CN108407977A - 一种多功能深海应急浮标装置 - Google Patents

Abstract

一种多功能深海应急浮标装置，包括浮标线缆框，浮标线缆框的内部安装框架，位于框架底部的浮标线缆框内填充有浮力材料；框架顶部安装天线机构和水密接插件，天线机构通过联轴器安装深海步进电机，框架内底部安装中控耐压电子舱和深度计，框架顶部圆周方向安装有多个爆炸螺栓，中控耐压电子舱通过水密电缆分别与水密接插件、爆炸螺栓深海步进电机和深度计连接；中控耐压电子舱的底部安装电缆承重头，电缆承重头连接光电复合承重缆，在浮标线缆框内底部中间位置安装吊环。通过使用多功能深海应急浮标装置，可以方便的实现救援船舶装备与深海载人装备之间的互联互通、应急供能和起吊救援，提高深海载人平台在深海探测作业的安全性。

Description

一种多功能深海应急浮标装置

技术领域

本发明涉及深海浮标装置技术领域，尤其是一种多功能深海应急浮标装置。

背景技术

海洋是生命的摇蓝、资源的宝藏、贸易的通道以及国防的屏障，海洋越来越受到各国政府的高度重视和科学家的青睐。

深海科学研究、深海资源勘探、深海工程水下作业都离不开海洋高科技探测装备，需要海洋高科技技术的支撑。随着海洋科学研究的深入对海洋调查作业技术提出更高的要求，深海载人平台可运载科学家、工程技术人员和各种探测设备快速、精确地到达各种深海复杂环境，进行高效勘探、科学考察和近海底精细作业，成为探索深海奥秘的重要技术手段。

深海载人平台长时间在深海航行作业，由于缺乏有效的应急救援手段，影响其深海探测作业的安全性。目前深海载人平台均具备多种深海自救手段，如应急抛载、应急吹除等，但仍存在深海无法脱困的情况，因此需要增加深海载人平台的其它救援方式，来弥补深海载人平台安全性不足的特点。综上所述，需要研制一种多功能深海应急浮标装置，实现救援船舶装备与深海载人装备之间的互联互通、应急供能和起吊救援，提高深海载人平台在深海探测作业的安全性。

专利号为CN 104787276A的“一种应急起吊浮标装置”发明专利，可实现深海载人平台应急起吊救援功能，但存在以下不足：

(1)浮标功能单一，不具备远距离示位、应急通信、应急供电等功能；

(2)采用液压解脱方式，需要液压管路穿透深海载人平台的载人舱，降低了深海载人平台载人舱的安全性。

专利号为CN 205801460U的“深海潜水器应急浮标机构”发明专利，可实现深海载人平台的定位和通信功能，但存在以下不足：

(1)电磁吸合的锁紧装置易生锈，深海应用技术不成熟；

(2)地磁吸合锁紧方式，锁紧力小，可靠性不高；

(3)整个装置没有进行流线型设计、共形设计，阻力较大；

(4)浮标功能单一，不具备供电、起吊能力。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种多功能深海应急浮标装置，从而可以方便的实现救援船舶装备与深海载人装备之间的互联互通、应急供能和起吊救援，提高深海载人平台在深海探测作业的安全性。

本发明所采用的技术方案如下：

一种多功能深海应急浮标装置，包括浮标线缆框，所述浮标线缆框的内部安装框架，位于框架底部的浮标线缆框内填充有浮力材料；所述框架顶部安装天线机构和水密接插件，所述天线机构通过联轴器安装深海步进电机，所述框架内底部安装中控耐压电子舱和深度计，所述框架顶部圆周方向安装有多个爆炸螺栓，所述中控耐压电子舱通过水密电缆分别与水密接插件、爆炸螺栓深海步进电机和深度计连接；中控耐压电子舱的底部安装电缆承重头，所述电缆承重头连接光电复合承重缆，在浮标线缆框内底部中间位置安装吊环。

其进一步技术方案在于：

所述天线机构的结构为：包括有机玻璃耐压罩，所述有机玻璃耐压罩固定于框架顶面外部，所述有机玻璃耐压罩内安装卫星定位、通信天线、频闪灯、VHF天线和天线密封端面。

所述中控耐压电子舱的结构为：钛合金耐压壳体，所述钛合金耐压壳体内分布有高性能锂电池、VHF主机、卫星定位、通信主机、中控模块、光电转换模块和电源管理模块，所述钛合金耐压壳体的顶部设置有多个与水密电缆连接的水密连接器。

所述浮标线缆框的外形成圆柱体结构。

所述水密接插件上安装水密闷头。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，便于维护和保养，通过浮标装置的作用，可以方便的实现救援船舶装备与深海载人装备之间的互联互通、应急供能和起吊救援，提高深海载人平台在深海探测作业的安全性。

同时具有如下优点：

(1)深度大：利用多功能深海应急浮标装置分体耐压的技术优势，能够实现深海载人平台全海深的应急示位、通信、供电、起吊。

(2)解脱方式安全可靠：利用爆炸螺栓实现多功能深海应急浮标装置的解脱，避免了液压管路穿舱的风险以及电磁吸合不可靠不成熟的缺点，能够实现多功能深海应急浮标装置的可靠解脱。

(3)集成化、模块化、共形设计：天线机构采用集成化设计，将卫星定位、通信天线，频闪灯及VHF一体集成，通过有机玻璃耐压罩和密封端面，实现透波、透光、耐压和水密。将天线机构和中控耐压电子舱分离，有利于大深度耐压的同时，模块化结构，便于维护检修。天线机构采用折倒方式，与深海载人平台的背部共形设计，提高了深海载人平台的水动力性能。

(4)低功耗设计：通过智能控制方式，如深度计进行压力判断，控制天线折倒及设备的开启，大大节约能耗。

(5)成本低，可靠性好：多功能深海应急浮标装置上的所有设备均为成熟产品，价格较低，可靠性好

本发明主要用于深海应急情况下，深海载人平台的应急示位、应急通信、应急供电和应急起吊，采用集成化，模块化，低功耗、共形设计理念，充分考虑装备在深海载人平台的适装性及可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图(全剖视图)。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明的应用图。

其中：1、框架；2、天线机构；3、联轴器；4、深海步进电机；5、水密接插件；6、爆炸螺栓；7、水密电缆；8、中控耐压电子舱；9、深度计；10、电缆承重头；11、光电复合承重缆；12、吊环；13、浮标线缆框；14、浮标装置；15、线缆；16、线缆连接器；17、水下平台；18、船舶救援设备；201、有机玻璃耐压罩；202、卫星定位、通信天线；203、频闪灯；204、VHF天线；205、天线密封端面；801、水密连接器；802、钛合金耐压壳；803、卫星定位、通信主机；804、VHF主机；805、高性能锂电池；806、中控模块；807、光电转换模块；808、电源管理模块。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1和图2所示，本实施例的多功能深海应急浮标装置，包括浮标线缆框13，浮标线缆框13的内部安装框架1，位于框架1底部的浮标线缆框13内填充有浮力材料；框架1顶部安装天线机构2和水密接插件5，天线机构2通过联轴器3安装深海步进电机4，框架1内底部安装中控耐压电子舱8和深度计9，框架1顶部圆周方向安装有多个爆炸螺栓6，中控耐压电子舱8通过水密电缆7分别与水密接插件5、爆炸螺栓6深海步进电机4和深度计9连接；中控耐压电子舱8的底部安装电缆承重头10，电缆承重头10连接光电复合承重缆11，在浮标线缆框13内底部中间位置安装吊环12。

天线机构2的结构为：包括有机玻璃耐压罩201，有机玻璃耐压罩201固定于框架1顶面外部，有机玻璃耐压罩201内安装卫星定位、通信天线202、频闪灯203、VHF天线204和天线密封端面205。

中控耐压电子舱8的结构为：钛合金耐压壳体802，钛合金耐压壳体802内分布有高性能锂电池805、VHF主机804、卫星定位、通信主机803、中控模块806、光电转换模块807和电源管理模块808，钛合金耐压壳体802的顶部设置有多个与水密电缆7连接的水密连接器801。

浮标线缆框13的外形成圆柱体结构。

水密接插件5上安装水密闷头。

如图3所示，本发明在实际应用过程中，浮标装置14通过线缆15连接水下平台17，水下平台17上设置有线缆连接器16，船舶救援设备18靠近浮标装置14。

下面介绍一下本发明各个部件的用途：

本发明所述的框架1--用于为多功能深海应急浮标装置内的设备提供安装基座，以及为多功能深海应急浮标装置提供正浮力，保证其能上浮至水面。

天线机构2--用于在深海高压环境下，集成化布置卫星定位、通信天线202，频闪灯203，VHF天线204等非耐压设备，天线机构2是水密耐压舱。

有机玻璃耐压罩201--用于实现无线电透波以及透光作用，同时实现卫星定位、通信天线202，频闪灯203，VHF天线204深海耐压的需求。

卫星定位、通信天线202--用于多功能深海应急浮标装置上浮至水面后，实现卫星信号的接收和发送。

频闪灯203--用于多功能深海应急浮标装置，夜间或能见度较低时的近距离示位。

VHF天线204--用于多功能深海应急浮标装置上浮至水面后，实现甚高频信号的接收和发送。

天线密封端面205--用于多功能深海应急浮标装置天线机构2的水密和耐压。

联轴器3--用于连接深海步进电机4和天线机构2。

深海步进电机4--用于驱动天线机构2的旋转轴进行旋转，从而实现天线机构2的折倒与直立，同时旋转到位后具有电机自锁功能，能够将到位后的天线机构2进行锁定。

水密接插件5--用于连接船舶救援设备18上的水密插件，通过船舶救援设备18给深海载人平台供电，以及采用有线电话的方式与深海载人平台的舱内人员进行通话。

爆炸螺栓6--用于浮力材料及框架结构1的固定及解脱。

水密电缆7--用于中控耐压电子舱8连接天线机构2、深海步进电机4、水密接插件5、爆炸螺栓6等设备。

中控耐压电子舱8--用于布置卫星定位、通信主机803，VHF主机804，高性能锂电池805，中控模块806，光电转换模块807，电源管理模块808等非耐压设备，中控耐压电子舱8是水密耐压舱。

水密连接器801--用于连接中控耐压电子舱8与水密电缆7，是中控耐压电子舱8的穿舱件，具有大深度水密和耐压的特点。

钛合金耐压壳体802--用于中控耐压电子舱8的大深度耐压。

卫星定位、通信主机803--用于多功能深海应急浮标装置上浮至水面后的自主定位，并将位置信息发送给船舶救援设备18救援装备，也可与给船舶救援设备18救援装备进行短报文通信，与卫星定位、通信天线202配合使用。

VHF主机804--用于多功能深海应急浮标装置上浮至水面后，深海载人平台内部人员与船舶救援设备18救援装备上的人员进行近距离语音通信，与VHF天线204配合使用。

高性能锂电池805--用于为多功能深海应急浮标装置内的设备提供能源动力。

中控模块806--用于控制多功能深海应急浮标装置内的设备休眠与启动，信号传输以及爆炸螺栓6的爆破。

光电转换模块807--用于语音等电信号与光信号的转换，实现多功能深海应急浮标装置与深海载人平台之间远距离信号的传输。

电源管理模块808--用于多功能深海应急浮标装置内设备电源的管理，以及船舶救援设备18救援装备与深海载人平台之间的电能传输管理。

深度计9--用于多功能深海应急浮标装置工作深度的测量，为多功能深海应急浮标内部设备的启动，提供输入信号，实现多功能深海应急浮标在深海处于休眠状态上浮至水面状态时，再启动工作，有利于多功能深海应急浮标的节能。

电缆承重头10--用于分离光电复合承重缆11中的信号电缆，以及连接光电复合承重缆11与吊环12，起到转换和承重作用。

光电复合承重缆11--用于为多功能深海应急浮标装置与深海载人平台之间提供光电信号的传输，以及深海载人平台起吊时的承力。

吊环12--用于连接浮标块材料及框架结构1与电缆承重头10，以及连接电缆承重头10与深海载人平台，是承力构件。

浮标线缆框13--用于多功能深海应急浮标装置及其光电复合承重缆11等设备的布置，便于在深海载人平台上的安装与布置

实际工作过程中：

当深海载人平台在深海探测作业时，出现应急遇险情况，同时通过抛载，应急吹除等自救手段无法实现上浮时，深海载人平台的操作人员通过载人舱内的控制终端，激活多功能深海应急浮标装置14内的中控耐压电子舱8，中控耐压电子舱8内的中控模块806同时传输控制信号给三个爆炸螺栓6，三个爆炸螺栓6同时爆炸，多功能深海应急浮标装置从深海载人平台上解脱上浮。

多功能深海应急浮标装置上浮至水面过程中，中控耐压电子舱8内的中控模块806启动多功能深海应急浮标装置内部的深度计9，通过深度值判断多功能深海应急浮标装置是否上浮至水面。一旦上浮至水面，中控耐压电子舱8内的中控模块806启动深海步进电机4，将多功能深海应急浮标装置的天线机构2直立并限位，启动卫星定位、通信主机803，频闪灯203及VHF主机804。多功能深海应急浮标装置接收卫星信号，自主定位，并将位置信息通过卫星通信发送给船舶救援设备18的救援装备，同时开启频闪灯203，进行海面示位，便于船舶救援设备18救援装备的搜寻，此时VHF主机804启动待机，做好随时接收船舶救援设备18救援装备的语音信号。

当船舶救援设备18救援装备搜寻至多功能深海应急浮标装置附近的位置时，可通过船舶救援装备上的VHF通信设备与深海载人平台内的潜航员进行语音通信。船舶救援装备可将多功能深海应急浮标装置打捞上船，将多功能深海应急浮标装置上的水密闷头拔除，插上船舶救援设备18上的供电通信电缆，实现船舶救援设备18对深海载人平台的电能供给，以及有线电话的语音通信。

船舶救援装备与深海载人平台建立通信和供能以后，船舶救援设备18上的救援人员可以将多功能深海应急浮标装置的吊环12与船舶救援设备18上的起吊装置连接，将深海载人平台起吊至水面。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (5)

1.一种多功能深海应急浮标装置，其特征在于：包括浮标线缆框(13)，所述浮标线缆框(13)的内部安装框架(1)，位于框架(1)底部的浮标线缆框(13)内填充有浮力材料；所述框架(1)顶部安装天线机构(2)和水密接插件(5)，所述天线机构(2)通过联轴器(3)安装深海步进电机(4)，所述框架(1)内底部安装中控耐压电子舱(8)和深度计(9)，所述框架(1)顶部圆周方向安装有多个爆炸螺栓(6)，所述中控耐压电子舱(8)通过水密电缆(7)分别与水密接插件(5)、爆炸螺栓(6)深海步进电机(4)和深度计(9)连接；中控耐压电子舱(8)的底部安装电缆承重头(10)，所述电缆承重头(10)连接光电复合承重缆(11)，在浮标线缆框(13)内底部中间位置安装吊环(12)。

2.如权利要求1所述的一种多功能深海应急浮标装置，其特征在于：所述天线机构(2)的结构为：包括有机玻璃耐压罩(201)，所述有机玻璃耐压罩(201)固定于框架(1)顶面外部，所述有机玻璃耐压罩(201)内安装卫星定位、通信天线(202)、频闪灯(203)、VHF天线(204)和天线密封端面(205)。

3.如权利要求1所述的一种多功能深海应急浮标装置，其特征在于：所述中控耐压电子舱(8)的结构为：钛合金耐压壳体(802)，所述钛合金耐压壳体(802)内分布有高性能锂电池(805)、VHF主机(804)、卫星定位、通信主机(803)、中控模块(806)、光电转换模块(807)和电源管理模块(808)，所述钛合金耐压壳体(802)的顶部设置有多个与水密电缆(7)连接的水密连接器(801)。

4.如权利要求1所述的一种多功能深海应急浮标装置，其特征在于：所述浮标线缆框(13)的外形成圆柱体结构。

5.如权利要求1所述的一种多功能深海应急浮标装置，其特征在于：所述水密接插件(5)上安装水密闷头。