0069]
长杆120的顶端与上部连接件110可以是转动连接，例如，在上部连接件110 上环绕设置有多个转轴，长杆120的顶端设置有与转轴配合的通孔。长杆120的底端与底部连接件130可以是可拆卸连接。当长杆120的底端与底部连接件130 脱开，可以转动打开长杆120，将监测仪器布置到多根长杆120围成的仪器栏100 里。仪器栏100的长杆120不但起到固定监测仪器的作用，同时也起到对监测仪器保护的作用，避免监测仪器被大型鱼类损坏或者被外部物体撞坏。
[0070]
仪器栏100的长杆120外侧具有挡块122，仪器栏固定装置800为下宽上窄的中空圆台形；仪器栏固定装置800的圆台形侧壁上可留有一小段缺口，使得仪器栏固定装置800具有一定的可调节性，可以被撑大一点，以容纳稍大一些的仪器栏。
[0071]
当仪器栏100被提升至所述仪器栏固定装置800时，挡块122抵接在仪器栏固定装置800的内侧壁，避免仪器栏100被一直提升撞到线缆张紧装置500及外部框架400，同时由于挡块122抵接在仪器栏固定装置800的内侧壁上，也避免了仪器栏100被线缆300悬挂着产生大幅度的摆动，撞坏海上浮标上的其他部件。
[0072]
仪器栏固定装置800的内侧壁上可设置有刚性的凸缘，仪器栏100的挡块122 可设置为弹性卡块，通常情况下仪器栏100的挡块处于伸展状态。当仪器栏100 被提升至一定高度，使得仪器栏100的挡块接触到仪器栏固定装置800内侧壁的凸缘时，挡块122受压后收缩，通过凸缘后挡块122可再次伸展开，可对仪器栏 100形成支撑，固定住仪器栏100。当仪器栏100想从凸缘离开并下降至海水中时，可先提升仪器栏100一段距离，触发收起挡块122的开关，使得仪器栏可顺利地下降至海水中一定深度。
[0073]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。