CN110371254A - 一种近海浮标及其制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种近海浮标及其制作工艺，该浮标包括浮体、支架、标灯、顶标、电源组件及垂荡板，所述支架设置在所述浮体上方，所述垂荡板设置在所述浮体的下方，所述标灯和顶标均固定在所述支架上；所述浮体为由半球体和圆柱体组成的一体结构；该制作工艺操作简单，安装便捷；本发明解决了现有浮标存在稳定性差，对恶劣环境引起的波浪、海流变化的适应能力较差等问题，本发明具有结构稳定，恶劣条件下对波浪、海流等变化的适应能力强，使用维护方便，实现多功能数据监测，有利于构建完善的近海监测系统。
Description
技术领域
本发明涉及航标技术领域，具体涉及一种近海浮标及其制作工艺。
背景技术
浮标，是一种浮于水面的航标，锚定在指定位置，用以标示航道范围、指示浅滩、碍航物或表示专门用途的水面助航标志。浮标在航标中数量最多，应用广泛，设置在难以或不宜设立固定航标之处。
我国海洋面积辽阔，海岸线长达18000公里，大陆架面积将近110万平方公里，管辖海域共约300万平方公里。在这些海域中，渤海、黄海大部分海域以及东海、南海沿岸部分水深100m以内，距离海岸较近，海洋能源资源丰富。近海海域水深较浅、离陆地较近，波浪、海流等容易受其影响而形成较为复杂的海洋环境。由于距人类活动范围较近，容易受人为因素的影响，赤潮等自然灾害频发，需要加强对这些近海浅水海域的环境及水文信息进行监测。
海洋浮标作为新型的海洋监测工具，是在传统海洋监测技术的基础上发展而来的，是一种无人值守、能够自动、定点、定时、连续对海上各种环境要素进行遥测的监测系统。与海监飞机、卫星、海洋调查船和潜水器等，构成了立体的海洋监测系统。海洋浮标需要满足如下要求：不间断监测，寿命长，多功能，成本低，生存能力强，低能耗、无污染。
对近海浮标而言，浮标长时间在固定近海中工作，经常会遇到恶劣的情况，所以浮标的稳定性和波浪中的运动性能至关重要，现有技术中很多浮标在遭遇大风大浪气候时发生倾覆沉没，存在耐冲击性差、耐恶劣环境条件较差、使用寿命短等问题；且现有浮标功能相对单一，大部分通过航标灯和外形为船舶提供简单的安全信息，很难构成了一个完善的海洋监测系统。
如中国专利CN208007229U公开了一种海洋浮标装置，包括太阳能支架、浮标支架和浮标浮体，太阳能支架固定安装在浮标支架上部，浮标支架用于支撑浮标浮体；浮标浮体包括若干环绕浮标支架设置的浮体模块，相邻浮体模块之间通过紧固件连接并固定在浮标支架上，太阳能支架上还设有GPS信号灯、X形龙骨、支架楼梯和标仓。中国专利CN207523893U公开了一种海洋浮标，包括玻璃钢下壳体和玻璃钢上壳体，下壳体和上壳体通过玻璃钢粘结剂粘结相连。所述玻璃钢粘结剂设在粘结剂腔内，所述粘结剂腔设有与外界相通的进胶口。在下壳体的底部设有挂装件，在上壳体的顶部设有用于安装功能组件的预埋件和/或竖杆。在上壳体和下壳体之间的空腔内设有功能组件。上述浮标尽管实现了浮标的基本功能，但浮标的稳定性，对恶劣环境引起的波浪、海流变化的适应能力较差，实现的功能性有限。
因此，开发一款适合近海海域作业的海洋环境监测浮标，是目前亟待解决的问题。
发明内容
为克服现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种结构稳定，在恶劣条件下对波浪、海流等变化的适应能力强，使用寿命长的近海浮标及其制作工艺，其技术方案如下：
一种近海浮标，包括浮体、支架、标灯、顶标、电源组件及垂荡板，所述支架设置在所述浮体上方，所述垂荡板设置在所述浮体的下方，所述标灯和顶标均固定在所述支架上；
所述浮体为由半球体和圆柱体组成的一体结构。
优选地，所述圆柱体上方设置有空腔，所述空腔内设置有器件箱。
优选地，所述垂荡板通过连接杆焊接在所述半球体的正下方，在位于所述连接杆四周的所述半球体上设置有拖环，所述拖环用于固定、定位所述浮标。
优选地，所述垂荡板上方固定连接有连接杆，所述连接杆上方固定有连接板，所述连接板为球面结构，且与所述半球体的正下方搭接，并通过连接件或焊接的方式固定在所述半球体上。
优选地，所述圆柱体上方固定有架座，所述架座通过螺纹或连接件固定在所述圆柱体上；
所述架座上方设置有顶盖，所述顶盖通过螺纹固定在所述圆柱体顶端。
优选地，所述支架从上至下依次设置有第一平台、第二平台及第三平台；
所述支架包括倾斜杆和垂直杆，所述倾斜杆的上端固定在所述第一平台上，所述倾斜杆的下端固定在所述第二平台上；所述垂直杆的上端固定在所述第二平台上，所述垂直杆的下端固定在所述架座上。
优选地，该浮标还包括数据采集组件，所述数据采集组件包括温湿度采集器、大气压力采集器、风力采集器、水质检测仪及海流计，所述风力采集器设置在所述第二平台上。
优选地，所述电源组件包括蓄电池、太阳能板，所述太阳能板固定在所述第二平台和第三平台之间，所述蓄电池设置在所述器件箱内，所述蓄电池用于提供电力供应。
优选地，所述圆柱体在位于空腔的侧壁上设置有腔门，所述腔门正对所述器件箱，用于维护检修元器件；
所述圆柱体的上方两侧设置有吊环，用于吊装、布设所述浮标。
一种近海浮标的制作工艺，包括以下步骤：
101、先通过铸造冶炼工艺制备钢材料，采用钢材料通过铸造工艺制备浮体外壳、支架及垂荡板；
102、步骤101后，按照常规发泡材料的制备方法制备发泡材料，将发泡材料无间隙填充到浮体内；
103、步骤102后，通过焊接工艺将支架、垂荡板依次固定在浮体的相应位置；
104、步骤103后，再依次将吊环、拖环通过焊接工艺固定在所述浮体上的相应位置；
105、步骤104后，将标灯、顶标、数据采集组件、电源组件等依次安装在所述支架、器件箱的相应位置。
本发明所获得的有益技术效果：
1)本发明解决了现有技术中所存在的问题，本发明具有结构稳定，恶劣条件下对波浪、海流等变化的适应能力强，使用维护方便，实现多功能数据监测，有利于构建完善的近海监测系统；
2)本发明中浮体的下端为半球形结构，实现各自由度运动的固有周期最小，通过在浮体下方设置垂荡板，增加浮标的附加质量，提高浮标垂荡运动的固有频率，避免浮标垂荡自由的的固有频率接近波浪主频率，减小浮标垂荡运动幅度，同时，减小浮标垂荡运动发生共振的可能，提高浮标的稳定性，以及对恶劣环境引起的波浪、海流变化的适应性；
3)本发明中浮体采用圆柱和半球组合的结构，避免重心位置过低，减小浮体横向运动的剧烈程度，提高浮标的稳定性，同时，各监测仪器均设置在浮标的中心位置，进而提高浮标上监测仪器工作的准确度；
4)本发明中采用水上和水下同步监测的方式，实现多功能数据监测，有利于构建完善的近海监测系统。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本实施例公开的一种近海浮标的结构示意图；
图2为本实施例公开的一种浮体的结构示意图；
图3为本实施例公开的浮体的剖视图；
图4为附图3中A处的放大图。
在以上附图中：1、浮体；101、半球体；102、圆柱体；2、支架；201、倾斜杆；202、垂直杆；203、第一平台；204、第二平台；205、第三平台；206、架座；3、标灯；4、顶标；5、垂荡板；6、连接杆；7、拖环；8、空腔；9、器件箱；10、顶盖；11、风力采集器；12、太阳能板；13、吊环；14、腔门；15、灯座；16、支撑杆；17、连接板。
具体实施方式
以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明的技术方案。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。
实施例1
如附图1所示，一种近海浮标，包括浮体1、支架2、标灯3、顶标4、电源组件及垂荡板5。
所述浮体1为由半球体101和圆柱体102组成的一体结构，下端为半球体101，实现各自由度运动的固有周期最小；上端为圆柱体102，避免重心位置过低，减小浮体1横向运动的剧烈程度，提高浮标的稳定性。
所述垂荡板5设置在所述浮体1的下方，所述垂荡板5通过连接杆6焊接在所述半球体101的正下方，通过设置垂荡板5，增加浮标的附加质量，提高浮标垂荡运动的固有频率，避免浮标垂荡自由的的固有频率接近波浪主频率，减小浮标垂荡运动幅度，同时，减小浮标垂荡运动发生共振的可能，提高浮标的稳定性，以及对恶劣环境引起的波浪、海流变化的适应性。
可替代的，如附图2所示，所述垂荡板5上方固定连接有连接杆6，所述连接杆6上方固定有连接板17，所述连接板17为球面结构，且与所述半球体101的正下方搭接，并通过焊接的方式固定在所述半球体101的正下方。
可替代的，所述连接板17通过连接件的方式固定在所述半球体101的正下方。
所述半球体101上在位于所述连接杆6四周设置有拖环7，所述拖环7用于固定、定位所述浮标。
如附图3所示，所述圆柱体102上方设置有空腔8，所述空腔8内设置有器件箱9，有利于保护元器件，减少故障发生，提高设备的稳定性。
参见附图1，所述圆柱体102在位于空腔8的侧壁上设置有腔门14，所述腔门14正对所述器件箱9，用于维护检修元器件。
所述圆柱体102的上方两侧设置有吊环13，用于吊装、布设所述浮标。
参见附图1和2，所述支架2设置在所述浮体1上方，所述圆柱体102上方固定有架座206，所述架座206为环状结构，所述架座206外周设置有外螺纹，所述圆柱体102上方的内周设置有内螺纹，所述架座206通过螺纹固定在所述圆柱体102上方。
可替代的，所述架座206通过连接件固定在所述圆柱体102上。
如附图4所示，所述架座206上方设置有顶盖10，所述顶盖10外周设置有外螺纹，所述圆柱体102上方的内周设置有内螺纹，所述顶盖10通过螺纹固定在所述圆柱体102顶端。
优选地，所述架座206内周设置有内螺纹，所述顶盖10通过螺纹与所述架座206、圆柱体102顶端固定在一起。
优选地，螺纹连接处均设置密封带，防止雨水等进入浮体1内的器件箱9中。
参见附图1，所述支架2包括倾斜杆201和垂直杆202，所述支架2从上至下依次设置有第一平台203、第二平台204及第三平台205。
所述倾斜杆201的上端通过螺纹固定在所述第一平台203上，所述倾斜杆201的下端通过螺纹固定在所述第二平台204上；所述垂直杆202的上端通过螺纹固定在所述第二平台204上，所述垂直杆202的下端通过螺纹固定在所述架座206上。
优选地，所述倾斜杆201和垂直杆202为一体结构，所述第二平台204设置在倾斜杆201与垂直杆202的连接处，且所述倾斜杆201上设置有固定环，所述固定环与所述垂直杆202上方螺纹连接，所述固定环位于所述第二平台204下方，用于调整所述第二平台204的位置。
可替代的，所述倾斜杆201的上端通过焊接的方式固定在所述第一平台203上，所述倾斜杆201的下端通过焊接的方式固定在所述第二平台204上；所述垂直杆202的上端通过焊接的方式固定在所述第二平台204上，所述垂直杆202的下端通过焊接的方式固定在所述架座206上。
所述第三平台205设置在所述垂直杆202上，且位于所述第三平台205下方的所述垂直杆202上设置有固定环，所述固定环与所述垂直杆202螺纹连接，用于调整所述第三平台205的位置及固定第三平台205。
所述标灯3通过灯座15固定在所述第二平台204上方，所述标灯3用于指引航线；所述顶标4通过支撑杆16固定在所述第一平台203上方，所述顶标4用于标识航道类型。
所述电源组件包括蓄电池、太阳能板12，所述太阳能板12固定在所述第二平台204和第三平台205之间，所述太阳能板12将光能转化为电能，所述太阳能板12与所述蓄电池连接，所述蓄电池与所述标灯3电性连接，所述蓄电池设置在所述器件箱9内，所述蓄电池用于提供电力供应。
优选地，所述太阳能板12配备有电源管理器，所述电源管理器设置在所述器件箱9内，实现对元器件直接供电，同时实现为蓄电池充电。
该浮标还包括数据采集组件，所述数据采集组件包括温湿度采集器、大气压力采集器、风力采集器11、水质检测仪及海流计。
所述温湿度采集器、大气压力采集器均设置在所述支架2上(附图中未标示)，所述风力采集器11设置在所述第二平台204上。
所述水质检测仪和海流计的主体均设置在所述器件箱9内，其所连接的探头均通过所述浮体1上设置的测量孔(附图中未标识)伸入水下。
优选地，该浮标还包括控制器和无线通信模块，所述控制器、无线通信模块均设置在所述器件箱9内，所述控制器与所述无线通信模块连接，所述控制器与所述温湿度采集器、大气压力采集器、风力采集器11、水质检测仪及海流计，实现监测信息的采集，同时通过无线通信模块将采集到的信号发送至航道管理控制中心。
所述控制器与所述灯标电性连接，用于控制灯标的开启与关闭。
优选地，所述控制器连接有存储卡，所述存储卡用于存储采集到的数据，作为备份资料。
需要说明的是，所述航道管理控制中心为本发明的应用部分，并非本发明所保护的技术特征。
优选地，该浮标还包括避雷针，所述避雷针设置所述第一平台203上，防止被雷击等危险现象的发生。
优选地，该浮标还包括GPS定位器，所述GPS定位器设置在所述器件箱9内，且与所述控制器连接，实现监测数据和位置坐标同步发送至航道管理控制中心。
实施例2
基于上述实施例1，一种近海浮标的制作工艺，包括以下步骤：
101、先通过铸造冶炼工艺制备钢材料，采用钢材料通过铸造工艺制备浮体1外壳、支架2及垂荡板5；
102、步骤101后，按照常规发泡材料的制备方法制备发泡材料，将发泡材料无间隙填充到浮体1内，其中，所述发泡材料为聚氨酯；
103、步骤102后，通过焊接工艺将支架2、垂荡板5依次固定在浮体1的相应位置；
104、步骤103后，再依次将吊环13、拖环7通过焊接工艺固定在所述浮体1上的相应位置；
105、步骤104后，将标灯3、顶标4、数据采集组件、电源组件等依次安装在所述支架2、器件箱9的相应位置。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，也可以进行相应技术特征的组合。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种近海浮标，其特征在于，包括浮体(1)、支架(2)、标灯(3)、顶标(4)、电源组件及垂荡板(5)，所述支架(2)设置在所述浮体(1)上方，所述垂荡板(5)设置在所述浮体(1)的下方，所述标灯(3)和顶标(4)均固定在所述支架(2)上；
所述浮体(1)为由半球体(101)和圆柱体(102)组成的一体结构。
2.根据权利要求1所述的近海浮标，其特征在于，所述圆柱体(102)上方设置有空腔(8)，所述空腔(8)内设置有器件箱(9)。
3.根据权利要求1所述的近海浮标，其特征在于，所述垂荡板(5)通过连接杆(6)焊接在所述半球体(101)的正下方，在位于所述连接杆(6)四周的所述半球体(101)上设置有拖环(7)，所述拖环(7)用于固定、定位所述浮标。
4.根据权利要求1所述的近海浮标，其特征在于，所述垂荡板(5)上方固定连接有连接杆(6)，所述连接杆(6)上方固定有连接板(17)，所述连接板(17)为球面结构，且与所述半球体(101)的正下方搭接，并通过连接件或焊接的方式固定在所述半球体(101)上。
5.根据权利要求1-4任一项所述的近海浮标，其特征在于，所述圆柱体(102)上方固定有架座(206)，所述架座(206)通过螺纹或连接件固定在所述圆柱体(102)上；
所述架座(206)上方设置有顶盖(10)，所述顶盖(10)通过螺纹固定在所述圆柱体(102)顶端。
6.根据权利要求5所述的近海浮标，其特征在于，所述支架(2)从上至下依次设置有第一平台(203)、第二平台(204)及第三平台(205)；
所述支架(2)包括倾斜杆(201)和垂直杆(202)，所述倾斜杆(201)的上端固定在所述第一平台(203)上，所述倾斜杆(201)的下端固定在所述第二平台(204)上；所述垂直杆(202)的上端固定在所述第二平台(204)上，所述垂直杆(202)的下端固定在所述架座(206)上。
7.根据权利要求6所述的近海浮标，其特征在于，该浮标还包括数据采集组件，所述数据采集组件包括温湿度采集器、大气压力采集器、风力采集器(11)、水质检测仪及海流计，所述风力采集器(11)设置在所述第二平台(204)上。
8.根据权利要求6所述的近海浮标，其特征在于，所述电源组件包括蓄电池、太阳能板(12)，所述太阳能板(12)固定在所述第二平台(204)和第三平台(205)之间，所述蓄电池用于提供电力供应。
9.根据权利要求2-4任一项所述的近海浮标，其特征在于，所述圆柱体(102)在位于空腔(8)的侧壁上设置有腔门(14)，所述腔门(14)正对所述器件箱(9)，用于维护检修元器件；
所述圆柱体(102)的上方两侧设置有吊环(13)，用于吊装、布设所述浮标。
10.根据权利要求1-9任一项所述近海浮标的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
101、先通过铸造冶炼工艺制备钢材料，采用钢材料通过铸造工艺制备浮体(1)外壳、支架(2)及垂荡板(5)；
102、步骤101后，按照常规发泡材料的制备方法制备发泡材料，将发泡材料无间隙填充到浮体(1)内；
103、步骤102后，通过焊接工艺将支架(2)、垂荡板(5)依次固定在浮体(1)的相应位置；
104、步骤103后，再依次将吊环(13)、拖环(7)通过焊接工艺固定在所述浮体(1)上的相应位置；
105、步骤104后，将标灯(3)、顶标(4)、数据采集组件、电源组件等依次安装在所述支架(2)、器件箱(9)的相应位置。
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