CN106101571B - 一种深海拖曳式摄像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种深海拖曳式摄像系统，包括拖曳体及安装于其上的摄像头、深海照相机及深海照明灯和高度计。拖曳体上还布置有液压系统及其控制系统和动力执行元件，动力执行元件工作使整个系统可自主行走调整位置和悬停。摄像系统被科考船拖行中碰到障碍物时，操控员启动使液压系统，通过动力执行元件使摄像系统上下左右前后自主行走调整位置以避开障碍物；当遇到有价值的观测数据时，操控员启动液压系统的同时使科考船停止前行，动力执行元件开始工作，使整个摄像系统处于悬停状态对周围进行观测，还可以通过螺旋桨的运动改变整个摄像系统的悬停方位，以便更清晰的观测周围环境，记录观测数据。

Description

一种深海拖曳式摄像系统
技术领域
本发明涉及一种深海摄像系统，具体涉及一种深海拖曳式摄像系统。
背景技术
目前的深海摄像拖曳式系统完全无动力源，行走主要是通过科考船进行牵引，拖曳体的速度与船速相近。此种结构无法观测到海底地形全貌，经常与海底发生撞击而损坏系统。与此同时，当拖曳体观测具有科学考察价值的地形、矿物质、微生物时，无法让拖曳式系统静止停留，作进一步更加细致的观测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种即可自主行走调整避免与障碍物发生碰撞，又可悬停进行观测的深海拖曳式摄像系统。
本发明提供的这种深海拖曳式摄像系统，包括拖曳体及安装于其上的摄像头、深海照相机及深海照明灯和高度计。所述拖曳体上还布置有液压系统及其控制系统和动力执行元件，动力执行元件使整个系统可自主行走调整位置和悬停。
所述拖曳体包括上下依次布置的承重头、连接架和安装平台，连接架包括连接圈及连接于其上的若干上连接构件和下连接构件，承重头、连接圈和安装平台平行布置，连接圈的尺寸依次大于安装平台和承重头的尺寸，上连接构件和下连接构件的另一端分别与承重头和安装平台连为一体。所述承重头、连接圈和安装平台的形状均为圆形，三者共轴线中心线布置，承重头与连接圈之间的距离大于连接圈与安装平台之间的距离，这样利于拖曳体更好的沉入海底。
所述下连接构件包括四组连接板，均布于所述安装平台和连接圈的周向之间，每组连接板有两块分别连接于所述连接圈的厚度方向内侧和外侧；所述上连接构件包括四组与下连接构件相同的连接板和四根圆杆，连接板在连接圈上的连接位置与下连接构件对应，四根圆杆布置于相邻的两组连接板之间。下连接构件的结构及布置一方面可保证安装平台的受力性能，另一方面便于在其上安装固定摄像头和深海照明灯。上连接构件的整体受力大于下连接构件，所以将上连接构件再增加圆杆以满足其受力性能。
所述液压系统包括油箱、电机-泵系装配体、阀箱、液压马达、油缸；电机-泵系装配体作为液压系统的驱动元件，液压马达和油缸分别作为液压系统的动力输出元件，阀箱内布置有液压阀；所述控制系统的电子元器件布置于控制桶内，液压阀的不同工作方式通过控制系统实现，通过液压阀的不同工作方式来实现液压马达和油缸的不同工作状态。
所述动力执行元件为螺旋桨，其动力提供为所述液压马达，所述连接圈的周向外侧均布有若干用于布置螺旋桨的安装座。
所述连接圈的周向外侧均布有四个所述安装座。四个螺旋桨的均布使整个系统可稳定的悬停及快捷的自主上下前后左右调整位置。
所述下连接构件的每组连接板上分别布置有一组摄像头和深海照明灯，摄像头与水平面之间的夹角为45度；各组摄像头和深海照明灯的布置沿顺时钟或者逆时钟方向，以利于观察比较宽区域的海底地形与地貌及发现较宽区域内的障碍物。
所述深海照相机安装于所述油缸的活塞杆头部，使深海照相机可上下运动，这样在拖行时照相机处于系统内部免于与障碍物发生碰撞意外，在悬停拍摄时能伸出系统外做更细致的观测。深海照相机的附近布置有深海照明灯，以使照相机能有更清晰的观测效果。
本系统还包括压力补偿器，所述阀箱、油箱和控制桶内分别充满液压油，阀箱和油箱分别与压力补偿器连通以避免箱体因受挤压而变形，控制桶的桶壁连接有弹簧复位油缸用于控制桶补偿，控制桶内的电子元器件要求均有耐压能力。
本发明在拖曳体上安装液压系统及其控制系统和动力执行元件，通过液压系统给动力执行元件提供动力，动力执行元件工作使整个系统实现自主行走调整位置和悬停。自主行走调整位置可在拖行过程中避开障碍物，避免发生碰撞意外而损坏设备，悬停配合自主行走调整位置可对悬停处周围进行细致的观测。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例提供的这种深海拖曳式摄像系统，包括拖曳体1、电机-泵系装配体2、阀箱3、压力补偿器4、液压马达5、螺旋浆6、油缸7、摄像头8、深海照明灯9、高度计10、控制桶KZT、深海照相机ZXJ。
拖曳体1包括上下依次布置的承重头11、安装平台12和由连接圈13及连接于其上的上连接构件14和下连接构件15围成的连接架。承重头11、连接圈13和安装平台12平行布置，连接圈13的尺寸依次大于安装平台12和承重头11的尺寸，上连接构件14和下连接构件15的另一端分别与承重头11和安装平台12连为一体。承重头11、连接圈13和安装平台12的形状均为圆形，三者共轴线中心线布置，承重头11与连接圈13之间的距离大于连接圈13与安装平台12之间的距离。
下连接构件15包括四组连接板，均布于安装平台12和连接圈3的周向之间，每组连接板有两块分别连接于连接圈13的厚度方向内侧和外侧。上连接构件14包括四组与下连接构件15相同的连接板和四根圆杆，连接板在连接圈13上的连接位置与下连接构件15对应，四根圆杆布置于相邻的两组连接板之间。下连接构件的结构及布置一方面可保证安装平台的受力性能，另一方面便于在其上安装固定摄像头和深海照明灯。上连接构件的整体受力大于下连接构件，所以将上连接构件再增加圆杆以满足其受力性能。
拖曳体的上述结构使其外形类似于飞碟，在保证其结构稳定性和受力性能的同时可减小其在海水中运动的阻力。
电机-泵系装配体2、阀箱3、液压马达5、油缸7和油箱（图中未单独示意出，包含在电机-泵装配体中）组成液压系统。电机-泵系装配体2作为液压系统的驱动元件，液压马达5和油缸7分别作为液压系统的动力输出元件，阀箱3内布置有液压阀，控制桶KZT内布置有用于控制液压阀不同工作方式的控制系统，通过液压阀的不同工作方式来实现液压马达和油缸的不同工作状态。
阀箱3和油箱分别与压力补偿器4连通以避免箱体因受挤压而变形，控制桶KZT的桶壁连接有弹簧复位油缸用于压力补偿（图中未示意出），控制桶内的电子元器件要求均有耐压能力。
螺旋桨6作为动力执行元件，其动力提供为液压马达5，在连接圈13的周向外侧均布有四个用于安装螺旋桨6的安装座。四个螺旋桨的均布使整个系统可稳定的悬停及快速的自主上下前后左右调整位置。
下连接构件15的每组连接板上分别布置有一组摄像头8和深海照明灯9，摄像头8与水平面之间的夹角为45度，各组摄像头8和深海照明灯9的布置沿顺时钟或者逆时钟方向，以利于观察比较宽区域的海底地形与地貌及发现较宽区域内的障碍物。
深海照相机ZXJ安装于油缸7的活塞杆头部，使深海照相机可上下运动，这样在拖行时照相机处于系统内部免于与障碍物发生碰撞意外，在悬停拍摄时能伸出系统外做更细致的观测。深海照相机ZXJ的附近也布置有深海照明灯9，以使深海照相机ZXJ能有更清晰的观测效果。
摄像系统的拖曳体通过承重头与科考船船体绞车上的光电复合缆相连接，通过科考船甲板布放设备专用的A架下放至深海底，当高度计10感应到摄像系统与海底距离在10米左右时停止下放。光电复合电缆既能承受拉力又能进行通讯和电力传输。
具体原理如下：在摄像系统被科考船拖行的过程中，液压系统处于关闭状态，深海照相机处于拖曳体内。当出现以下两种情况时，甲板操作员需启动拖曳体液压系统：当拖行中观测到有障碍物时，操控员启动液压系统，通过螺旋桨的工作使摄像系统上下左右前后自主行走调整位置以避开障碍物；当遇到有价值的观测数据时，操作人员在启动液压系统的同时使科考船停止前行，螺旋桨开始工作，使整个摄像系统处于悬停状态对周围进行观测，根据需要可通过油缸活塞杆的运动来使深海照相机的高度位置发生变化，还可以通过螺旋桨的运动改变整个摄像系统的悬停方位，以便更清晰的观测周围环境，记录观测数据。
系统还可以根据需要搭载深海探测装置，如CTD等。

Claims (5)

1.一种深海拖曳式摄像系统，包括拖曳体及安装于其上的摄像头、深海照相机及深海照明灯和高度计，其特征在于：所述拖曳体上还布置有液压系统及其控制系统和动力执行元件，动力执行元件使整个系统可自主行走调整位置和悬停；
所述拖曳体包括上下依次布置的承重头、连接架和安装平台，连接架包括连接圈及连接于其上的若干上连接构件和下连接构件，承重头、连接圈和安装平台平行布置，连接圈的尺寸依次大于安装平台和承重头的尺寸，上连接构件和下连接构件的另一端分别与承重头和安装平台连为一体；
所述承重头、连接圈和安装平台的形状均为圆形，三者共轴线中心线布置，承重头与连接圈之间的距离大于连接圈与安装平台之间的距离；
所述下连接构件包括四组连接板，均布于所述安装平台和连接圈的周向之间，每组连接板有两块，分别连接于所述连接圈的厚度方向内侧和外侧；所述上连接构件包括四组与下连接构件相同的连接板和四根圆杆，连接板在连接圈上的连接位置与下连接构件对应，四根圆杆布置于相邻的两组连接板之间；
所述液压系统包括油箱、电机-泵系装配体、阀箱、液压马达、油缸；电机-泵系装配体作为液压系统的驱动元件，液压马达和油缸分别作为液压系统的动力输出元件，阀箱内布置有液压阀；所述控制系统的电子元器件布置于控制桶内，液压阀的不同工作方式通过控制系统实现，通过液压阀的不同工作方式来实现液压马达和油缸的不同工作状态；
本系统还包括压力补偿器，所述阀箱、油箱和控制桶内分别充满液压油，阀箱和油箱分别与压力补偿器连通，控制桶的桶壁连接有弹簧复位油缸。
2.如权利要求1所述的深海拖曳式摄像系统，其特征在于：所述动力执行元件为螺旋桨，其动力提供为所述液压马达，所述连接圈的周向外侧均布有若干用于布置螺旋桨的安装座。
3.如权利要求2所述的深海拖曳式摄像系统，其特征在于：所述连接圈的周向外侧均布有四个所述安装座。
4.如权利要求1所述的深海拖曳式摄像系统，其特征在于：所述下连接构件的每组连接板上分别布置有一组摄像头和深海照明灯，摄像头与水平面之间的夹角为45度；各组摄像头和深海照明灯的布置沿顺时钟或者逆时钟方向。
5.如权利要求1所述的深海拖曳式摄像系统，其特征在于：所述深海照相机安装于所述油缸的活塞杆头部，深海照相机的附近布置有深海照明灯。
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