CN110884614A - 一种海洋波浪观测浮标 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海洋波浪观测浮标，它包含浮标式测波球(1)，该浮标式测波球(1)的内部密封安装有GPS定位装置，该浮标式测波球(1)的表面处还安装有给有GPS定位装置供电的太阳能电池板(100)；所述的浮标式测波球(1)可以在配重块(5)的重力拖曳作用下依旧可以完全漂浮在洋面上，所述浮标式测波球(1)的底部中心处固定安装有一根第一钢缆(2)，该第一钢缆(2)的下端依次穿过悬浮球(3)和定位环(4)与配重块(5)固定连接成一个整体。本发明结构简单，能够确保在风平浪静时浮标式测波球能准确的归位，杜绝了浮标式测波球肆意漂流的现象，利于观测者准确的找到浮标式测波球起始点或者中点。
Description
技术领域
本发明涉及的是海洋浪涌相关的研究设备，具体涉及的是的是一种海洋波浪观测浮标。
背景技术
波浪是海洋科学研究和海洋工程设计和施工中必不可少的基础数据，针对这一重要数据的采集，目前国内外出现了多种海洋波浪的检测仪器；
1.压力式测波仪，简而言之就是利用水下的高精度压力传感器来测量由波浪的拨动产生的压力变化情况，这是目前最传统的测量手段，从而获得与波高相关的参数；
2.声学式测波设备，就是利用水声脉冲对流速或遇到水面的距离进行测量；
3.浮标式测波，需要说明的是目前波浪测量浮标有两大类，一类是内置有加速传感器，利用高精度的加速传感器测量加速的二重积分计算出波高和波频，还有一类是在浮标内安装GPS定位装置，通过检测一定时间内GPS的相对运动速度和距离解算出波浪的参数；
上述几种测量方式中浮标式测波随着GPS定位越来越精确的今天，其测量的精度也越来越精确，但是在实际应用的过程中浮标往往会自由的飘动，没有一个固定的点可以供参考，而造成飘动的主要因素主要有风和洋流以及涨落潮，其中最主要的还是风和涨落潮对浮标的扰动，即使在风平浪静的时段，浮标球的位置也是不定的，这给测算者带来了不小的起始点或者说中心点的干扰（此部分的内容可以参照《海洋技术学报》于2015年8月发表的当前海洋波浪测量的技术特点和实测分析一文）；为了解决这一问题，目前通行的办法是在浮标的两侧分别采用锁链结合配重进行固定，此种办法虽然能将浮标限制在一个范围内移动，但是测试数据的精度仍然较差，其主要的原因是浮标仍然可以自由的在两个配重水泥块之间漂浮移动。
同时还有一个严重制约浮标式测波设备的最主要因素就是，其内置的GPS定位装置在不停工作的过程中耗电量较大，通常的无人值守的浮标式测波设备为了解决这一问题常用的解决办法是在浮标的表面安装数块太阳能电池板和相应的蓄电池组来实现对GPS定位装置的不间断供电，但是在使用了一段时间后，GPS定位装置的定位信息就会因为电流不够开始断断续续，由于蓄电池得不到足够的充电电流，这种现象就尤为的明显，尤其是在晚间时分，其主要的原因是海洋环境不同于内地环境，其涌上太阳能电池板上的海水在温度较高的太阳能电池板（主要是在日间）上蒸发会结晶附着上一层盐霜，而这层盐霜会严重的腐蚀太阳能电池板的玻璃盖片（详见2010年发表在《船海工程》杂志上的船用太阳能电池可靠性分析一文），如不定期清除只能通过定期更换太阳能电池板来实现GPS定位装置的不间断工作，因此现行的浮标式测波设备受制于电流供应问题还不能真正的做到无人值守，加之茫茫大海浮标式测波设备往往是海鸟的理想栖身之所，其随之排泄的大量粪便也会附着凝固在太阳能电池板表面上，直接影响了对蓄电池组的供电量。
发明内容
本发明目的是提供一种海洋波浪观测浮标，它能有效地解决背景技术中所存在的问题。
为了解决背景技术中所存在的问题，它包含浮标式测波球1，该浮标式测波球1的内部密封安装有GPS定位装置，该浮标式测波球1的表面处还安装有给有GPS定位装置供电的太阳能电池板100；其特征在于所述的浮标式测波球1可以在配重块5的重力拖曳作用下依旧可以完全漂浮在洋面上，所述浮标式测波球1的底部中心处固定安装有一根第一钢缆2，该第一钢缆2的下端依次穿过悬浮球3和定位环4与配重块5固定连接成一个整体，所述的悬浮球3上轴向贯通开设有一条供第一钢缆2间隙通过的第一孔6，所述悬浮球3的下端固定有一根第二钢缆9，该第二钢缆9的下端穿过配重块5固定安装在水泥配重块7上，所述配重块5上贯通开设有一条供第二钢缆9间隙通过的第二孔8；
所述的悬浮球3可以利用自身浮力在水泥配重块7的重力拖曳作用下拉紧第二钢缆9并悬浮于半水中；
所述太阳能电池板100嵌入安装在第一固定框101内，该第一固定框101按照一定的水平角度固定于浮标式测波球1的上表面处，所述第一固定框101的上顶面处设置有由悬浮球3驱动的清洁装置。
所述的清洁装置包含固定在悬浮球3上顶面处的第三钢缆102，该第三钢缆102的上端间隙穿过浮标式测波球1并延伸至驱动盒103内，所述第一固定框101的上顶面处固定有一个与其平行设置的第二固定框104，该第二固定框104的中部焊接固定有一条定位边105，所述的驱动盒103整体为固定安装在第一固定框101背面处的长方体的盒状结构，该驱动盒103的内部设置有一根可以与其转动连接配合的收卷轴106，所述的收卷轴106整体为中空的管状结构，该收卷轴106的内部设置有涡圈弹簧107，所述涡圈弹簧107的两端分别固定在收卷轴106的内壁上和定位轴108上，所述的定位轴108固定焊接在驱动盒103的内壁上，所述收卷轴106的一端向外轴向延伸出与其同心的驱动轴109，该驱动轴109的上端穿过定位边105与第一连杆110固定连接，所述第一连杆110的端部通过铰轴与第二连杆111转动连接配合，该第二连杆111的端部通过转轴113与驱动座112转动连接配合，所述驱动座112的下底面处可贴合在定位边105的上顶面处驱动刮水支架114贴合太阳能电池板100作前后往复刮水运动；
所述第三钢缆102的上端缠绕并固定在收卷轴106上。
所述定位边105上贯通开设有沿其长度方向布置的波浪形槽1051，所述驱动座112的下底面处垂直焊接有两根可以间隙通过波浪形槽1051的驱动轴杆115，所述驱动轴杆115的下端固定焊接在刮水支架114上，两根驱动轴杆115的最佳间距是一根驱动轴杆115在波浪形槽1051中的任意谷顶时，另一根驱动轴杆115在波浪形槽1051中相邻谷顶的谷底处。
所述的刮水支架114上安装有橡胶雨刮片116。
所述驱动盒103的一侧开设有供第三钢缆102间隙通过的缆绳孔1031。
由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：结构简单，能够确保在风平浪静时浮标式测波球能准确的归位，杜绝了浮标式测波球肆意漂流的现象，利于观测者准确的找到浮标式测波球起始点或者中点，同时悬浮球还可以通过与浮标式测波球之间的相对浮力作为动力驱动刮水支和橡胶雨刮片作前后、左右的往复、交替刮水动作，整个太阳能电池板的表面处无任何清洁死角。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中驱动盒的分解结构示意图；
图3是本发明中第二固定框部分的俯视图；
图4是本发明中图1的局部放大图；
图5是本发明中定位边与驱动轴杆的配合结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，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。
参看图1-5，本具体实施方式是采用以下技术方案予以实现，它能有效地解决背景技术中所存在的问题。
为了解决背景技术中所存在的问题，它包含浮标式测波球1，该浮标式测波球1的内部密封安装有GPS定位装置，该浮标式测波球1的表面处还安装有给有GPS定位装置供电的太阳能电池板100；其特征在于所述的浮标式测波球1可以在配重块5的重力拖曳作用下依旧可以完全漂浮在洋面上，所述浮标式测波球1的底部中心处固定安装有一根第一钢缆2，该第一钢缆2的下端依次穿过悬浮球3和定位环4与配重块5固定连接成一个整体，所述的悬浮球3上轴向贯通开设有一条供第一钢缆2间隙通过的第一孔6，所述悬浮球3的下端固定有一根第二钢缆9，该第二钢缆9的下端穿过配重块5固定安装在水泥配重块7上，所述配重块5上贯通开设有一条供第二钢缆9间隙通过的第二孔8；
所述的悬浮球3可以利用自身浮力在水泥配重块7的重力拖曳作用下拉紧第二钢缆9并悬浮于半水中；
所述太阳能电池板100嵌入安装在第一固定框101内，该第一固定框101按照一定的水平角度固定于浮标式测波球1的上表面处，所述第一固定框101的上顶面处设置有由悬浮球3驱动的清洁装置。
所述的清洁装置包含固定在悬浮球3上顶面处的第三钢缆102，该第三钢缆102的上端间隙穿过浮标式测波球1并延伸至驱动盒103内，所述第一固定框101的上顶面处固定有一个与其平行设置的第二固定框104，该第二固定框104的中部焊接固定有一条定位边105，所述的驱动盒103整体为固定安装在第一固定框101背面处的长方体的盒状结构，该驱动盒103的内部设置有一根可以与其转动连接配合的收卷轴106，所述的收卷轴106整体为中空的管状结构，该收卷轴106的内部设置有涡圈弹簧107，所述涡圈弹簧107的两端分别固定在收卷轴106的内壁上和定位轴108上，所述的定位轴108固定焊接在驱动盒103的内壁上，所述收卷轴106的一端向外轴向延伸出与其同心的驱动轴109，该驱动轴109的上端穿过定位边105与第一连杆110固定连接，所述第一连杆110的端部通过铰轴与第二连杆111转动连接配合，该第二连杆111的端部通过转轴113与驱动座112转动连接配合，所述驱动座112的下底面处可贴合在定位边105的上顶面处驱动刮水支架114贴合太阳能电池板100作前后往复刮水运动；
所述第三钢缆102的上端缠绕并固定在收卷轴106上。
所述定位边105上贯通开设有沿其长度方向布置的波浪形槽1051，所述驱动座112的下底面处垂直焊接有两根可以间隙通过波浪形槽1051的驱动轴杆115，所述驱动轴杆115的下端固定焊接在刮水支架114上，两根驱动轴杆115的最佳间距是一根驱动轴杆115在波浪形槽1051中的任意谷顶时，另一根驱动轴杆115在波浪形槽1051中相邻谷顶的谷底处。
所述的刮水支架114上安装有橡胶雨刮片116。
所述驱动盒103的一侧开设有供第三钢缆102间隙通过的缆绳孔1031。
下面结合附图对本具体实施方式中技术方案部分的使用方法及其原理作进一步的阐述：
首先将水泥配重块7，配重块5，悬浮球3和浮标式测波球1投放至指定位置，然后根据所测区域最大潮汐的落差确定第一钢缆2的长度和定位环4在第二钢缆9上的高度，确保无论如何潮起潮落浮标式测波球1始终漂浮于洋面之上，同时在配重块5的拉拽作用下能够确保在风平浪静时浮标式测波球1能准确的归位，杜绝了浮标式测波球肆意漂流的现象，利于观测者准确的找到浮标式测波球起始点或者中点；
需要说明的是海洋环境中潮起潮落是每天中每时每刻均在发生的一种自然现象，当然一天中潮汐之间也会有短暂的平潮时期，在涨落潮过程中浮标式测波球1势必会带动配重块5始终沿第二钢缆9的垂直方向上下移动；
其中，涨潮时浮标式测波球1在上下移动的过程中通过第三钢缆102拉动驱动盒103内的收卷轴106和驱动轴109转动，驱动轴109在转动的过程中通过第一连杆110和第二连杆111驱动驱动座112沿定位边105的长度方向作前后往复的刮水动作，由于驱动座112的底部垂直焊接固定有两根驱动轴杆115，因此驱动座112在作前后往复动作时通过波浪形槽1051带动刮水支架114作左右摇摆的交替刮水动作，也就是说本实施方式中的刮水机构的动力来源是利用涨落潮时浮标式测波球1与悬浮球3之间的高度差，悬浮球3即可以作为浮标式测波球1水下的定位装置又可以作为刮水机构的动力来源，需要说明的是在发生浪涌时，此时海平面的高度差是急剧不定的，因此贴合洋面上下急剧浮动的浮标式测波球1可以带动刮水机构更快速的工作，对于太阳能电池板面上的刮水效果较好；
落潮时，由涡圈弹簧107驱动收卷轴106和驱动轴109作收卷动作，从而达到落潮时也能驱动刮水装置的目的。
最后应说明的是：以上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精神和范围。
Claims (5)
1.一种海洋波浪观测浮标，它包含浮标式测波球(1)，该浮标式测波球(1)的内部密封安装有GPS定位装置，该浮标式测波球(1)的表面处还安装有给有GPS定位装置供电的太阳能电池板(100)；其特征在于所述的浮标式测波球(1)可以在配重块(5)的重力拖曳作用下依旧可以完全漂浮在洋面上，所述浮标式测波球(1)的底部中心处固定安装有一根第一钢缆(2)，该第一钢缆(2)的下端依次穿过悬浮球(3)和定位环(4)与配重块(5)固定连接成一个整体，所述的悬浮球(3)上轴向贯通开设有一条供第一钢缆(2)间隙通过的第一孔(6)，所述悬浮球(3)的下端固定有一根第二钢缆(9)，该第二钢缆(9)的下端穿过配重块(5)固定安装在水泥配重块(7)上，所述配重块(5)上贯通开设有一条供第二钢缆(9)间隙通过的第二孔(8)；
所述的悬浮球(3)可以利用自身浮力在水泥配重块(7)的重力拖曳作用下拉紧第二钢缆(9)并悬浮于半水中；
所述太阳能电池板(100)嵌入安装在第一固定框(101)内，该第一固定框(101)按照一定的水平角度固定于浮标式测波球(1)的上表面处，所述第一固定框(101)的上顶面处设置有由悬浮球(3)驱动的清洁装置。
2.根据权利要求1所述的一种海洋波浪观测浮标，其特征在于所述的清洁装置包含固定在悬浮球(3)上顶面处的第三钢缆(102)，该第三钢缆(102)的上端间隙穿过浮标式测波球(1)并延伸至驱动盒(103)内，所述第一固定框(101)的上顶面处固定有一个与其平行设置的第二固定框(104)，该第二固定框(104)的中部焊接固定有一条定位边(105)，所述的驱动盒(103)整体为固定安装在第一固定框(101)背面处的长方体的盒状结构，该驱动盒(103)的内部设置有一根可以与其转动连接配合的收卷轴(106)，所述的收卷轴(106)整体为中空的管状结构，该收卷轴(106)的内部设置有涡圈弹簧(107)，所述涡圈弹簧(107)的两端分别固定在收卷轴(106)的内壁上和定位轴(108)上，所述的定位轴(108)固定焊接在驱动盒(103)的内壁上，所述收卷轴(106)的一端向外轴向延伸出与其同心的驱动轴(109)，该驱动轴(109)的上端穿过定位边(105)与第一连杆(110)固定连接，所述第一连杆(110)的端部通过铰轴与第二连杆(111)转动连接配合，该第二连杆(111)的端部通过转轴(113)与驱动座(112)转动连接配合，所述驱动座(112)的下底面处可贴合在定位边(105)的上顶面处驱动刮水支架(114)贴合太阳能电池板(100)作前后往复刮水运动；
所述第三钢缆(102)的上端缠绕并固定在收卷轴(106)上。
3.根据权利要求1所述的一种海洋波浪观测浮标，其特征在于所述定位边(105)上贯通开设有沿其长度方向布置的波浪形槽(1051)，所述驱动座(112)的下底面处垂直焊接有两根可以间隙通过波浪形槽(1051)的驱动轴杆(115)，所述驱动轴杆(115)的下端固定焊接在刮水支架(114)上，两根驱动轴杆(115)的最佳间距是一根驱动轴杆(115)在波浪形槽(1051)中的任意谷顶时，另一根驱动轴杆(115)在波浪形槽(1051)中相邻谷顶的谷底处。
4.根据权利要求1所述的一种海洋波浪观测浮标，其特征在于所述的刮水支架(114)上安装有橡胶雨刮片(116)。
5.根据权利要求1所述的一种海洋波浪观测浮标，其特征在于所述驱动盒(103)的一侧开设有供第三钢缆(102)间隙通过的缆绳孔(1031)。
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