CN102030081B

CN102030081B - 一种深海释放的数据传输浮标

Info

Publication number: CN102030081B
Application number: CN 200910174578
Authority: CN
Inventors: 谷军; 罗会彬; 陈建军; 任翀; 宋春明
Original assignee: 710th Research Institute of CSIC
Current assignee: 710th Research Institute of CSIC
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2029-09-30
Also published as: CN102030081A

Abstract

本发明涉及一种深海释放的数据传输浮标，包括上球体、下球体、法兰、紧固件和连接环，外围设备为深水平台；数据传输浮标分上球体和下球体，上、下球体均由半球壳通过法兰和紧固件密封连接构成，两个球体内部还包括主机天线一体化卫星终端、支撑杆、传输电缆、控制存储模块与电源装置、配重块、连接件、紧固件；上球体与下球体在竖直方向上由连接环固连成一体，主机天线一体化卫星终端通过支撑杆安装在上球体内部，下球体内部底端设有配重块以调节系统的质浮心距，系统控制存储模块与电源装置通过连接件与配重块接触连接，在下球体上半球壳上分别开有传输电缆接口和气密检查接口，浮标约束安装在深水平台上。本发明适用于大深度的深水平台。

Description

一种深海释放的数据传输浮标

技术领域

本发明涉及一种深海环境传输浮标，特别是涉及一种深海释放的数据传输浮标，属于海洋环境监测技术领域。

背景技术

我国是一个海洋大国，加强对特殊海域的海洋环境信息的监测，对于维护我国国防安全有着重要意义。要实现从浅海向深海的战略转移，急需发展适应深远海探测需要的先进技术与深海环境传输浮标，以提高对深远海区域的海洋监测能力。

深海传输浮标是目前人类获取海洋环境信息的重要技术装备之一，特别是在研究观测长周期海洋现象时，深海传输浮标更是一种有效手段。这类浮标特点在于：用其构成的深水至水面，水面到卫星的信息传输通道，具有隐蔽性、抗自然和人为损坏性强，使用灵活、操作方便；由于体积小，使水下平台搭载的数量增多，从而大大提高了水下监测系统的使用寿命和出海布放效率。

由于深海耐压壳体的形状主要取决于最大设计深度和作用在壳体上的有效载荷(负载能力)，而这两个值又由该耐压壳体的基本使命及作业深度决定的。耐压壳体形状与使用水深的关系，据现有国外资料统计分析，水深超过800m的深海设备，球形及组合球形耐压壳体占明显优势；而工作深度等于或低于800m，则多数采用圆柱形壳体。以往我国深海传输浮标，外形多为圆柱形，或近似圆柱形，只适合小于800m的水深要求。然而，在超大水深环境下，譬如近期国家863海洋环境监测计划的相关项目中提出的水深1500m要求，这种圆柱形结构的浮标，明显暴露出耐压不足的问题。如果仍采用圆柱形结构，只有增加厚度，随之带来的问题是：浮标重量增加、浮力降低、材料大量消耗等等问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种深海释放的数据传输浮标，克服上述浮标在深海环境下耐压不足的问题，达到满足超大水深环境下的工作要求，以实现传输浮标在深海环境下能够长期使用的实用效果。

一种深海释放的数据传输浮标，包括上球体、下球体、法兰、紧固件和连接环，外围设备为深水平台；数据传输浮标分上球体和下球体，上球体由上球上半球壳和上球下半球壳组成，下球体由下球上半球壳和下球下半球壳组成，上球体和下球体的半球壳通过法兰和紧固件密封连接构成，上球上半球壳采用透波性强的玻璃纤维钢化材料，其它半球壳采用强重比高的金属材料，两个球体内部还包括主机天线一体化卫星终端、支撑杆、传输电缆、控制存储模块与电源装置、配重块、连接件、紧固件；其中上球体与下球体在竖直方向上由连接环固连成一体，连接环中部有通孔可使上球体与下球体内部贯通；主机天线一体化卫星终端通过支撑杆安装在上球体内部，下球体内部底端设有配重块以调节系统的质浮心距，系统控制存储模块与电源装置通过连接件与配重块接触连接，在下球体上半球壳上分别开有传输电缆接口和气密检查接口，下球下半球壳底部开有通用接口；由此形成完整地接收与发射的信息传输统一体。深水平台上设有两个以上的浮标上定位挂钩、浮标下定位挂钩和约束压杆；数据传输浮标通过浮标上定位挂钩、浮标下定位挂钩和约束压杆安装在深水平台上。

工作过程：把安装完好的数据传输浮标装载在深水平台上，使浮标上定位挂钩、浮标下定位挂钩，与紧固件保持紧密接触；挂钩装好后，挂在深水平台的相应挂环上，并用约束压杆将浮标约束在深水平台上。浮标挂载数量根据实际需要自定。

上述挂载好的浮标与深水平台构成深水平台系统，通过常规的锚系连接后，将该系统布入到需要的深海海域，1500m的工作水深。系统就位进入深水环境的工作状态，通过一段时间信息收集工作，将信息以不同的传输方式传输给浮标，当系统按设定要求给出第一个浮标的释放指令时，约束压杆解除对浮标的约束，此时浮标开始上浮，直至水面，浮标在水面将携带的信息向外界发送，并由相关地面站接收。后续浮标的释放，按预先设定的工作周期释放，动作过程与第一个浮标相同。所有的浮标释放完毕后，整个传输工作结束。

有益效果：

由于采用了深海释放的数据传输浮标，提高了耐压和水下长期工作的能力，使用水深达到了大于1500m的指标要求；该浮标采用球形耐压壳的主要优点是：在均压作用下，该类壳体大部分区域的两个方向的中面主应力相等，且是同样半径圆柱壳周向中面应力的一半，因而材料得到了充分利用；在相同材料下，它比其它形状的耐压壳的重量与排水量之比W/D要小得多，故适合用于大深度的水下平台。

该浮标实现了小型化设计，相对被搭载的数量增多，由此延长了深水平台整个系统的工作周期和使用寿命，提高了使用率，大大减少了布放打捞次数，节省了大量物力消耗和人员精力上的消耗；深水平台系统利用搭载的多个该类浮标，提高了载有信息浮标释放次数，以及提高了向外界传输数据能力，使深水平台系统在数据传输的时效性方面得到了提升。

附图说明

图1-深海释放的数据传输浮标示意图；

图2-深海释放的数据传输浮标应用示意图；

图中：1-上球上半球壳、2-主机天线一体化卫星终端、3-支撑杆、4-上球下半球壳、5-传输电缆、6-传输电缆接口、7-控制存储模块与电源装置、8-配重块、9-通用接口、10-下球下半球壳、11-连接件，12-下球上半球壳、13-气密检查接口、14-连接环、15-紧固件、16-深水平台、17-约束压杆、18-浮标上定位挂钩、19-数据传输浮标、20-浮标下定位挂钩。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

如图1和图2所示，本发明的深海释放的数据传输浮标19由上球半球壳1、主机天线一体化卫星终端2、支撑杆3、上球半球壳4、传输电缆5、传输电缆接口6、控制存储模块与电源装置7、配重块8、通用接口9、下球半球壳10、连接件11，下球半球壳12、气密检查接口13、连接环14、紧固件15等组成；本发明外形分上、下两个球体，两球体均由两个半球壳构成，浮标内部设有主机天线一体化卫星终端2、支撑杆3、传输电缆5、传输电缆接口6、控制存储模块与电源装置7、配重块8、连接件11、气密检查接口13、连接环14等；上球半球壳1采用透波性强的玻璃纤维钢化材料，其它半球壳采用强重比高的金属材料，上球半球壳4与下球半球壳12之间设有连接环14，连接环14上表面设有螺纹孔，通过支撑杆3与主机天线一体化卫星终端2接触；下球半球壳12设有传输电缆安装接口6和气密检查接口13；为调节系统的质浮心距，下球半球壳底端设有配重块8；系统控制存储模块与源装置7通过连接件11与配重块8接触，由此形成完整地接收与发射的信息传输统一体。

(1)组装过程

首先说明一下深海释放的数据传输浮标19：深海释放的数据传输浮标19自身具有正浮力，在水中如果不对其约束，则有上浮趋势。

第一步，上球半球壳4与下球半球壳12的安装：上球半球壳4与下球半球壳12通过连接环14保持接触。

第二步，下球体安装：配重块8与下球半球壳10内侧底部保持接触，控制存储模块与电源装置7通过连接件11连接在配重块8上，传输电缆5装在传输电缆接口6处，封好气密检查接口13，插好控制存储模块与电源装置7上所有的接插件，对接上球半球壳4与下球半球壳12的安装件，并用紧固件15上牢。

第三步，上球体安装：通过支撑杆3，将控制存储模块与电源装置7与连接环14连接成一体，盖上上球半球壳1，上牢紧固件15。至此整个安装过程结束。

(2)工作过程

把上述安装完好的深海释放的数据传输浮标19(以下简称浮标19)，按图2所示装载在深水平台上。先加装相关附件，将浮标上定位挂钩18、浮标下定位挂钩20，与紧固件15保持紧密接触；挂钩装好后，挂在深水平台16的相应挂环上，并用约束压杆17将浮标19约束在深水平台16上。浮标19挂载数量根据实际需要自定。

上述挂载好的浮标19与深水平台16构成深水平台系统，通过常规的锚系连接后，将该系统布入到需要的深海海域，1500m的工作水深。系统就位进入深水环境的工作状态，通过一段时间信息收集工作，将信息以不同的传输方式传输给浮标19，当系统按设定要求给出第一个浮标19的释放指令时，约束压杆17解除对浮标19的约束，此时浮标19开始上浮，直至水面，浮标19在水面将携带的信息向外界发送，并由相关地面站接收。后续浮标19的释放，按预先设定的工作周期释放，动作过程与第一个浮标19相同。所有的浮标19释放完毕后，整个传输工作结束。

Claims

1.一种深海释放的数据传输浮标，包括上球体、下球体、法兰、紧固件（15）和连接环（14），外围设备为深水平台（16）；其特征在于：上球体由上球上半球壳（1）和上球下半球壳（4）组成，下球体由下球上半球壳（12）和下球下半球壳（10）组成，两个球体内部还包括主机天线一体化卫星终端（2）、支撑杆（3）、传输电缆（5）、控制存储模块与电源装置（7）、配重块（8）、连接件（11）和紧固件（15）；其连接关系为：上球体和下球体的半球壳通过法兰和紧固件（15）密封连接构成，上球体与下球体在竖直方向上由连接环（14）固连成一体，连接环（14）中部有通孔；主机天线一体化卫星终端（2）通过支撑杆（3）安装在上球体内部，下球下半壳体（10）底部开有通用接口（9）并设有配重块（8），系统控制存储模块与电源装置（7）通过连接件（11）与配重块（8）接触连接，在下球上半球壳（12）上分别开有传输电缆接口（6）和气密检查接口（13）；深水平台（16）上设有两个以上的浮标上定位挂钩（18）、浮标下定位挂钩（20）和约束压杆（17）；数据传输浮标（19）通过浮标上定位挂钩（18）、浮标下定位挂钩（10）和约束压杆（17）安装在深水平台（16）上。