CN107323640B - 一种可拆卸坐底式adcp承载装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可拆卸坐底式ADCP承载装置，包括支撑架、外框架、内框架和防触底架，外框架相对支撑架有一个旋转自由度，内框架相对外框架有一个旋转自由度，防触底架将承载装置的触底面限制在四个面上，ADCP固定在内框架的固定架中，整个结构设计使得将承载装置投入海底后，ADCP可调整至和水流的垂直的位置，内框架上上连接有配重块，使得ADCP沉入海底后正面不会上下倒置，整个结构采用可拆卸的连接方式，便于维护，支撑架、外框架、内框架和防触底架同时还能起到避免ADCP在水中受到水底生物干扰，从而使检测结果更稳定。

Description

一种可拆卸坐底式ADCP承载装置

技术领域

本发明涉及机械加工领域，更具体的说是涉及一种可拆卸坐底式ADCP承载装置。

背景技术

ADCP全称为Acoustic Doppler Current Profilers，指声学多普勒流速剖面仪，它是二十世纪80年代初发展起来的一种利用多普勒效应原理进行流速测量的测流设备，ADCP因其原理的优越性，突破传统机械转动为基础的传感流速仪，用声波换能器作传感器，换能器发射声脉冲波，声脉冲波通过水体中不均匀分布的泥沙颗粒、浮游生物等反散射体反散射，由换能器接收信号，经测定多普勒频移而测算出流速。ADCP具有能直接测出断面的流速剖面、具有不扰动流场、测验历时短、测速范围大等特点。目前被广泛用于海洋、河口的流场结构调查、流速和流量测验等。

ADCP测量理想位置是垂直水流，所以需要安装固定ADCP的承载装置。根据测量方式，一般分为坐底式、船舶定点抛锚、船载走航式。根据实际需要每种承载装置都会不同，对于坐底式承载装置，难点是由于海底地形复杂，凹凸不平，或者由于支撑点发生不均匀沉陷导致承载装置倾斜，所以坐底式需要万向机构，使ADCP投入海底后，能够调整到垂直水流的位置，同时需要考虑避免水流的作用使其倾斜，从而影响监测精度。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种可拆卸坐底式ADCP承载装置，便于维护，使ADCP投入海底后，能够自动调整到垂直水流的位置。为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种可拆卸坐底式ADCP承载装置，包括支撑架、外框架、内框架和防触底架，所述支撑架为由支撑杆组成的正六边体框架，所述支撑架上任意相邻支撑杆交接处通过转接管连接，所述支撑架相对两侧面上分别设置有一对安装杆，同一侧面上的一对安装杆呈十字交叉状，所述安装杆两端垂直插入相平行的两根支撑杆上的安装槽中；

所述外框架为由外围杆组成的正四边形，任意相邻外围杆交接处通过转接管连接，所述外框架相对的两外围杆中心位置分别垂直设置有共平面的第一转轴，所述第一转轴铰接在一对安装杆上交叉位置，使得外框架相对支撑架有一个旋转自由度；

所述内框架为由内围杆组成的正四边形，任意相邻内围杆交接处通过转接管连接，所述内框架相对的两内围杆中心位置分别垂直设置共平面的第二转轴，所述第二转轴铰接在外框架上和第一转轴相平行的两根外围杆中心位置上，使得内框架相对外框架有一个旋转自由度；

所述内框架上设置有固定杆，所述固定杆两端垂直连接在和第二转轴相平行的相对两内围杆中心位置，所述固定杆中心位置设置有固定架，ADCP固定在固定架中；

所述内框架上和固定杆相平行的内围杆上连接有配重块；

所述防触底架为设置在支撑架设置有安装杆的侧面外侧，由若干防触杆组成的锥形框架，若干防触杆远离支撑架的一端通过螺栓固定在一块十字形安装板上，另一端分别通过转接管连接在支撑杆上，所述转接管和支撑杆、外围杆、内围杆、防触杆分别通过螺栓固定。

作为本发明的进一步改进，所述防触杆有四根，四根防触杆一端焊接在一起，另一端分别焊接在四根支撑杆的中心位置上。

作为本发明的进一步改进，所述固定架包括两个对称设置的固定夹和一对卡箍，所述固定夹呈“L”状，所述固定夹的竖直部分焊接在固定杆上，所述固定夹水平部分相对设置，所述卡箍包括半环状卡环和固定板，所述固定板呈“L”状，所述固定板设置在卡环两侧，将两个卡箍相对合在一起，两个卡环之间围出一个环状空腔用于安置ADCP，两个卡箍的固定板相对的部分通过螺栓固定，所述固定板和固定夹相对的部分通过螺栓固定。

作为本发明的进一步改进，所述安装杆中沿轴向设置有空腔，所述安装杆外壁上沿轴向设置有和空腔相通的条状第一缝隙，所述空腔中设置有防外框架旋转组件，所述防外框架旋转组件包括安装壳、第一磁块、和第一磁块相连的第一卡条、第二磁块、和第二磁块相连的第二卡条，所述安装壳设置在空腔中，所述安装壳包括圆筒状安装柱、盖合在安装柱两端的盖板，所述盖板顶面向外侧凸起形成球状腔，所述安装柱中部设置有两段间隔设置的缓冲段，所述缓冲段的内壁上设置有若干弹性卡齿，两段缓冲段中卡齿倾斜角度不同，所述第一磁块和第二磁块一端的侧壁为斜面，所述第一磁块和第二磁块分别位于两段缓冲段的两侧，且侧壁为斜面的一端相对设置，使第一磁块和第二磁块之间磁性相吸，所述球状腔中设置有体积可被压缩的弹性球，所述弹性球通过连接绳和第一磁块或第二磁块相连，所述安装柱轴向上设置有和第一缝隙相对的第二缝隙，所述第一卡条和第二卡条从第一缝隙和第二缝隙穿出；

所述第一转轴靠近安装杆部位上套设有环状齿轮，所述第一卡条和第二卡条块的另一端连接有弧口相对的半弧状卡板，所述卡板的内侧面设置有若干卡槽；起始状态，所述弹性球卡在球状腔中，所述第一磁块和第二磁块停留在安装柱两端，当承载装置被扔进海中，随着承载装置在重力的作用下不断下沉，球状腔中弹性球受到的水压逐渐增大，弹性球体积逐渐减小，直至能够从球状腔中脱离，在重力和磁力的作用下，上端的第一磁块或第二磁块向下移动并逐渐穿过缓冲段，随着第一磁块和第二磁块之间间距逐渐缩小，下端的第一磁块或第二磁块在磁力的作用下，逐渐向上移动并穿过缓冲段，直至第一磁块和第二磁块吸在一起，所述卡板卡在齿轮上，所述齿轮上凸齿卡入卡槽中阻止外框架旋转组件。

作为本发明的进一步改进，所述卡板的两侧设置有磁片，所述第一卡条和第二卡条块的卡板上的磁片磁性相吸。

作为本发明的进一步改进，所述弹性球为空腔结构，所述弹性球上设置有充气口和充液口，所述充气口和充液口分别和密封阀相连，通过充液口向弹性球灌注水后关闭密封阀，灌注水的体积要和球状腔683出口相适应，通过充气口向弹性球充入二氧化碳后关闭密封阀，当承载装置位于海底，充入的二氧化碳要能完全压入水中。

本发明的坐底式ADCP承载装置，包括支撑架、外框架、内框架和防触底架，外框架相对支撑架有一个旋转自由度，内框架相对外框架有一个旋转自由度，防触底架将承载装置的触底面限制在四个面上，ADCP固定在内框架的固定架中，整个结构设计使得将承载装置投入海底后，ADCP可调整至和水流的垂直的位置，内框架上上连接有配重块，使得ADCP沉入海底后正面不会上下倒置，整个结构采用可拆卸的连接方式，便于维护，支撑架、外框架、内框架和防触底架同时还能起到避免ADCP在水中受到水底生物干扰，从而使检测结果更稳定。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明固定架的立体图；

图4为本发明带有防外框架旋转组件的立体图；

图5为本发明安装杆的结构示意图；

图6为本发明安装杆和安装壳的结构示意图；

图7为本发明卡板和齿轮相配合的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。

参照图1-7所示，本实施例的一种可拆卸坐底式ADCP承载装置，包括支撑架1、外框架2、内框架3和防触底架4，支撑架1为由支撑杆11组成的正六边体框架，支撑架1上任意相邻支撑杆11交接处通过转接管7连接，支撑架1相对两侧面上分别设置有一对安装杆5，同一侧面上的一对安装杆5呈十字交叉状，安装杆5两端垂直插入相平行的两根支撑杆上的安装槽中。

外框架2为由外围杆21组成的正四边形，任意相邻外围杆21交接处通过转接管7连接，外框架2相对的两外围杆21中心位置分别垂直设置有共平面的第一转轴22，第一转轴22铰接在一对安装杆5上交叉位置，使得外框架2相对支撑架1有一个旋转自由度。当支撑架1沉入海底后，因为海底不平整，使整个支撑架1沿垂直于第一转轴22的方向发生倾斜时，外框架2在重力的作用下沿第一转轴22相对支撑架1旋转，自动调整到一个平衡的位置。

内框架3为由内围杆31组成的正四边形，任意相邻内围杆31交接处通过转接管7连接，内框架3相对的两内围杆31中心位置分别垂直设置共平面的第二转轴32，第二转轴32铰接在外框架2上和第一转轴22相平行的两根外围杆21中心位置上，使得内框架3相对外框架2有一个旋转自由度。当支撑架1沉入海底后，因为海底不平整，使整个支撑架1沿垂直于第二转轴32的方向发生倾斜时，内框架3在重力的作用下沿第二转轴32相对外框架2旋转，自动调整到一个平衡的位置。

内框架3上设置有固定杆33，固定杆33两端垂直连接在和第二转轴32相平行的相对两内围杆31中心位置，固定杆33中心位置设置有固定架34，ADCP固定在固定架34中。固定架34本身为对称结构，以便于带动ADCP调整至垂直水流的位置。

内框架3上和固定杆33相平行的内围杆31上连接有配重块35。配重块35位于ADCP的底端一侧，承载装置在沉入海底的过程中会翻转，配重块35的设置使得承载装置最后稳定的时候，ADCP不会上下倒置。

防触底架4为设置在支撑架1设置有安装杆5的侧面外侧，由若干防触杆41组成的锥形框架，若干防触杆41远离支撑架1的一端通过螺栓固定在一块十字形安装板8上，另一端分别通过转接管7连接在支撑杆11上，转接管7和支撑杆11、外围杆21、内围杆31、防触杆41分别通过螺栓固定。当承载装置刚触及海底时，若是安装有防触底架4的面朝下，因为防触底架4为锥形框架，缺少支撑点，承载装置会自动翻转至其它四个面之一朝下，使得及时海底不平整，ADCP也能够被调整至和水流垂直的位置。

作为改进的一种具体实施方式，防触杆41有四根，四根防触杆41一端焊接在一起，另一端分别焊接在四根支撑杆11的中心位置上。将防触杆41设置为偶数条，使得整个防触底架4结构稳定性更好。

作为改进的一种具体实施方式，固定架34包括两个对称设置的固定夹341和一对卡箍342，固定夹341呈“L”状，固定夹341的竖直部分焊接在固定杆33上，固定夹341水平部分相对设置，卡箍342包括半环状卡环343和固定板344，固定板344呈“L”状，固定板344设置在卡环343两侧，将两个卡箍342相对合在一起，两个卡环343之间围出一个环状空腔用于安置ADCP，两个卡箍342的固定板344相对的部分通过螺栓固定，固定板344和固定夹341相对的部分通过螺栓固定。这种结构设计安装方便，稳定性好。

作为改进的一种具体实施方式，安装杆5中沿轴向设置有空腔51，安装杆5外壁上沿轴向设置有和空腔51相通的条状第一缝隙52，空腔51中设置有防外框架2旋转组件，防外框架2旋转组件包括安装壳68、第一磁块61、和第一磁块61相连的第一卡条62、第二磁块63、和第二磁块63相连的第二卡条64，安装壳68设置在空腔51中，安装壳68包括圆筒状安装柱681、盖合在安装柱681两端的盖板682，盖板682顶面向外侧凸起形成球状腔683，

安装柱681中部设置有两段间隔设置的缓冲段，缓冲段的内壁上设置有若干弹性卡齿56，两段缓冲段中卡齿56倾斜角度不同，第一磁块61和第二磁块63一端的侧壁为斜面，第一磁块61和第二磁块63分别位于两段缓冲段的两侧，且侧壁为斜面的一端相对设置，使第一磁块61和第二磁块63之间磁性相吸，球状腔683中设置有体积可被压缩的弹性球684，弹性球684通过连接绳和第一磁块61或第二磁块63相连，安装柱681轴向上设置有和第一缝隙52相对的第二缝隙685，第一卡条62和第二卡条64从第一缝隙52和第二缝隙685穿出；

第一转轴22靠近安装杆5部位上套设有环状齿轮65，第一卡条62和第二卡条块64的另一端连接有弧口相对的半弧状卡板66，卡板66的内侧面设置有若干卡槽。

将装载有ADCP的承载装置扔进水中前，先测量河底或海底的深度，计算出河底或海底的水压，然后选择合适的弹性球684材料，如果水压较小，可以选用充气的橡胶球作为弹性球684，如果水压较大，可选用弹性较小的橡胶实心球，甚至木质实心球，先实验出在相应的水压下，弹性球684缩小的体积，然后调整球状腔683出口的大小。

起始状态，弹性球684卡在球状腔683中，第一磁块61和第二磁块63停留在安装柱681两端，当承载装置被扔进海中，随着承载装置在重力的作用下不断下沉，球状腔683中弹性球684受到的水压逐渐增大，弹性球684体积逐渐减小，直至能够从球状腔683中脱离，在重力和磁力的作用下，上端的第一磁块61或第二磁块63向下移动并逐渐穿过缓冲段，第一磁块61或第二磁块63在下落的过程中会不断触碰卡齿56，卡齿56受到外力发生形变，向安装柱681的内壁上靠近，为第一磁块61或第二磁块63的下落腾出空间，随着第一磁块61和第二磁块63之间间距逐渐缩小，下端的第一磁块61或第二磁块63在磁力的作用下，逐渐向上移动并穿过缓冲段，直至第一磁块61和第二磁块63吸在一起，卡板66卡在齿轮65上，齿轮65上凸齿卡入卡槽中阻止外框架2旋转组件。缓冲段的设置是为了减慢第一磁块61和第二磁块63吸在一起的速度，从而给ADCP的平衡留有充足的时间。

作为改进的一种具体实施方式，卡板66的两侧设置有磁片67，第一卡条62和第二卡条块64的卡板66上的磁片67磁性相吸。当第一卡条62和第二卡条块64的端部逐渐靠近的过程中，通过磁片67的吸引力，使齿轮65更好地和齿轮65相配合，使第一转轴22受到更大的扭向力，防止在水流的冲击下外框架2沿第一转轴22转动，从而防止在海底稳定的ADCP产生大幅晃动。

作为改进的一种具体实施方式，所述弹性球684为空腔结构，所述弹性球684上设置有充气口和充液口，所述充气口和充液口分别和密封阀相连，通过充液口向弹性球684灌注水后关闭密封阀，灌注水的体积要和球状腔683出口相适应，通过充气口向弹性球684充入二氧化碳后关闭密封阀，当承载装置位于海底，充入的二氧化碳要能完全压入水中。灌注水的体积要和球状腔683出口相适应，根据海底水压和弹性球684中水的体积计算出充入二氧化碳的量，当承载装置被扔进海中，随着承载装置在重力的作用下不断下沉，球状腔683中弹性球684受到的外界水压逐渐增大，弹性球684中二氧化碳逐渐溶于水中，弹性球684体积逐渐减小，直至二氧化碳完全溶于水中，弹性球684从球状腔683中脱离，因为二氧化碳在高压下完全溶于水需要一段时间，从而给承载装置更充足的平衡时间。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种可拆卸坐底式ADCP承载装置，其特征在于：包括支撑架(1)、外框架(2)、内框架(3)和防触底架(4)，所述支撑架(1)为由支撑杆(11)组成的正六边体框架，所述支撑架(1)上任意相邻支撑杆(11)交接处通过转接管(7)连接，所述支撑架(1)相对两侧面上分别设置有一对安装杆(5)，同一侧面上的一对安装杆(5)呈十字交叉状，所述安装杆(5)两端垂直插入相平行的两根支撑杆上的安装槽中；

所述外框架(2)为由外围杆(21)组成的正四边形，任意相邻外围杆(21)交接处通过转接管(7)连接，所述外框架(2)相对的两外围杆(21)中心位置分别垂直设置有共平面的第一转轴(22)，所述第一转轴(22)铰接在一对安装杆(5)上交叉位置，使得外框架(2)相对支撑架(1)有一个旋转自由度；

所述内框架(3)为由内围杆(31)组成的正四边形，任意相邻内围杆(31)交接处通过转接管(7)连接，所述内框架(3)相对的两内围杆(31)中心位置分别垂直设置共平面的第二转轴(32)，所述第二转轴(32)铰接在外框架(2)上和第一转轴(22)相平行的两根外围杆(21)中心位置上，使得内框架(3)相对外框架(2)有一个旋转自由度；

所述内框架(3)上设置有固定杆(33)，所述固定杆(33)两端垂直连接在和第二转轴(32)相平行的相对两内围杆(31)中心位置，所述固定杆(33)中心位置设置有固定架(34)，ADCP固定在固定架(34)中；

所述内框架(3)上和固定杆(33)相平行的内围杆(31)上连接有配重块(35)；所述防触底架(4)为设置在支撑架(1)设置有安装杆(5)的侧面外侧，由若干防触杆(41)组成的锥形框架，若干防触杆(41)远离支撑架(1)的一端通过螺栓固定在一块十字形安装板(8)上，另一端分别通过转接管(7)连接在支撑杆(11)上，所述转接管(7)和支撑杆(11)、外围杆(21)、内围杆(31)、防触杆(41)分别通过螺栓固定；

所述固定架(34)包括两个对称设置的固定夹(341)和一对卡箍(342)，所述固定夹(341)呈“L”状，所述固定夹(341)的竖直部分焊接在固定杆(33)上，所述固定夹(341)水平部分相对设置，所述卡箍(342)包括半环状卡环(343)和固定板(344)，所述固定板(344)呈“L”状，所述固定板(344)设置在卡环(343)两侧，将两个卡箍(342)相对合在一起，两个卡环(343)之间围出一个环状空腔用于安置ADCP，两个卡箍(342)的固定板(344)相对的部分通过螺栓固定，所述固定板(344)和固定夹(341)相对的部分通过螺栓固定；

所述安装杆(5)中沿轴向设置有空腔(51)，所述安装杆(5)外壁上沿轴向设置有和空腔(51)相通的条状第一缝隙(52)，所述空腔(51)中设置有防外框架(2)旋转组件，所述防外框架(2)旋转组件包括安装壳(68)、第一磁块(61)、和第一磁块(61)相连的第一卡条(62)、第二磁块(63)、和第二磁块(63)相连的第二卡条(64)，所述安装壳(68)设置在空腔(51)中，所述安装壳(68)包括圆筒状安装柱(681)、盖合在安装柱(681)两端的盖板(682)，所述盖板(682)顶面向外侧凸起形成球状腔(683)；

所述安装柱(681)中部设置有两段间隔设置的缓冲段，所述缓冲段的内壁上设置有若干弹性卡齿(56)，两段缓冲段中卡齿(56)倾斜角度不同，所述第一磁块(61)和第二磁块(63)一端的侧壁为斜面，所述第一磁块(61)和第二磁块(63)分别位于两段缓冲段的两侧，且侧壁为斜面的一端相对设置，使第一磁块(61)和第二磁块(63)之间磁性相吸，所述球状腔(683)中设置有体积可被压缩的弹性球(684)，所述弹性球(684)包括有充气橡胶球或橡胶实心球或木质实心球，所述弹性球(684)通过连接绳和第一磁块(61)或第二磁块(63)相连，所述安装柱(681)轴向上设置有和第一缝隙(52)相对的第二缝隙(685)，所述第一卡条(62)和第二卡条(64)从第一缝隙(52)和第二缝隙(685)穿出；

所述第一转轴(22)靠近安装杆(5)部位上套设有环状齿轮(65)，所述第一卡条(62)和第二卡条块(64)的另一端连接有弧口相对的半弧状卡板(66)，所述卡板(66)的内侧面设置有若干卡槽；

起始状态，所述弹性球(684)卡在球状腔(683)中，所述第一磁块(61)和第二磁块(63)停留在安装柱(681)两端，当承载装置被扔进海中，随着承载装置在重力的作用下不断下沉，球状腔(683)中弹性球(684)受到的水压逐渐增大，弹性球(684)体积逐渐减小，直至能够从球状腔(683)中脱离，

在重力和磁力的作用下，上端的第一磁块(61)或第二磁块(63)向下移动并逐渐穿过缓冲段，随着第一磁块(61)和第二磁块(63)之间间距逐渐缩小，下端的第一磁块(61)或第二磁块(63)在磁力的作用下，逐渐向上移动并穿过缓冲段，直至第一磁块(61)和第二磁块(63)吸在一起，所述卡板(66)卡在齿轮(65)上，所述齿轮(65)上凸齿卡入卡槽中阻止外框架(2)旋转组件。

2.根据权利要求1所述的一种可拆卸坐底式ADCP承载装置，其特征在于：所述防触杆(41)有四根，四根防触杆(41)一端焊接在一起，另一端分别焊接在四根支撑杆(11)的中心位置上。

3.根据权利要求1所述的一种可拆卸坐底式ADCP承载装置，其特征在于：所述卡板(66)的两侧设置有磁片(67)，所述第一卡条(62)和第二卡条块(64)的卡板(66)上的磁片(67)磁性相吸。

4.根据权利要求3所述的一种可拆卸坐底式ADCP承载装置，其特征在于：所述弹性球(684)为空腔结构，所述弹性球(684)上设置有充气口和充液口，所述充气口和充液口分别和密封阀相连，通过充液口向弹性球(684)灌注水后关闭密封阀，灌注水的体积要和球状腔(683)出口相适应，通过充气口向弹性球(684)充入二氧化碳后关闭密封阀，当承载装置位于海底，充入的二氧化碳要能完全压入水中。

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