CN105035271A - 潜标定载荷破断保护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种潜标定载荷破断保护装置，包括支撑架，所述支撑架与钢缆通过法兰及固定器连接，其中：支撑架上端设置至少两个带有螺纹的固定引脚；法兰包括上法兰盘与下法兰盘，所述上法兰盘与下法兰盘侧壁设置与固定引脚位置对应的通孔；上法兰盘与下法兰盘中间设置破断片，固定器包括外柱与内柱，所述内柱与钢缆固定连接，外柱穿过下法兰盘抵止破断片内环，内柱穿过破断片内环抵止上法兰盘；支撑架的固定引脚穿过下法兰盘、破断片、上法兰盘的通孔，由紧固螺母将其固定。本发明所提供的潜标定载荷破断保护装置及方法，具有结构简单，使用方便等优点，在受到外来拉力或者碰撞力大于设定值时，破断片破断，有效地保护水下仪器，提高了回收的成功率。

Description

潜标定载荷破断保护装置及方法

技术领域

本发明涉及海洋监测装置技术领域，具体地说，涉及应用于海洋潜标的潜标定载荷破断保护装置及方法。

背景技术

海洋潜标系统是对海洋水下环境进行长期、定点、多参数剖面观测的仪器设备系统,是海洋环境立体监测系统的重要组成部分。海洋潜标系统具有观测时间长、隐蔽、测量不易受海面气象条件影响等优点。20世纪90年代以来,随着我国海洋科学研究、海洋综合利用和国防事业发展的需要,我国对海洋环境监测的力度不断加强,对海洋水下环境监测仪器设备的需求日益增加,海洋潜标系统在我国逐渐得到了较广泛的应用。

在潜标的设中，由于每次布放的海洋潜标系统的站位、布放深度、海流等环境条件、仪器测量层次都随监测任务的不同而变化。因此，潜标的设计应当特别考虑系统的仪器设备选择和结构配置,以保证系统可靠性和测量精度、布放回收等问题。

对于南北极科学考察中使用的潜标，需重点考虑的是回收问题。

在南北极观测海域通常使用的潜标包括浮体、缆绳、重锚以及悬挂在上面的各种观测仪器和设备，可以完成海水的温度、盐度和海流等多项海洋数据参数的监测。南北极观测海域，由于受到冰山移动的影响和破坏，布放潜标系统的回收成功率很低，原因就是潜标系统容易被冰山碰撞和拖拽，使潜标系统不能正常工作，水下观测仪器无法浮出水面，造成很大损失。也有一些防碰撞测量仪器装置，但结构复杂，操作烦琐。目前尚无一种结构简单，使用方便可靠的装置。

公开号CN201980385的专利公开了一种潜标破断保护装置，采用一条短锦纶绳和一条长锦纶绳作为破断保护装置，通过计算破断力及测每股锦纶绳能够承受的破断力，来设置锦纶绳的股数，使锦纶绳在受力达到一定程度时发生破断，保护锦纶绳以下的测量仪器不被拖走。但这种装置仍存在不少问题，如：不易对破断力进行准确控制，破断力取决于锦纶绳的股数及材料质量，当所需破断力并非为单股锦纶绳破断力整数倍时，不易达到满足所需破断力要求，且锦纶绳长时间受海水浸泡后破断力易发生变化，稳定性差。

目前急需一种易于准确控制破断力、稳定性强且使用方便的潜标破断保护装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出潜标定载荷破断保护装置及方法，其具体的技术方案如下：

潜标定载荷破断保护装置，包括支撑架，所述支撑架与钢缆通过法兰及固定器连接，其中：

支撑架上端设置至少两个带有螺纹的固定引脚；

法兰包括上法兰盘与下法兰盘，所述上法兰盘与下法兰盘侧壁设置与固定引脚位置对应的通孔；

上法兰盘与下法兰盘中间设置破断片，所述破断片为由外环和内环构成的环形薄片，其中，外环设置与固定引脚位置对应的通孔；外环和内环之间设置连接条；

固定器包括外柱与内柱，所述内柱与钢缆固定连接；所述外柱直径与破断片内环直径尺寸相同，内柱直径小于破断片内环中圆孔的直径；

固定器外柱穿过下法兰盘抵止破断片内环，内柱穿过破断片内环抵止上法兰盘；

支撑架的固定引脚穿过下法兰盘、破断片、上法兰盘的通孔，由紧固螺母将其固定。

进一步地，所述固定器为滚动轴承式结构，外柱与内柱之间设置滚动体，用于实现外柱与内柱的相对转动。

作为优选方案，所述固定引脚的数量为4个。

作为优选方案，所述破断片外环与内环之间设置3个连接条。

作为优选方案，所述连接条为宽度由两端向中间逐渐变窄的结构。

潜标定载荷破断保护方法，包括以下步骤：

步骤一、确定破断力范围，破断拉力应大于潜标正常布放回收时的拉力，且小于潜标系统除第一浮体外在水中的重力与浮力的差值；

步骤二、对破断片进行拉力试验，调整破断片中连接条的数量、位置、尺寸，直至满足所需破断力要求；

步骤三、将破断片搭载至上法兰盘与下法兰盘中间，将法兰、带有钢缆的固定器连接至支撑架，钢缆上方连接第一浮体；支撑架下方顺次连接第二浮体、测量仪器及锚，并将整个潜标系统放入海中，呈悬浮状态；

步骤四、当第一浮体受到拖拽时，破断片承受的拉力超过其破断力，连接条断裂，固定器与法兰分离，第一浮体及固定器被拖走；第二浮体、支撑架及测量仪器、锚继续工作；

步骤五、需回收时，启动释放装置，将锚抛载，第二浮体带动支撑架及测量仪器浮出水面。

本发明所提供的潜标定载荷破断保护装置及方法，具有以下优点：

第一、结构简单，使用方便，在受到外来拉力或者碰撞力时，在定载荷的拉力下，拉力片破断，有效地保护水下仪器，在破断后，水下的仪器可以正常工作，获取宝贵的水下测量数据，提高了回收的成功率；

第二、轴承式固定器设计使潜标布放、回收时钢缆可自由转动，使该保护装置的使用更方便，且支撑架的设计

第三、易于对破断力进行精确控制；不同的使用场合、搭载不同的仪器的潜标所适合的破断力不同，通过拉力实验对破断片结构进行调整，可满足不同场合的潜标的破断保护要求。

附图说明

图1为本发明潜标定载荷破断保护装置的结构示意图；

图2为本发明潜标定载荷破断保护装置的分解结构示意图；

图3为本发明潜标定载荷破断保护装置的破断片结构示意图；

图4为本发明实施例1中的潜标结构示意图。

图中标号：

1:下法兰盘；2：上法兰盘；3：钢缆；4：紧固螺母；5：固定器；6：支撑架；7：拴带；8：破断片；801：外环；802内环；803：连接条；804：通孔；9：固定引脚；11：第一浮体；12：破断保护装置；13：第二浮体；14：测量仪器；15：锚；16:释放装置。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明潜标定载荷破断保护装置及方法作进一步详细的说明。

参照图1、图2、图3，潜标定载荷破断保护装置，包括支撑架6，所述支撑架6与钢缆通过法兰及固定器5连接，支撑架6上端设置带有螺纹的固定引脚9，固定引脚9优选设置4个；此外，支撑架6上还可设置用于搭载仪器的拴带7；法兰包括上法兰盘2与下法兰盘1，所述上法兰盘2与下法兰盘1侧壁设置与固定引脚9位置对应的通孔；上法兰盘2与下法兰盘1中间设置破断片8，所述破断片为由外环801和内环802构成的环形薄片，其中，外环801设置与固定引脚位置对应的通孔804；外环和内环之间设置连接条803；作为优选方案，所述破断片外环与内环之间设置3个连接条，且连接条为宽度由两端向中间逐渐变窄的结构。固定器5包括外柱与内柱，所述内柱与钢缆3固定连接；所述外柱直径与破断片内环直径尺寸相同，内柱直径小于破断片内环中圆孔的直径；固定器5外柱穿过下法兰盘抵止破断片内环，内柱穿过破断片内环802抵止上法兰盘2；支撑架6的固定引脚9穿过下法兰盘1、破断片8、上法兰盘2的通孔，由紧固螺母4将其固定。作为优选方案，所述固定器为滚动轴承式结构，外柱与内柱之间设置滚动体，外柱与内柱可实现相对转动，在布放或回收潜标的过程中，实现钢缆3与支撑架的相对转动使操作更加方便。

采用本发明的潜标定载荷破断保护装置对潜标进行破断保护的方法如下：

步骤一、确定破断力范围，破断拉力应大于潜标正常布放回收时的拉力，且小于潜标系统除第一浮体外在水中的重力与浮力的差值；

步骤二、对破断片8进行拉力试验，调整破断片中连接条的数量、位置、尺寸，直至满足所需破断力范围要求；

步骤三、将破断片搭载至上法兰盘2与下法兰盘1中间，将法兰、带有钢缆的固定器5连接至支撑架6，钢缆上方连接第一浮体11；支撑架下方顺次连接第二浮体13、测量仪器14及锚15，并将整个潜标系统放入海中，呈悬浮状态；

步骤四、当第一浮体受到拖拽时，破断片承受的拉力超过其破断力，连接条断裂，固定器与法兰分离，第一浮体11及固定器被拖走；第二浮体13、支撑架6及测量仪器14、锚15继续工作；

步骤五、需回收时，启动释放装置16，将锚15抛载，第二浮体带动支撑架及测量仪器浮出水面。

实施例1，搭载了本发明定载荷破断保护装置的潜标系统：

图4显示的是一套用于南极冰山海域水下监测的潜标系统，该潜标系统搭载了本发明的破断保护装置12，具体还包括第一浮体11，第二浮体13，破断保护装置12搭载于第一浮体11和第二浮体13之间，第二浮体13下方依次连接有测量仪器14及锚15。锚15上方搭载释放装置16；所述释放装置16优选为声学释放仪，由船体设备发出指令，将下方的锚进行释放；所述测量仪器14包括海流计，用来测量海水的流动和流动的方向；温盐深仪，用来测量海水的温度、盐度和深度；温度计，用来测量海水的温度。

使用前，首先根据潜标各部分装置的重力、浮力及回收拉力等外围参数对破断片的破断力进行设定，确定破断载荷；之后进行拉力试验，对破断片结构进行调整，确定与破断载荷匹配的破断片结构；并将该破断片搭载至潜标的破断保护装置12，并实施布放程序将潜标布放至南极冰川海域。

潜标的破断保护装置12对潜标起到一次保护作用，当发生冰山对潜标的碰撞或挂住拖拽情况时，破断片承受的拉力超过其破断力，连接条断裂，固定器5与法兰分离，第二浮体13带动支撑架及测量仪器14、锚15浮出水面，水下支撑架6和其后连接的其他测量仪器14可以正常工作，从而获取宝贵的水下测量数据。

需回收时，回收船对释放装置16发出指令，将锚15释放，第二浮体带动支撑架及测量仪器浮出水面，回收船靠近第二浮体13位置进行打捞即可。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即但凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (6)

1.潜标定载荷破断保护装置，其特征在于：包括支撑架，所述支撑架与钢缆通过法兰及固定器连接，其中：支撑架上端设置至少两个带有螺纹的固定引脚；法兰包括上法兰盘与下法兰盘，所述上法兰盘与下法兰盘侧壁设置与固定引脚位置对应的通孔；上法兰盘与下法兰盘中间设置破断片，所述破断片为由外环和内环构成的环形薄片，外环设置与固定引脚位置对应的通孔；外环和内环之间设置连接条；固定器包括外柱与内柱，所述内柱与钢缆固定连接；所述外柱直径与破断片内环直径尺寸相同，内柱直径小于破断片内环中圆孔的直径；固定器外柱穿过下法兰盘抵止破断片内环，内柱穿过破断片内环抵止上法兰盘；支撑架的固定引脚穿过下法兰盘、破断片、上法兰盘的通孔，由紧固螺母将其固定。

2.根据权利要求1所述的潜标定载荷破断保护装置，其特征在于：所述固定器为滚动轴承式结构，外柱与内柱之间设置滚动体，用于实现外柱与内柱的相对转动。

3.根据权利要求1所述的潜标定载荷破断保护装置，其特征在于：所述固定引脚的数量为4个。

4.根据权利要求1所述的潜标定载荷破断保护装置，其特征在于：所述破断片外环与内环之间设置3个连接条。

5.根据权利要求1所述的潜标定载荷破断保护装置，其特征在于：所述连接条为宽度由两端向中间逐渐变窄的结构。

6.潜标定载荷破断保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、确定破断力范围，破断拉力应大于潜标正常布放回收时的拉力，且小于潜标系统除第一浮体外在水中的重力与浮力的差值；

步骤二、对破断片进行拉力试验，调整破断片中连接条的数量、位置、尺寸，直至满足所需破断力范围要求；

步骤三、将破断片搭载至上法兰盘与下法兰盘中间，将法兰、带有钢缆的固定器连接至支撑架，钢缆上方连接第一浮体；支撑架下方顺次连接第二浮体、测量仪器及锚，并将整个潜标系统放入海中，呈悬浮状态；

步骤四、当第一浮体受到拖拽时，破断片承受的拉力超过其破断力，连接条断裂，固定器与法兰分离，第一浮体及固定器被拖走；第二浮体、支撑架及测量仪器、锚继续工作；

步骤五、需回收时，启动释放装置，将锚抛载，第二浮体带动支撑架及测量仪器浮出水面。