CN105259594A - 基于开放型浮船的漂浮式水面蒸发平台 - Google Patents

Abstract

基于开放型浮船的漂浮式水面蒸发平台，包括浮筒(1)、浮力臂(2)、中心船舱(3)、蒸发观测装置(4)；浮筒(1)呈星型分布于中心船舱(3)外围，并以中空的浮力臂(2)相连形成一个整体；浮力臂(2)与中心船舱(3)采用装配式连接。蒸发观测装置(4)设置在中心船舱(3)内，数据采集及蒸发桶水位控制系统(42)安装在蒸发桶(41)上。与整体式蒸发平台外形的区别是外形开放，浮筒(1)远离蒸发桶(41)，使蒸发桶(41)更好地融入周边环境，便于水平气流与蒸发桶(41)上方空气的对流交换。测量数据稳定、准确且代表性好。

Description

基于开放型浮船的漂浮式水面蒸发平台

技术领域

本发明涉及水科学与水资源工程技术领域，涉及一种直接定量观测水域蒸发量的装置，特别是基于开放型浮船的漂浮式水面蒸发平台。

背景技术

大型水域的水面蒸发定量观测，主要问题在于传统的整体式蒸发平台随波浪上下浮动，严重影响测量准确性。同时，现有蒸发平台的整体外形设计使蒸发桶周围有一定面积的浮船甲板，来自水面的平流需经过甲板才能到达蒸发桶上部，由于甲板与水面的辐射平衡有很大的差异，会改变经过上部的空气平流的物理性质，降低蒸发数据的代表性。

针对上述问题，本发明设计了一种漂浮式水面蒸发自动观测平台，包括开放型浮船、蒸发桶波浪缓冲及稳定设计、蒸发桶水位控制及蒸发量动态数据采集系统。浮船漂浮于水面，中心船舱放置蒸发桶，在蒸发桶上安装蒸发测量装置。浮船采用了开放式外形，改善了蒸发桶周边环境，更有利于来自水面的平流直接达到蒸发桶的上方，这显然更有益于保证蒸发数据的代表性；独特新颖的波浪缓冲设计，思路巧妙、结构简单、能有效缓冲水面发风浪，配合“无摩擦缆绳”可使蒸发桶在水面风浪环境下保持平稳，此为蒸发测量的基本前提；控制与采集系统可自动定时补水，保证蒸发桶内的水位运行在设计状态，同时可进行高精度、密集的数据采集。

本系统具有结构简单紧凑、设计精巧新颖、便于水面拆装和调整的特点，充分利用水的特性实现缓冲，并充分考虑了急风大浪环境下的稳定问题，漂浮式蒸发平台和开放的浮船外形能自动保持蒸发桶内水面与周围水面环境的一致性，结合精密的位移测量，蒸发测量精度高且有极好的代表性，对大型水域蒸发量研究意义重大，观测数据可用于水面蒸发的定量监测及蒸发机理过程研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供基于开放型浮船的漂浮式水面蒸发平台。能够有效地解决现有蒸发量观测平台抗外界干扰能力差、代表性差的问题。

基于开放型浮船的漂浮式水面蒸发平台，包括浮筒、浮力臂、中心船舱、蒸发观测装置；

所述浮筒呈星型分布于中心船舱外围，并以中空的浮力臂相连形成一个整体；浮力臂与中心船舱采用装配式连接；

所述中心船舱设有调节水舱；

所述中心船舱是底面为多边形的柱状结构，上口开放，外侧舱板上设置有缝隙；静止状态下舱内外水位相同，舱外水位升高或降低时水流通过缝隙的速度受到限制，使舱内水位的响应映速度减缓，进而起到对波浪的缓冲作用，保证了蒸发桶的平稳；

多个所述调节水舱均匀分布在所述中心船舱外围，与所述外侧舱板相间隔排列形成多边型结构；

多个所述调节水舱是连通的，保证各所述调节水舱内水位相同，水位可以进行调整，目的是可以调节漂浮平台的上浮高度；所述调节水舱顶部设置有进水口；

所述蒸发观测装置放置在中心船舱内，包括蒸发桶、数据采集及蒸发桶水位控制系统；

所述蒸发桶包括桶体、浮力环；所述桶体为圆柱形无盖桶，所述浮力环为设置在所述桶体外部，与所述桶体同心的圆环状结构；

所述数据采集及蒸发桶水位控制系统，用于采集数据并控制水位；所述数据采集及蒸发桶水位控制系统包括位移传感器、数据采集控制器；安装在所述桶体内部。

进一步的，所述浮力臂的长度为波浪设计波长的1-2倍。

进一步的，所述中心船舱设置有防浪板、配重舱，所述配重舱设置在所述中心船舱底部，可放入配重铁块；所述防浪板设置在所述中心船舱上部。

进一步的，所述中心船舱使用的所述调节水舱多于一个，最优为所述调节水舱为四个。

进一步的，所述蒸发桶上设置有限位缆绳，所述限位缆绳水平设置在所述中心船舱内部，与所述桶体外壁相切，所述限位缆绳与所述蒸发桶靠近的部位穿有可自由转动的圆珠，降低限位缆绳与蒸发桶可能产生的摩擦。

进一步的，所述位移传感器安装在所述桶体顶部沿口位置，包括电子舱、浮子室、平衡孔、浮子、遮阳罩、呼吸孔、固定卡槽；所述浮子室为桶状结构，所述浮子室通过所述固定卡槽设置在所述桶体内部；所述浮子室底部设置有平衡孔，所述浮子室内部设置有浮子；所述浮子室上部设置有呼吸孔；所述电子舱设置在所述浮子室顶部，用于检测所述浮子的高度并将信号传送至数据采集控制器；所述电子舱上部设置有与所述浮子室顶部相连接的遮阳罩。

进一步的，所述浮子室内径为20-40mm，最优为31mm，平衡孔直径为2-5mm，最优为3mm。

进一步的，在蒸发桶外设置有水泵，所述数据采集控制器控制水泵向所述蒸发桶内补水。

进一步的，所述数据采集及蒸发桶水位控制系统采用太能供电，电池容量为12V30AH，可长期自动运行。

进一步的，所述中心船舱的外侧舱板开有多个过水的缝隙，缝隙宽度为4mm；所述调节水舱内设有排水泵和进水管。

本发明的有益效果在于，所述基于开放型浮船的漂浮式水面蒸发平台呈星型结构的外形，与整体式外形的区别是外形开放，浮筒远离蒸发桶，使蒸发桶更好地融入周边环境，便于水平气流与蒸发桶上位空气的对流交换。以简单独特的设计，解决了波浪缓冲问题，保证了蒸发桶的平稳运行。配合数据的动态采集使测量数据稳定准确并且更具代表性。

附图说明

参照以下附图，将更好地理解本发明的许多方面。附图中的组成部分不一定成比例，重点在于清楚地例示出本发明的原理。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的中心船舱结构示意图。

图3为本发明的蒸发桶结构示意图。

图4为本发明的数据采集及蒸发桶水位控制系统安装示意图。

图5为本发明的蒸发测量装置-位移传感器安装及浮子室结构示意图。

图6为本发明的蒸发测量装置-位移传感器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

如图1-6所示，本发明具体技术方案如下：

基于开放型浮船的漂浮式水面蒸发平台，包括浮筒1、浮力臂2、中心船舱3，所述浮筒1呈星型分布于中心船舱3外围，并以中空的浮力臂2相连形成一个整体；浮力臂2与中心船舱3采用装配式连接；所述浮力臂2的长度为波浪设计波长的1-2倍，以减少波浪引起的船体晃动；

所述中心船舱3配有调节水舱32、防浪板33、配重舱34；

蒸发观测装置4包括蒸发桶41、数据采集及蒸发桶水位控制系统42；

所述蒸发桶41，直径为60cm，包括桶体411、浮力环412、限位缆绳413；

所述桶体411为圆柱形无盖桶，所述浮力环412为设置在所述桶体411外部，与所述桶体411同心的圆环装结构，所述限位缆绳413水平设置在所述中心船舱3内部，与所述桶体411外壁相切，所述限位缆绳413与所述蒸发桶41靠近的部位穿有可自由转动的圆珠414，降低限位缆绳413与蒸发桶41可能产生的摩擦；

所述数据采集及蒸发桶水位控制系统42包括位移传感器421、数据采集控制器422、水泵423；

所述位移传感器421安装在所述桶体411顶部沿口位置，包括电子舱4211、浮子室4212、平衡孔4213、浮子4214、遮阳罩4215、呼吸孔4216、固定卡槽4217；所述浮子室4212为桶状结构，内径为31mm；所述浮子室4212通过所述固定卡槽4217设置在所述桶体411内部；所述浮子室4212底部设置有平衡孔4213，平衡孔4213直径为3mm；所述浮子室4212内部设置有浮子4214；所述浮子室4212上部设置有呼吸孔4216；所述电子舱4211设置在设置在所述浮子室4212顶部，用于检测所述浮子4214的高度并将信号传送至数据采集控制器422；所述电子舱4211上部设置有与所述浮子室4212顶部相连接的遮阳罩4215。

所述数据采集控制器422控制所述水泵423向所述桶体411内上水；所述位移传感器421的精度是0.1mm；所述数据采集控制器422是12位A/D转换，可确保测量精度0.1mm，采集频率为1次/min,数据存储本地并定时发送到网络服务器；进一步的，所述数据采集控制器422每天0：00时自动根据所述蒸发桶411内的水位判断是否需要补水，水位低于控制点时自动开启水泵423补水；所述数据采集及蒸发桶水位控制系统42采用太能供电，电池容量为12V30AH，可长期自动运行；

四个所述调节水舱32是连通的，保证水位相同，水位可以进行调整，目的是可以调节漂浮平台的上浮高度；所述调节水舱32顶部设置有进水口35；

所述外侧舱板321上设置有可以过水的缝隙，宽度4mm，静止状态下舱内外水位相同，舱外水位升高或降低时水流通过缝隙的速度受到限制，使舱内水位的响应映速度减缓，进而起到对波浪的缓冲作用，保证了蒸发桶41的平稳；

四个所述调节水舱32均匀分布在所述中心船舱3外围与所述四块外侧舱板321形成八边型结构；

所述配重舱34设置在所述中心船舱3底部，可放入配重铁块；所述防浪板33设置在所述中心船舱3上部。

以上所述仅是本发明的优先实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于开放型浮船的漂浮式水面蒸发平台，其特征在于，包括浮筒(1)、浮力臂(2)、中心船舱(3)、蒸发观测装置(4)；

所述浮筒(1)呈星型分布于中心船舱(3)外围，并与中空的浮力臂(2)相连；浮力臂(2)另一端与中心船舱(3)采用装配式连接；

所述中心船舱(3)设有调节水舱(32)；

所述中心船舱(3)是底面为多边形的柱状结构，上口开放，外侧舱板(321)上设置有缝隙；

多个所述调节水舱(32)均匀分布在所述中心船舱(3)外围与所述外侧舱板(321)相间隔排列形成多边型结构；

多个所述调节水舱(32)是连通的；所述调节水舱(32)顶部设置有进水口(35)；

所述蒸发观测装置(4)放置在所述中心船舱(3)内，包括蒸发桶(41)、数据采集及蒸发桶水位控制系统(42)；

所述蒸发桶(41)包括桶体(411)、浮力环(412)；所述桶体(411)为圆柱形无盖桶，所述浮力环(412)为设置在所述桶体(411)外部，与所述桶体(411)同心的圆环状结构；

所述数据采集及蒸发桶水位控制系统(42)安装在所述桶体(411)内侧上口沿处，用于采集数据并控制水位；所述数据采集及蒸发桶水位控制系统(42)包括位移传感器(421)、数据采集控制器(422)。

2.如权利要求1所述的基于开放型浮船的漂浮式水面蒸发平台，其特征在于，所述浮力臂(2)的长度为波浪设计波长的1-2倍。

3.如权利要求1所述的基于开放型浮船的漂浮式水面蒸发平台，其特征在于，所述中心船舱(3)还设置有防浪板(33)、配重舱(34)，所述配重舱(34)设置在所述中心船舱(3)底部，可放入配重铁块；所述防浪板(33)设置在所述中心船舱(3)上部。

4.如权利要求1所述的基于开放型浮船的漂浮式水面蒸发平台，其特征在于，所述中心船舱(3)使用的所述调节水舱(32)多于一个。

5.如权利要求1所述的基于开放型浮船的漂浮式水面蒸发平台，其特征在于，所述蒸发桶(41)上设置有限位缆绳(413)，所述限位缆绳(413)水平设置在所述中心船舱(3)内部，与所述桶体(411)外壁相切，所述限位缆绳(413)与所述蒸发桶(41)靠近的部位穿有可自由转动的圆珠(414)。

6.如权利要求1所述的基于开放型浮船的漂浮式水面蒸发平台，其特征在于，所述位移传感器(421)安装在所述桶体(411)顶部沿口位置，包括电子舱(4211)、浮子室(4212)、平衡孔(4213)、浮子(4214)、遮阳罩(4215)、呼吸孔(4216)、固定卡槽(4217)；所述浮子室(4212)为桶状结构，所述浮子室(4212)通过所述固定卡槽(4217)设置在所述桶体(411)内部；所述浮子室(4212)底部设置有平衡孔(4213)，所述浮子室(4212)内部设置有浮子(4214)；所述浮子室(4212)上部设置有呼吸孔(4216)；所述电子舱(4211)设置在所述浮子室(4212)顶部，用于检测所述浮子(4214)的高度并将信号传送至数据采集控制器(422)；所述电子舱(4211)上部设置有与所述浮子室(4212)顶部相连接的遮阳罩(4215)。

7.如权利要求6所述的基于开放型浮船的漂浮式水面蒸发平台，其特征在于，所述浮子室(4212)内径为20-40mm，平衡孔(4213)直径为2-5mm。

8.如权利要求6所述的基于开放型浮船的漂浮式水面蒸发平台，其特征在于，还包括水泵(423)，所述数据采集控制器(422)控制水泵(423)向所述蒸发桶(41)内补水。

9.如权利要求6所述的基于开放型浮船的漂浮式水面蒸发平台，其特征在于，所述数据采集及蒸发桶水位控制系统(42)采用太能供电，电池容量为12V30AH。

10.如权利要求1所述的基于开放型浮船的漂浮式水面蒸发平台，其特征在于，所述中心船舱(3)的外侧舱板(321)开有多个过水的缝隙，缝隙宽度为4mm；所述调节水舱(32)内设有排水泵和进水管。