CN108609136A - 一种可应用于复杂海域的连续机动式水文剖面探测采样器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可应用于复杂海域的连续机动式水文剖面探测采样器，包括水下自治机器人，所述水下自治机器人外壳的上下端各搭载一个探测采样的拖体，所述水下自治机器人上安装有绞车，所述绞车上安装拖缆，所述拖体通过拖缆与水下自治机器人连接，通过拖缆内置的电线实现与水下自治机器人的供电和通信。提高了作业海况和作业海域适应范围，通过水下自治机器人在水下航行可避免恶劣海况影响，也可到达表面水流比较恶劣、暗礁等较多的海域进行航行。

Description

一种可应用于复杂海域的连续机动式水文剖面探测采样器

技术领域

本发明涉及水文探测技术领域，尤其是一种可应用于复杂海域的连续机动式水文剖面探测采样器。

背景技术

现有技术中，水文剖面测量方式是采用锚系浮标，需要用水面船将浮标布放至目标海域，在系缆上配置爬升测量和采样装置。若需要大范围测量，则需要按照测点离散布置大量浮标，测量结束后还需要逐个收回，布放和回收效率都很低。从水面到水下的布放过程中随着水流的作用存在布置位置偏离的误差。此外，这种测量方式无法满足测点的连续性，无法为小尺度海洋动力模型的研究提供支撑。现有的水文采样方式一般是根据水文探测的数据经过分析后选定若干测点，水面船到测点锚泊或者动力定位，然后通过绞车下放采样器，每隔一定深度进行采水，测量效率极低，作业时间受水面风浪影响变化较大。以上水文探测方式和水体采样作业方式都不宜应用于复杂海域，如水流凶猛的海峡区域、暗礁区、海岛周边区域等。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种可应用于复杂海域的连续机动式水文剖面探测采样器，从而能够在复杂海域的水下连续多点进行水文参数的探测并根据需要进行水体采样的水下机器人。

本发明所采用的技术方案如下：

一种可应用于复杂海域的连续机动式水文剖面探测采样器，包括水下自治机器人，所述水下自治机器人外壳的上下端各搭载一个探测采样的拖体，所述水下自治机器人上安装有绞车，所述绞车上安装拖缆，所述拖体通过拖缆与水下自治机器人连接，通过拖缆内置的电线实现与水下自治机器人的供电和通信。

其进一步的技术方案在于：

所述水下自治机器人的结构为：包括水下自治机器人的本体，本体内头部至尾部依次安装有前视声纳、应急切割机构、绞车、电子舱、水声通信装置、超短基线定位系统、无线信标和GPS导航定位，本体下部还安装多普勒速度仪和侧扫声纳。

所述拖体的上部搭载三个自动采水器和一个温盐深仪，拖体的两侧安装有升降舵。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，提高了作业海况和作业海域适应范围，通过水下自治机器人在水下航行可避免恶劣海况影响，也可到达表面水流比较恶劣、暗礁等较多的海域进行航行。通过向上、向下释放探测和采样拖体，避免了因需要剖面测量而要求水下自治机器人的上浮和下潜，可节约能耗并且提高了测量效率。拖缆出口处安装有应急切割机构，在拖体或者拖缆发生缠绕时可抛弃拖体保障水下自治机器人平台安全回收。温盐深仪等探测设备实时测得的数据经过水下自治机器人主控计算机分析后判断可启动采水器对水体进行采样，大大缩短了测量到采样的作业周期，并提高了采样定点的精度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图(拖体释放后)。

图2为本发明的结构示意图(拖体未释放)。

图3为本发明水下自治机器人的主视图。

图4为本发明拖体的结构示意图。

其中：1、拖体；2、拖缆；3、水下自治机器人；4、前视声纳；5、应急切割机构；6、绞车；7、电子舱；8、水声通信装置；9、超短基线定位系统；10、无线信标；11、GPS导航定位；12、多普勒速度仪；13、侧扫声纳；14、自动采水器；15、温盐深仪；16、升降舵。

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、图2、图3和图4所示，本实施例的可应用于复杂海域的连续机动式水文剖面探测采样器，包括水下自治机器人3，水下自治机器人3外壳的上下端各搭载一个探测采样的拖体1，水下自治机器人3上安装有绞车6，绞车6上安装拖缆2，拖体1通过拖缆2与水下自治机器人3连接，通过拖缆2内置的电线实现与水下自治机器人3的供电和通信。

水下自治机器人3的结构为：包括水下自治机器人3的本体，本体内头部至尾部依次安装有前视声纳4、应急切割机构5、绞车6、电子舱7、水声通信装置8、超短基线定位系统9、无线信标10和GPS导航定位11，本体下部还安装多普勒速度仪12和侧扫声纳13。

拖体1的上部搭载三个自动采水器14和一个温盐深仪15，拖体1的两侧安装有升降舵16。

本发明通过水下自治机器人3利用自身的推力器、电池动力、导航设备实现水下航行，上、下各搭载一个探测采样拖体1。每个拖体1上均搭载有温盐深仪15等水文探测设备和三个自动采水器14。拖体1与水下自治机器人3通过拖缆2连接，通过拖缆2内置的电线实现与水下自治机器人3的供电和通信。

如图2所示，探测器在航行至目标海域前，上、下探测拖体1分别固定在水下自治机器人3上、下外壳处。

如图1所示，探测器航行至目标海域后，绞车6放缆，分别向上、向下释放探测采样拖体1，水下自治机器人3和拖体1通过拖缆2连接。

如图3所示，水下自治机器人3的本体包括前视声纳4、应急切割机构5、绞车6、电子舱7、水声通信装置8、超短基线定位系统9、无线信标10、GPS导航定位11、多普勒速度仪12和侧扫声纳13。其中前视声纳4、电子舱7、水声通信装置8、超短基线定位系统9、无线信标10、GPS导航定位11、多普勒速度仪12和侧扫声纳13负责实现探测器在水下航行的导航定位和通信功能。应急切割机构5负责在拖1体或者拖缆2发生缠绕时剪断拖缆2、抛弃拖体1，保障水下自治机器人3平台安全回收。绞车6负责连接拖体1与水下自治机器人3，通过拖缆2内置的电线实现与水下自治机器人3的供电和通信。

如图4所示，拖体1上搭载三个自动采水器14和一个温盐深仪15。温盐深仪15实时测得的数据经过水下自治机器人3主控计算机分析后可判断是否启动自动采水器14对水体进行采样。升降舵16可以实现拖体1的上升和下降。

实际使用过程中，从水面母船布放探测采样器，水下自治机器人3在自身通信导航定位设备的辅助下按照预先设定的程序航行，到达目标海域指定深度后，绞车6释放拖缆2分别向上、向下布放拖体1，拖体1上的升降舵16可以通过改变舵角实现拖体的上升和下降，拖体1上的温盐深仪15可对水下自治机器人3上、下不同深度的海洋环境参数进行测量，测量数据实时通过拖缆2内置电线传输到水下自治机器人3，实时测得的数据经过水下自治机器人3主控计算机分析后可判断是否启动自动采水器14对水体进行采样。水下自治机器人3通过拖缆2带动拖体1在水下航行，可实现对水下不同深度的海洋环境参数进行剖面测量，同时在水下自治机器人3主控计算机分析后可通过拖体1上的自动采水器14对特定海域的海水进行连续多点采样。探测与采样完成后，绞车6收缆，回收拖体1，然后探测采样器返回水面母船，准备下一探测采样任务。

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 (3)

1.一种可应用于复杂海域的连续机动式水文剖面探测采样器，其特征在于：包括水下自治机器人(3)，所述水下自治机器人(3)外壳的上下端各搭载一个探测采样的拖体(1)，所述水下自治机器人(3)上安装有绞车(6)，所述绞车(6)上安装拖缆(2)，所述拖体(1)通过拖缆(2)与水下自治机器人(3)连接，通过拖缆(2)内置的电线实现与水下自治机器人(3)的供电和通信。

2.如权利要求1所述的一种可应用于复杂海域的连续机动式水文剖面探测采样器，其特征在于：所述水下自治机器人(3)的结构为：包括水下自治机器人(3)的本体，本体内头部至尾部依次安装有前视声纳(4)、应急切割机构(5)、绞车(6)、电子舱(7)、水声通信装置(8)、超短基线定位系统(9)、无线信标(10)和GPS导航定位(11)，本体下部还安装多普勒速度仪(12)和侧扫声纳(13)。

3.如权利要求1所述的一种可应用于复杂海域的连续机动式水文剖面探测采样器，其特征在于：所述拖体(1)的上部搭载三个自动采水器(14)和一个温盐深仪(15)，拖体(1)的两侧安装有升降舵(16)。