CN110696965A - 一种可遥控升降式浮标 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可遥控升降式浮标，包括浮体和设置于浮体内部的控制模块和电池组，还包括功能模块和系泊升降机构，系泊升降机构将浮体系泊并使浮体可在水中升降；还包括通信模块，通信模块包括水声通信模块，水声通信模块设于浮体的表面上，且当浮体上浮到最大程度时，水声通信模块处于水面下；电池组给系泊升降机构、通信模块、控制模块和功能模块供电；控制模块通过通信模块接收或发送信息，并通过系泊升降机构控制浮体在水中升降。在船只需要经过时，遥控中心可以使浮标完全沉降入水中，不影响船只通行，船只也不会损伤浮标，并且通过水声通信模块，使浮标在水中也可以正常通信，可以在下沉状态下接受指令上浮。

Description

一种可遥控升降式浮标

技术领域

本发明涉及升降浮标领域，尤其涉及一种可遥控升降式浮标。

背景技术

升降式浮标在水文观测领域应用较多，可以监测水域不同深度下，水体的温度、盐度、流速等。根据浮体结构是否进入水下，可将浮标分为两类，第一类是浮体结构并不进入水下，只是通过特定的机构将布置在浮体下方的水下功能系统(如温度、盐度、深度传感器)进行升降，以获取不同深度下的水文数据。第二类是浮体在浮标下降时也进入水下或是主要浮体结构一直滞留在水下，但由于对浮标的控制普遍采用无线电通信，为了避免水体对电磁波的削弱，必须使无线电的通信天线滞留在水面上。

两种类型的升降式浮标都不能完全沉入水中，都会对过往的船只造成阻碍，而船只一旦从浮标上通过，很容易对浮标造成损伤。不仅如此，如果仅有天线滞留水面，过往的船只会更难注意到水面上的天线，从而更容易从浮标处经过，更容易对天线造成损伤，进而影响浮标的功能。

发明内容

本发明提供一种可遥控升降式浮标，使浮标可以完全沉降入水中，不影响船只通行，并且不会影响浮标的通信。

一种可遥控升降式浮标，包括浮体和设置于所述浮体内部的控制模块和电池组，还包括功能模块和系泊升降机构，所述系泊升降机构将所述浮体系泊并使所述浮体可在水中升降；

还包括通信模块，所述通信模块用于接收或发送信息；

所述电池组给所述系泊升降机构、通信模块、控制模块和功能模块供电；

所述控制模块通过所述通信模块接收或发送信息，并通过所述系泊升降机构控制所述浮体在水中升降。

进一步地，所述通信模块包括水声通信模块，所述水声通信模块设于所述浮体的表面上，且当所述浮体升降过程中，所述水声通信模块始终处于水面下。

进一步地，所述通信模块还包括无线电通信模块，所述无线电通信模块设于所述浮体顶面上，在所述浮体升降过程中，所述水声通信模块和无线电通信模块中的至少一个，可用于接收或发送信息。

进一步地，所述系泊升降机构包括海底重力系泊块、系泊链、系泊链轮和电动机，所述浮体底部设有系泊链舱，所述系泊链舱包括底板和设置在所述底板上的第一系泊链筒、第二系泊链筒，所述系泊链轮和电动机设于所述系泊链舱内，所述电动机与所述系泊链轮连接，所述海底重力系泊块设置于水体底部，所述系泊链的一端与所述海底重力系泊块固定连接，所述系泊链的另一端穿过所述第一系泊链筒，绕过所述系泊链轮，并穿过所述第二系泊链筒后自然下垂；

所述电动机与所述控制模块相连。

进一步地，所述系泊升降机构包括海底重力系泊块、系泊链、系泊链轮和电动机，所述系泊链轮和电动机固定在所述浮体底部，所述电动机与所述系泊链轮连接，所述浮体底部固定有支架，所述支架将第一系泊链筒和第二系泊链筒固定在所述系泊链轮下方，所述海底重力系泊块设置于水体底部，所述系泊链的一端与所述海底重力系泊块固定连接，所述系泊链的另一端穿过所述第一系泊链筒，绕过所述系泊链轮，并穿过所述第二系泊链筒后自然下垂；

所述电动机与所述控制模块相连。

进一步地，所述浮体还包括电池舱和功能舱，所述电池舱设有水密舱门，所述水密舱门设于所述浮体的上表面，所述电池组设于所述电池舱内，所述电池组通过水密电缆与所述系泊升降机构、通信模块、控制模块和功能模块连接；

所述功能模块包括表面功能模块和内部功能模块，所述内部功能模块设置于所述功能舱内，所述表面功能模块安装在所述浮体的表面。

进一步地，所述浮体还包括控制舱，所述控制模块设于所述控制舱内，所述控制模块通过水密电缆与所述通信模块、功能模块和所述系泊升降机构连接。

进一步地，所述通信模块还包括无线电通信模块，所述无线电通信模块设于所述浮体顶面上。

进一步地，所述功能模块包括深度计。

进一步地，所述系泊升降机构还包括离合器，所述电动机通过所述离合器与系泊链轮连接，所述离合器与所述控制模块相连，当浮体上升时，所述控制模块控制所述电动机关闭，并控制所述离合器使所述系泊链轮与所述电动机分离。

进一步地，所述电动机与所述系泊链轮通过蜗轮蜗杆连接。

本发明提供一种可遥控升降式浮标，在船只需要经过时，遥控中心可以使浮标完全沉降入水中，不影响船只通行，船只也不会损伤浮标，并且通过水声通信模块，使浮标在水中也可以正常通信。本发明通过电动机带动系泊链轮转动，进而通过系泊链实现浮标的升降，系泊链轮沿着系泊链爬升下降，用简洁实用的结构，解决了长久以来未能解决的浮标整体升降的问题，并通过水声通信技术，实现了浮标完全浸入水中后的通信功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种可遥控升降式浮标第一种实施例结构示意图；

图2为本发明一种可遥控升降式浮标第一种实施例中浮体及内部结构示意图；

图3为本发明一种可遥控升降式浮标第二种实施例结构示意图；

图4为本发明一种可遥控升降式浮标第三种实施例结构示意图。

图中：1、浮体；2、系泊升降机构；3、通信模块；4、控制模块；5、电池组；6、功能模块；11、电池舱；12、控制舱；13、系泊链舱；14、功能舱；21、海底重力系泊块；22、系泊链；23、系泊链轮；24、电动机；25、离合器；31、水声通信模块；32、无线电通信模块；61、表面功能模块；62、内部功能模块；111、水密舱门；131、底板；132、第一系泊链筒；133、第二系泊链筒；134、支架。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1、图2所示，一种可遥控升降式浮标，包括浮体1和设置于浮体1内部的控制模块4和电池组5，还包括功能模块6和系泊升降机构2，系泊升降机构2将浮体1系泊并使浮体1可在水中升降；

还包括通信模块3，通信模块3用于接收或发送信息；

电池组5给系泊升降机构2、通信模块3、控制模块4和功能模块6供电；

控制模块4通过通信模块3接收或发送信息，并通过系泊升降机构2控制浮体1在水中升降。

功能模块6用于实现浮标的检测、标识、警示、指示功能；

功能模块包括但不限于发光灯具、雷达反射器、AIS示位装置、风力计、温度计、盐度计、流速计和深度计等功能性设备中的一种或几种，可以根据需要安装在浮体上，功能模块由电池组供电，并与控制模块连接，向控制模块反馈数据并通过通讯模块向遥控中心反馈数据。功能模块包括的上述功能性设备均为现有技术，相关结构、功能、安装及使用方法不再赘述。

系泊升降机构可以固定设置在浮体底部，也可以设置在浮体内部，系泊升降机构将浮标系泊在指定水域，并且在需要时，使浮标在水体中升降，这不仅可以测量不同深度的水文数据，也可以在有船只通行时为其让路。

进一步地，通信模块3包括水声通信模块31，水声通信模块31设于浮体1的表面上，且当浮体升降过程中，水声通信模块31始终处于水面下。

水声通信技术的工作原理是将文字、语音、图像等信息，通过电发送机转换成电信号，并由编码器将信息数字化处理后，换能器将电信号转换为声信号发送出去，接收端换能器接受声信号并转换为电信号，实现水下通信。浮体下部始终沉浸在水中，将水声通信模块用螺栓固定在浮体下部的表面，并保证浮体上浮和下降的过程中，水声模块始终可以处于水面以下，浮体下部的表面上设有开孔，水声通信模块通过开孔与浮体内部的控制模块和电池组通过水密电缆连接，开孔经过水密处理，不会漏水。水声通信模块可以使浮标在水中也可以具有通信能力，解决了无线电通信在水中被削弱的问题。

水声通信模块除了固定的连接方式，也可以通过硬质管悬挂的方式安装，供电通讯线缆通过硬质管穿过浮体外壁后与电池组和控制模块相连。这些安装方式根据水声通讯模块的型号、所在水域的水文气象条件以及其他因素有不同的选择，并不限于直接安装或硬质管悬挂安装。

通信模块3还包括无线电通信模块32，无线电通信模块32设于浮体1顶面上，在浮体升降过程中，水声通信模块31和无线电通信模块32中的至少一个，可用于接收或发送信息。

当浮体上浮至水面，无线电通信模块32即露出水面，此时通过无线电通信模块32进行通信，当浮体下降至水面以下，无线电通信模块32浸入水中，此时通过水声通信模块31进行通信。

进一步地，系泊升降机构2包括海底重力系泊块21、系泊链22、系泊链轮23和电动机24，浮体1底部设有系泊链舱13，系泊链舱13包括底板131和设置在底板131上的第一系泊链筒132、第二系泊链筒133，系泊链轮23和电动机24设于系泊链舱13内，电动机24与系泊链轮23连接，海底重力系泊块21设置于水体底部，系泊链22的一端与海底重力系泊块21固定连接，系泊链22的另一端穿过第一系泊链筒132，绕过系泊链轮23，并穿过第二系泊链筒133后自然下垂；

电动机24与控制模块4相连。

系泊链与系泊链轮有多种形式，如珠绳链与珠绳链轮、齿形链与齿形链轮、锚链与锚链轮等，珠绳链由钢丝绳将圆珠串联成链，珠绳链轮周向上均布圆形卡槽，珠绳链上的圆珠可以卡在圆形卡槽内，珠绳链轮和珠绳链可通过圆珠与圆形卡槽的配合进行传动；齿形链是由一系列的齿链板和导板交替装配且销轴或组合的铰接元件连接组成，齿形链轮周向上均布传动齿，与齿形链配合传动；锚链由多个链环相扣连接而成，锚链轮是开有与锚链链环啮合深槽的卷筒，锚链轮与锚链的啮合部位—链环承窝，由承窝底面与轮齿侧面组合而成，可承受来自各个方向的扭矩、牵引和冲击。锚链及锚链轮可参照执行《ASTM F765-1993(R2017)船用锚链及锚链轮的标准规范》、《CB T3179-1996锚链轮》、《GB/T 549-2017电焊锚链》等国内外标准。

系泊链22的长度大于浮标服役地点的最高潮水位，使浮体在潮水涨到最高水位时，仍然可以浮在水面上，第一系泊链筒132设置在底板131的中心，使浮体在水中可以保持平衡。

当浮体浮在水面上时，控制模块控制电动机关闭，系泊链轮锁死，浮体通过锁死后的系泊链系泊在指定位置。当浮体需要下降时，电动机带动系泊链轮旋转，系泊链轮带动系泊链，使浮体与海底重力系泊块之间的系泊链缩短，即带动浮体沿系泊链向海底重力系泊块下降，下降到合适深度后，电动机关闭，系泊链轮锁死，浮体停留在水中。当浮体需要上升时，电动机带动系泊链轮反方向(即与浮体下降时，系泊链轮转动的方向相反)旋转，系泊链轮带动系泊链，使浮体与海底重力系泊块之间的系泊链增加，即浮体在浮力的作用下，沿系泊链向水面上升。

电动机24为水密电动机，水密电动机均为现有机构，此处不再赘述。

进一步地，浮体1还包括电池舱11和功能舱14，电池舱11设有水密舱门111，水密舱门111设于浮体1的上表面，电池组5设于电池舱11内，电池组通过水密电缆与系泊升降机构2、通信模块3、控制模块4和功能模块6连接；

功能模块6包括表面功能模块61和内部功能模块62，内部功能模块62设置于功能舱14内，表面功能模块61安装在浮体1的表面。

内部功能模块62包括但不限于GPS模块、北斗模块、电池检测模块、水质分析仪、存储器件等，表面功能模块61包括但不限于深度计、盐度计、流速计、波浪传感器、雷达反射器、AIS航标、警示灯和标识、无线通讯天线、卫星天线等。内部功能模块与表面功能模块并不局限于上述部件，可以根据浮标的具体用途进行装载。

水密舱门11设于浮体1的上表面，便于更换电池组，水密舱门具有水密性，可以保护电池舱中的电池组，水密舱门设置为常规的快开结构。快开结构是一种常见的结构，在压力容器和船舶行业领域均有广泛应用。中国船舶行业标准《CB 20060-2012舰船用钢质快开闭轻型耐压水密门规范》中对快开水密门有详细的描述与要求，此结构属于比较成熟的技术，此处不再赘述。

进一步地，浮体1还包括控制舱12，控制模块4设于控制舱12内，控制模块4通过水密电缆与通信模块3、功能模块6和系泊升降机构2连接。控制舱为水密舱，保证控制模块不会被水损坏。

进一步地，通信模块还包括无线电通信模块32，无线电通信模块32设于浮体1顶面上。当浮体浮在水面上时，浮标可以通过无线电通信模块和水声通信模块与遥控中心通信，接收遥控中心发出的升降指令，还可以向遥控中心发送水文数据等信息。

进一步地，功能模块6包括深度计。本实施例中，浮标通过深度计检测浮体所在深度，当浮体下潜到一定深度，就会停止下潜，也可以通过控制系泊链轮旋转周数，并结合系泊链每节长度控制浮体下潜深度。

进一步地，电动机24与系泊链轮23通过蜗轮蜗杆连接。水密电动机输出轴与蜗杆固定连接，系泊链轮上固定设置蜗轮，蜗杆与蜗轮啮合，实现电动机与系泊链轮的传动。

本实施例中的可遥控升降式浮标工作过程如下：浮标在一般工作状态下，浮体浮在水面上，浮体与海底重力系泊块之间的系泊链的长度不小于浮标服役地点的最高潮位水深，此时浮标可通过无线电通信模块和/或水声通信模块与遥控中心进行通信，将检测到的水文信息传递给遥控中心；当有船只经过时，由遥控中心向浮标发出指令，无线电通信模块或水声通信模块接收到指令后，将指令传递给控制模块，控制模块控制电动机开启，使电动机带动系泊链轮旋转，系泊链轮带动系泊链，使浮体与海底重力系泊块之间的系泊链缩短，即带动浮体沿系泊链向海底重力系泊块下降，由深度计监测下降深度并将深度信息反馈给控制模块，下降到合适深度后，控制模块控制电动机关闭，系泊链轮锁死，浮体停留在水中，此时浮标通过水声通信模块与遥控中心通信；当船只经过后，浮体需要上升时，由遥控中心向浮标发出指令，水声通信模块接收到指令后，将指令传递给控制模块，控制模块控制电动机开启，使电动机带动系泊链轮反方向(即与浮体下降时，系泊链轮转动的方向相反旋转，系泊链轮带动系泊链，使浮体与海底重力系泊块之间的系泊链增加，即浮体在浮力的作用下，沿系泊链向水面上升，当浮体浮在水面上时，电动机关闭，系泊链轮锁死，浮体通过锁死后的系泊链系泊在指定位置。

实施例2：

如图3所示，与实施例1不同的是，系泊升降机构2还包括离合器25，电动机24通过离合器25与系泊链轮23连接，离合器25与控制模块4相连，当浮体上升时，控制模块4控制电动机24关闭，并控制离合器25使系泊链轮23与电动机24分离。

离合器为水密离合器，可使电动机与系泊链轮接合或分离，当浮体需要上升时，控制模块控制离合器，使电动机与系泊链轮分离，使系泊链轮处于自由转动状态，浮体在浮力的作用下沿系泊链向上浮起，通过离合器连接电动机与系泊链轮，可以使浮体在上升时，不必启动电动机，节省了电能，也延长了电动机的使用寿命。

本实施例中的可遥控升降式浮标工作过程如下：浮标在一般工作状态下，浮体浮在水面上，浮体与海底重力系泊块之间的系泊链的长度不小于浮标服役地点的最高潮位水深，此时浮标可通过无线电通信模块和/或水声通信模块与遥控中心进行通信，将检测到的水文信息传递给遥控中心；当有船只经过时，由遥控中心向浮标发出指令，无线电通信模块或水声通信模块接收到指令后，将指令传递给控制模块，控制模块控制电动机开启，使电动机通过离合器带动系泊链轮旋转，系泊链轮带动系泊链，使浮体与海底重力系泊块之间的系泊链缩短，即带动浮体沿系泊链向海底重力系泊块下降，由深度计监测下降深度并将深度信息反馈给控制模块，下降到合适深度后，控制模块控制电动机关闭，系泊链轮锁死，浮体停留在水中，此时浮标通过水声通信模块与遥控中心通信；当船只经过后，浮体需要上升时，由遥控中心向浮标发出指令，水声通信模块接收到指令后，将指令传递给控制模块，控制模块控制离合器，使电动机与系泊链轮分离，系泊链轮处于自由转动状态，浮体在浮力的作用下，沿系泊链向水面上升，当浮体浮在水面上时，控制模块控制离合器，使电动机与系泊链轮接合，系泊链轮锁死，浮体通过锁死后的系泊链系泊在指定位置。

实施例3：

如图4所示，与实施例1不同的是，系泊升降机构2包括海底重力系泊块21、系泊链22、系泊链轮23和电动机24，系泊链轮23和电动机24固定在浮体1底部，电动机24与系泊链轮23连接，浮体1底部固定有支架134，支架134将第一系泊链筒132和第二系泊链筒133固定在系泊链轮23下方，海底重力系泊块21设置于水体底部，系泊链22的一端与海底重力系泊块21固定连接，系泊链22的另一端穿过第一系泊链筒132，绕过系泊链轮23，并穿过第二系泊链筒133后自然下垂；电动机24与控制模块4相连。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种可遥控升降式浮标，包括浮体(1)和设置于所述浮体(1)内部的控制模块(4)和电池组(5)，其特征在于，还包括功能模块(6)和系泊升降机构(2)，所述系泊升降机构(2)将所述浮体(1)系泊并使所述浮体(1)可在水中升降；

还包括通信模块(3)，所述通信模块(3)用于接收或发送信息；

所述电池组(5)给所述系泊升降机构(2)、通信模块(3)、控制模块(4)和功能模块(6)供电；

所述控制模块(4)通过所述通信模块(3)接收或发送信息，并通过所述系泊升降机构(2)控制所述浮体(1)在水中升降。

2.根据权利要求1所述的一种可遥控升降式浮标，其特征在于，所述通信模块(3)包括水声通信模块(31)，所述水声通信模块(31)设于所述浮体(1)的表面上，且当所述浮体升降过程中，所述水声通信模块(31)始终处于水面下。

3.根据权利要求2所述的一种可遥控升降式浮标，其特征在于，所述通信模块(3)还包括无线电通信模块(32)，所述无线电通信模块(32)设于所述浮体(1)顶面上，在所述浮体升降过程中，所述水声通信模块(31)和无线电通信模块(32)中的至少一个，可用于接收或发送信息。

4.根据权利要求1所述的一种可遥控升降式浮标，其特征在于，所述系泊升降机构(2)包括海底重力系泊块(21)、系泊链(22)、系泊链轮(23)和电动机(24)，所述浮体(1)底部设有系泊链舱(13)，所述系泊链舱(13)包括底板(131)和设置在所述底板(131)上的第一系泊链筒(132)、第二系泊链筒(133)，所述系泊链轮(23)和电动机(24)设于所述系泊链舱(13)内，所述电动机(24)与所述系泊链轮(23)连接，所述海底重力系泊块(21)设置于水体底部，所述系泊链(22)的一端与所述海底重力系泊块(21)固定连接，所述系泊链(22)的另一端穿过所述第一系泊链筒(132)，绕过所述系泊链轮(23)，并穿过所述第二系泊链筒(133)后自然下垂；

所述电动机(24)与所述控制模块(4)相连。

5.根据权利要求1所述的一种可遥控升降式浮标，其特征在于，所述系泊升降机构(2)包括海底重力系泊块(21)、系泊链(22)、系泊链轮(23)和电动机(24)，所述系泊链轮(23)和电动机(24)固定在所述浮体(1)底部，所述电动机(24)与所述系泊链轮(23)连接，所述浮体(1)底部固定有支架(134)，所述支架(134)将第一系泊链筒(132)和第二系泊链筒(133)固定在所述系泊链轮(23)下方，所述海底重力系泊块(21)设置于水体底部，所述系泊链(22)的一端与所述海底重力系泊块(21)固定连接，所述系泊链(22)的另一端穿过所述第一系泊链筒(132)，绕过所述系泊链轮(23)，并穿过所述第二系泊链筒(133)后自然下垂；

所述电动机(24)与所述控制模块(4)相连。

6.根据权利要求1所述的一种可遥控升降式浮标，其特征在于，所述浮体(1)还包括电池舱(11)和功能舱(14)，所述电池舱(11)设有水密舱门(111)，所述水密舱门(111)设于所述浮体(1)的上表面，所述电池组(5)设于所述电池舱(11)内，所述电池组通过水密电缆与所述系泊升降机构(2)、通信模块(3)、控制模块(4)和功能模块(5)连接；

所述功能模块(6)包括表面功能模块(61)和内部功能模块(62)，所述内部功能模块(62)设置于所述功能舱(14)内，所述表面功能模块(61)安装在所述浮体(1)的表面。

7.根据权利要求1所述的一种可遥控升降式浮标，其特征在于，所述浮体(1)还包括控制舱(12)，所述控制模块(4)设于所述控制舱(12)内，所述控制模块(4)通过水密电缆与所述通信模块(3)、功能模块(6)和所述系泊升降机构(2)连接。

8.根据权利要求1所述的一种可遥控升降式浮标，其特征在于，所述功能模块(6)包括深度计。

9.根据权利要求4或5所述的一种可遥控升降式浮标，其特征在于，所述系泊升降机构(2)还包括离合器(25)，所述电动机(24)通过所述离合器(25)与系泊链轮(23)连接，所述离合器(25)与所述控制模块(4)相连，当浮体上升时，所述控制模块(4)控制所述电动机(24)关闭，并控制所述离合器(25)使所述系泊链轮(23)与所述电动机(24)分离。

10.根据权利要求4或5所述的一种可遥控升降式浮标，其特征在于，所述电动机(24)与所述系泊链轮(23)通过蜗轮蜗杆连接。

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