基于小型船只的垂直剖面海流观测装置

本发明属于海洋观测领域，具体地说是一种基于小型船只的垂直剖面海流观测装置。

背景技术：

海洋中从海表面到海底的垂直剖面海流参数不仅对海洋科学研究和海水养殖等有着非常强的指导意义，也是国防建设及保卫领土安全等军事活动的根本保障，更是海洋环境工程建设的重要依据。获取近海垂直剖面海流参数的重要手段之一是基于调查船的海流观测。传统方法是在船舷外吊放海流计，进行垂直剖面海流观测；但船体迎流和迎浪面积较大，并且受海风作用，船体容易摇晃，小型船只尤甚，致使海流计晃动厉害，监测数据质量较差。基于此，提出让小型船只作为依托，牵引一个小型浮体，稳心较好的小型浮体作为海流计的吊放支撑，可以保证海流计的稳心，从而提高观测数据质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于小型船只的垂直剖面海流观测装置。该垂直剖面海流观测装置不受船只晃动影响，自主悬浮在水面，只是在船只上予以系留，由小型船只布放、守护和回收，受浮体晃动倾斜的角度较小，垂直剖面测流有较好的准确性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括小型船只、浮体、支撑架体、声学多普勒海流剖面仪及重锤，其中浮体分别通过缆绳与小型船只及支撑架体的一端连接，所述支撑架体的另一端通过缆绳与重锤相连，所述声学多普勒海流剖面仪安装于支撑架体的内部；所述浮体、支撑架体与重锤通过缆绳连接后，竖直方向的中心线共线。

其中：所述浮体包括塔架、主浮体、密封舱体及支腿，该密封舱体上套接有所述主浮体，所述密封舱体内分别安装有蓄电池及数据采集与控制系统；所述塔架安装于主浮体的上表面，该塔架上安装有gps装置和锚灯，所述gps装置和锚灯分别与蓄电池、数据采集与控制系统相连；所述主浮体的下表面安装有多条支腿。

安装于所述密封舱体内的蓄电池及数据采集与控制系统预留有延伸至密封舱体外的水密接线，该水密接线与所述gps装置和锚灯相连。

所述支撑架体包括通过连接法兰相连的上支架及下支架，该上支架的一端通过缆绳与所述浮体连接，另一端与所述连接法兰的一侧相连；所述下支架的一端通过缆绳与重锤连接，另一端与所述连接法兰的另一侧相连；所述下支架内安装有至少一个紧固夹，所述声学多普勒海流剖面仪通过紧固夹夹紧固定在支撑架体的内部。

所述上支架包括短折杆、加强筋a及拉鼻a，该短折杆为多根，各根所述短折杆的一端汇集对称地焊接在所述拉鼻a上，另一端分别与所述连接法兰的一侧相连，所述拉鼻a通过缆绳与浮体连接；各根所述短折杆内部通过加强筋a支撑连接。

所述下支架包括长折杆、紧固夹、加强筋b及拉鼻b，该长折杆为多根，各根所述长折杆的一端汇集对称地焊接在所述拉鼻b上，另一端分别与所述连接法兰的另一侧相连，所述拉鼻b通过缆绳与重锤连接；各根所述长折杆内部通过加强筋b支撑连接，所述紧固夹固接于各根长折杆之间。

所述紧固夹包括焊接紧固夹及活动紧固夹，该焊接紧固夹安装在下支架的长折杆上，所述活动紧固夹与焊接紧固夹可拆卸地连接，所述声学多普勒海流剖面仪容置在所述焊接紧固夹与活动紧固夹围成的空间中，由所述焊接紧固夹与活动紧固夹予以夹紧固定。

所述焊接紧固夹与活动紧固夹中间夹紧声学多普勒海流剖面仪的部分均为弧形，该焊接紧固夹与活动紧固夹的两端分别通过固定螺丝可拆卸地紧固连接；所述焊接紧固夹与活动紧固夹围成一个圆形的容置空间，并在该圆形容置空间中加设有胶皮垫，所述声学多普勒海流剖面仪通过添加胶皮垫后固定在所述焊接紧固夹与活动紧固夹围成的圆形容置空间中。

本发明的优点与积极效果为：

1.系统稳定可靠，本发明的声学多普勒海流剖面仪固定在支撑架体内，支撑架体上端连接漂浮在海面的浮体，下端缀接重锤，浮体与船只相比，尺寸小很多，受风浪流作用力小，减小了整个系统的晃动，而下端重锤进一步降低系统重心，也有利于声学多普勒海流剖面仪在水下稳定的工作。

2.垂直剖面测流准确，本发明的声学多普勒海流剖面仪垂直性能好，受浮体晃动倾斜的角度较小，垂直剖面测流有较好的准确性。

3.结构简单、性价比高，并且支撑架体为分体式，易于安装声学多普勒海流剖面仪；本发明的部件选用不锈钢材料，具有较强的抗海水腐蚀能力；系统方便连接固定，易于实现。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1中浮体的结构示意图；

图3为图1中支撑架体的结构示意图；

图4为图3中上支架的结构示意图；

图5为图3中下支架的结构示意图；

图6为图3中连接法兰盘的结构示意图；

图7为图5中紧固夹的结构示意图；

其中：1为小型船只，2为缆绳a；

3为浮体，301为塔架，302为主浮体，303为密封舱体，304为支腿；

4为缆绳b，

5为支撑架体，501为上支架，50101为短折杆，50102为加强筋a，50103为拉鼻a，502为连接法兰，503为下支架，50301为长折杆，50302为紧固夹，50303为加强筋b，50304为拉鼻b；

6为声学多普勒海流剖面仪；

7为缆绳c；

8为重锤。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1所示，本发明包括小型船只1、浮体3、支撑架体5、声学多普勒海流剖面仪6及重锤8，其中声学多普勒海流剖面仪6安装在支撑架体5内部，小型船只1与浮体3通过缆绳a2连接，浮体3与支撑架体5的一端通过缆绳b4连接，支撑架体5的另一端和重锤8之间通过缆绳c7连接；浮体3、支撑架体5与重锤8通过缆绳b4和缆绳c7连接后，竖直方向的中心线共线。

如图2所示，本实施例的浮体3包括塔架301、主浮体302、密封舱体303及支腿304，密封舱体303上套接有主浮体302，密封舱体303内分别安装有蓄电池及数据采集与控制系统，蓄电池及数据采集与控制系统预留有延伸至密封舱体303外的水密接线；塔架301安装于主浮体302的上表面，该塔架301上安装有gps装置和锚灯，用以定位和警示，gps装置和锚灯分别与蓄电池、数据采集与控制系统相连；蓄电池可以为塔架301上的gps装置和锚灯供电，数据采集与控制系统可控制、采集和存储gps装置和锚灯的信息。主浮体302的下表面安装有多条(本实施例为四条)支腿304。实际应用时，先将蓄电池及数据采集与控制系统安装在密封舱体303内，并预留延伸至密封舱体303外的水密接线；然后将主浮体302套接固定在密封舱体303上，再将上部塔架301安装固定在主浮体302上，上部塔架301上固定gps装置和锚灯，并将密封舱体303延伸出来的水密接线(即电源与控制线缆)连接gps装置和锚灯，最后安装四条支腿304于主浮体302的下部。

如图3～7所示，本实施例的支撑架体5包括通过连接法兰502相连的上支架501及下支架503，该上支架501的一端通过缆绳b4与浮体3连接，另一端与连接法兰502的一侧相连；下支架503的一端通过缆绳c7与重锤8连接，另一端与连接法兰502的另一侧相连；下支架503内安装有至少一个紧固夹50302，声学多普勒海流剖面仪6通过紧固夹50302夹紧固定在支撑架体5的内部。

本实施例的上支架501包括短折杆50101、加强筋a50102及拉鼻a50103，该短折杆50101为多根(本实施例为四根)，各根短折杆50101的一端汇集对称地焊接在拉鼻a50103上，另一端分别与连接法兰502的一侧相连，拉鼻a50103通过缆绳b4与浮体3连接；各根短折杆50101内部通过两根加强筋a50102支撑连接。

本实施例的下支架503包括长折杆50301、紧固夹50302、加强筋b50303及拉鼻b50304，该长折杆50301为多根(本实施例为四根)，各根长折杆50301的一端汇集对称地焊接在拉鼻b50304上，另一端分别与连接法兰502的另一侧相连，拉鼻b50304通过缆绳c7与重锤8连接；各根长折杆50301内部通过两根加强筋b50303支撑连接，紧固夹50302固接于各根长折杆50301之间。

本实施例的紧固夹50302包括焊接紧固夹及活动紧固夹，该焊接紧固夹安装在下支架503的两根长折杆50301上，活动紧固夹与焊接紧固夹可拆卸地连接，声学多普勒海流剖面仪6容置在焊接紧固夹与活动紧固夹围成的空间中，由焊接紧固夹与活动紧固夹予以夹紧固定。焊接紧固夹与活动紧固夹中间夹紧声学多普勒海流剖面仪6的部分均为弧形，该焊接紧固夹与活动紧固夹的两端分别通过固定螺丝可拆卸地紧固连接；焊接紧固夹与活动紧固夹围成一个圆形的容置空间，并在该圆形容置空间中加设有胶皮垫，声学多普勒海流剖面仪6通过添加胶皮垫后固定在焊接紧固夹与活动紧固夹围成的圆形容置空间中，并位于浮体3下方的中心位置。

本发明的声学多普勒海流剖面仪6为市购产品，购置于美国teledynerd仪器公司，型号为300kadcp。

本发明的小型船只1为排水量小于100t的船只。

应用本发明垂直剖面海流观测装置实现剖面海流观测的方法为：

先将声学多普勒海流剖面仪6通过紧固夹50302安装在下支架503内，将上支架501和下支架503通过连接法兰502用螺母连接成一个整体，构成垂直剖面海流观测装置；再将浮体3与安装了声学多普勒海流剖面仪6的支撑架体5用缆绳b4相连接，将重锤8通过缆绳c7与安装了声学多普勒海流剖面仪6的支撑架体5相连接；浮体3上端通过缆绳a2与小型船只1相连；将重锤8、支撑架体5和浮体3依次抛投入水，使其顺流漂离小型船只1设定距离，开始进行观测。