CN111422328A - 一种自平衡下降式海床基 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自平衡下降式海床基，其特征在于，包括海床基座和回收仪器浮体，海床基座包括基座本体和多层导流板，导流板环形间隔分布在基座本体上，导流板通过加强筋连接固定在基座本体上；所述海床基座中上部设置一开口向上的柱形腔体，所述回收仪器浮体安装在海床基座上部设置的柱形腔体上，所述回收仪器浮体与海床基座的柱形腔体之间形成密闭舱。仪器回收仓内部设置ADCP、CTD、释放器三种海洋观测仪器。在仪器回收仓两侧设计有换水孔，下部设有绳盘。本发明一种自平衡下降式海床基具有防脱网、防淤积、防生物附着和自平衡垂直下降着陆功能，简化了布放步骤，增大了观测成功率，可用于海湾、河口、大陆架、大陆坡等海域的海洋要素观测。

Description

一种自平衡下降式海床基
技术领域
本发明属于海洋监测技术领域，具体涉及一种自平衡下降式海床基。
背景技术
海床基是海洋检测技术领域常用的重要装置，海床基搭载了各种海洋观测设备，广泛应用在浅海区开展的海洋环境检测，用于获取温度、盐度、海流等海洋环境参数。目前基于不同的观测需求及布放海域，设计有不同用途及不同特点的海床基。目前现在所使用的海床基一般包含三部分，具体包括浮体、仪器设备、重块。
由于海洋环境复杂，传统海床基在水中的下落姿态不易控制，海床基的下落姿态又会影响到底姿态，投放不准会导致观测失败，一般而言，传统海床基要用吊车钢缆吊放到海底后打开声学释放器脱钩完成布放。现场布放人员6人以上，海况要求在3级以下海流在0.5米/秒内，为保证海床基到底姿态，布放时存在着一定的限制条件。
另外，长期的放置在浅水区海底，使得海床基受到淤泥掩埋、生物附着、生物拖网等多方面的威胁。复杂的海洋环境使得海床基在水中的姿势不易控制，极易造成倾覆，导致观测失败。以上因素影响着海床基的观测成功率及回收率，并造成财产和海洋观测数据的损失。与此同时，有些目前有些海床基的设计是在回收时将重块丢弃，只回收浮体和仪器设备，造成成本的增加。
申请为CN201720216270.5专利公开了一种多功能自重下沉式抗拖网海床基海床包括：浮体，仪器支架，绳索舱，底座支架，外罩，压舱板。底座支架上安装有压舱板，压舱板重量集中于浮体正下方，与浮体形成倒三角结构，增强了自动下沉能力。同时，底座支架底部设计有支腿，增强了海床基在海流作用下的稳定性，降低了海床基在海底移动及倾覆风险。压舱板上安装有绳索舱，绳索舱安装有绳索固定装置，防止绳索在海水作用下的漂浮及打结。设备舱内设计有仪器支架，声学释放器、CTD、ADCP、海流计依靠卡套固定于仪器支架上。仪器支架与底座支架连接处设计有弹簧及定位销，可以加强仪器支架的稳定性及增强设备回收的成功率。浮体设计与仪器支架分开，既增加了搭载仪器的通用性又减轻了加工制造成本。
该多功能自重下沉式抗拖网海床基主要是通过增加压舱板调整海床基的重心位置，从而增强了自动下沉能力，底座支架底部设计有支腿，增强了海床基在海流作用下的稳定性，降低了海床基在海底移动及倾覆风险。该多功能自重下沉式抗拖网海床基虽然在一定程度上加强了海床集坐底的稳定性，提高了海床基回收的成功率，但在投放时仍需要多人配合，仍然受海况、海流与船上设备限制，投放的精准率仍旧不高。
基于目前现有海床基存在的问题，为便于投放和保证采集数据的准确性，设计一种便于投放和回收的自平衡下降式海床基成为必然。
发明内容
本发明的目的是提供一种自平衡下降式海床基，可用于海湾、河口、大陆架、大陆坡等海域，可整体回收的，具有防脱网、防淤积、防生物附着、自平衡垂直下降着陆功能。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：
一种自平衡下降式海床基，包括海床基座和回收仪器浮体，所述海床基座包括基座本体和导流板，所述的导流板为多层，所述多层导流板环形间隔分布在基座本体上，导流板通过加强筋连接固定在基座本体上；所述海床基座中上部设置一开口向上的柱形腔体，所述回收仪器浮体安装在海床基座上部设置的柱形腔体上，所述回收仪器浮体与海床基座的柱形腔体之间形成密闭舱。
作为进一步优化，本发明还在如下方面做了改进：
所述的回收仪器浮体包括吊首、仪器回收仓、海洋观测仪器；所述吊首位于仪器回收仓上方，吊首的两端延伸预埋在仪器回收仓内部；所述的海洋观测仪器设置在仪器回收仓的内部。
所述的海洋观测仪器包括释放器、CTD、ADCP，所述释放器的上端安装在吊首上设置的槽鼻内，释放器下端安装在海床基座上设置的槽鼻内；所述的仪器回收仓上设置有CTD安装夹和ADCP固定孔，所述CTD和ADCP分别通过仪器回收仓上设置的CTD安装夹和ADCP固定孔安装固定在仪器回收仓底部设置的隔板上。
所述的海床基座设置为锥形圆台结构，所述多层导流板的上部边缘分布在海床基座的锥形面上，海床基座能承受各个角度的外来20KN冲击力。
所述海床基座底部直径为160cm，海床基座高度为30cm，锥形圆台结构的坡度夹角为40°，重量为117.8kg。
所述仪器回收仓选用是固体浮力材料，所述固体浮力材料的耐压水深1000m，密度为0.38g/m3，仪器回收仓的底部最大直径为82cm，仪器回收仓的高度为37cm，仪器回收仓的净浮力为43kg。
所述仪器回收仓的两侧分别设置有一换水口，所述换水孔连通仪器回收仓内部。水流通过换水孔带走仪器舱内的沉积物并保持舱内的水体与外界水体温度、盐度相同。
所述仪器回收仓的下部设置有绳盘，所述绳盘上缠绕有回收绳。所述回收绳选用的是直径为12mm迪尼玛缆绳，最大长度为400m。所述回收绳的一端固定在绳盘的轴心上，另一端固定在密闭舱的侧壁上。
本发明的有益效果是：
1.本发明一种自平衡下降式海床基的海床基座采用了环形导流板的结构设计，投放过程不受海况、海流与船上设备限制，只要移出船舷任何姿态入水，都能自修正为浮体向上基座向下垂直下降着陆，本发明布放方式简单，无需多人配合即可进行投放。
2.本发明一种自平衡下降式海床基，仪器回收浮体的绳盘、释放器释放机构都处于密闭舱内没有泥沙外来生物侵入。
3.本发明一种自平衡下降式海床基，当释放机构打开时，仪器回收浮体的绳盘在无障碍的空间里顺利弹出放缆上浮出，仪器回收浮体自旋转放缆，回收绳始终不会打结，直至全部放开。
4.本发明一种自平衡下降式海床基放置在海底，海床基座采用了环形导流板结构设计。海床基座平行正视观察时呈现台阶状，水平流遇到台阶的阻挡，只能从侧面绕行或者向上挤压，不能向下冲刷海流，这种独特分层绕流结构解决了长期放置基座底部细砂被掏空下陷问题。
5.本发明一种自平衡下降式海床基，本自平衡下降式海床基整体为圆台形结构。海床基底座的边缘紧贴着海底，两者之间没有缝隙，圆台的坡度在30～40°之间，拖网的底纲就会顺着斜坡划过，具有防拖网功能。
附图说明
图1为本发明的内部结构示意图；
图2为本发明的俯视结构示意图；
图3为本发明的主视结构示意图；
图4为海床基座结构示意图；
图5为回收仪器浮体结构示意图；
图中：1-海床基座、11-基座本体、12-导流板、2-柱形腔体、3-密闭舱、4-吊首、5-仪器回收仓、6-海洋观测仪器、61-释放器、62-CTD、621-CTD安装夹、63-ADCP、631-ADCP固定孔、7-换水口、8-绳盘、9-回收绳。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。
如图1-5所示，本发明一种自平衡下降式海床基，包括海床基座1和回收仪器浮体，所述海床基座1中上部设置一开口向上的柱形腔体2，所述回收仪器浮体安装在海床基座1上部设置的柱形腔体2上，所述回收仪器浮体与海床基座1的柱形腔体2之间形成密闭舱3。
回收仪器浮体包括吊首4、仪器回收仓5、海洋观测仪器6。
吊首4位于仪器回收仓5上方，吊首4为钛合金材质，用于海床基的吊放及仪器的保护。吊首4的两端延伸预埋在仪器回收仓5内部，海洋观测仪器6设置在仪器回收仓5的内部。
为了实现海床基的自平衡垂直下降着陆功能，本实施例中将海床基座1设置为锥形圆台整体结构，采用7075耐腐蚀铝合金焊接而成，无磁性(采用非磁性材料，避免了对海流观测仪器的影响)。所述海床基座底部直径为160cm，海床基座高度为30cm，锥形圆台结构的坡度夹角为40°，重量为117.8kg。
所述海床基座1包括基座本体11和导流板12，海床基座1设计有八根加强筋13和七层呈环形设计的导流板12。
所述七层导流板环形间隔分布在基座本体11上，导流板12的上部边缘分布在海床基座1的锥形面上。所述七层导流板的从下到上呈阶梯状分布，导流板12直径依次均匀递减，并通过加强筋13连接固定在基座本体11上。
此环形导流板结构设计的海床基座能承受各个角度的外来20KN冲击力，七层环形导流板在水中像船舵一样控制海床基在水中垂直下降着陆，实现了海床基座自平衡垂直下降，克服了海床基在投放时对于海况、海流与船上设备条件限制。
仪器回收仓5为浮体，仪器回收仓5底部有隔板，隔板为ABS工程塑料注塑而成。装配端插入仪器回收仓内的预留口内，用4根钛合金螺栓紧固。所述仪器回收仓5选用是固体浮力材料，所述固体浮力材料的耐压水深1000m，密度为0.38g/m3，仪器回收仓的底部最大直径为82cm，仪器回收仓的高度为37cm，仪器回收仓的净浮力为43kg。
在所述仪器回收仓5的两侧分别设置有一换水口7，所述换水孔7连通仪器回收仓5内部。水流通过换水孔带走仪器舱内的沉积物并保持舱内的水体与外界水体温度、盐度相同。
所述仪器回收仓5的下部设置有绳盘8，绳盘为ABS工程塑料注塑而成，所述绳盘8上缠绕有回收绳9。所述回收绳9选用的是直径为12mm迪尼玛缆绳，最大长度为400m。所述回收绳9的一端固定在绳盘8的轴心上，另一端固定在密闭舱3的侧壁上。
所述的海洋观测仪器6包括释放器61、CTD 62、ADCP 63，所述释放器61的上端安装在吊首4上设置的槽鼻内，用直径16mm的钛合金螺栓紧固。释放器61的下端安装在海床基座1上设置的槽鼻内。释放器61与仪器回收仓5的隔板之间用硅橡胶O型圈密封。
在仪器回收仓5上有4个ADCP固定孔631，ADCP 63安装在仪器回收仓5底部的隔板上，用4个直径6mm的钛合金螺栓穿过ADCP固定孔631用双螺母紧固在隔板上。
所述仪器回收仓5上有CTD安装夹621，CTD 62通过CTD安装夹621固定在仪器回收仓5的隔板上。CTD固定夹用尼龙板切割而成，厚15毫米。横向上用螺栓拧紧夹紧，纵向上钻有两个直径11mm的安装孔，用直径10mm的钛合金螺栓穿过安装孔和隔板上预留的安装空，用螺母紧固。
自平衡式下降式海床基布放及回收过程如下：
布放时，当船舶高速航行或者静止状态都可以用释放钩钩挂吊首起吊移出船甲板脱钩释放。当船舷相对较矮的船舶，布放时可以用撬杠把海床基移出船舷落入水中，本海床基可自修正为浮体向上、基座向下的姿态垂直下降着陆。该自平衡下降式海床基的布放不受海况、海流与船上设备限制。
回收时，船舶到达布放位置的上方海域。首先利用释放器甲板单元发出声信号，打开释放器的释放机构，仪器回收浮体弹出密闭舱自旋转放缆释放回收缆上浮至水面，回收缆始终不会打结，全部放开。船舶靠近仪器回收浮体，将其打捞至甲板。其后，借助绞车将回收绳上拉，直至将海床基座提拉上船甲板，完成海床基的整体回收。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种自平衡下降式海床基，其特征在于，包括海床基座和回收仪器浮体，所述海床基座包括基座本体和导流板，所述的导流板为多个层，所述多层导流板环形间隔分布在基座本体上，导流板通过加强筋连接固定在基座本体上；所述海床基座中上部设置一开口向上的柱形腔体，所述回收仪器浮体安装在海床基座上部设置的柱形腔体上，所述回收仪器浮体与海床基座的柱形腔体之间形成密闭舱。
2.根据权利要求1所述的一种自平衡下降式海床基，其特征在于，所述的回收仪器浮体包括吊首、仪器回收仓、海洋观测仪器；所述吊首位于仪器回收仓上方，吊首的两端延伸预埋在仪器回收仓内部；所述的海洋观测仪器设置在仪器回收仓的内部。
3.根据权利要求2所述的一种自平衡下降式海床基，所述的海洋观测仪器包括释放器、CTD、ADCP，所述释放器的上端安装在吊首上设置的槽鼻内，释放器下端安装在海床基座上设置的槽鼻内；所述的仪器回收仓上设置有CTD安装夹和ADCP固定孔，所述CTD和ADCP分别通过仪器回收仓上设置的CTD安装夹和ADCP固定孔安装固定在仪器回收仓底部设置的隔板上。
4.根据权利要求1所述的一种自平衡下降式海床基，其特征在于，所述的海床基座设置为锥形圆台结构，所述多层导流板的上部边缘分布在海床基座的锥形面上。
5.根据权利要求1或2所述的一种自平衡下降式海床基，其特征在于，所述海床基座底部直径为160～200cm，海床基座高度为30～40cm，锥形圆台结构的坡度夹角为30～40°。
6.根据权利要求2所述的一种自平衡下降式海床基，其特征在于，所述仪器回收仓选用是固体浮力材料(PMI)，所述固体浮力材料的耐压水深为1000m，密度为0.38g/m3。
7.根据权利要求2或6所述的一种自平衡下降式海床基，其特征在于，所述仪器回收仓的两侧分别设置有一换水口，所述换水孔连通仪器回收仓内部。
8.根据权利要求2或6所述的一种自平衡下降式海床基，其特征在于，所述仪器回收仓的下部设置有绳盘，所述绳盘上缠绕有回收绳。
9.根据权利要求8所述的一种自平衡下降式海床基，其特征在于，所述回收绳选用的是直径为12mm迪尼玛缆绳。
10.根据权利要求9所述的一种自平衡下降式海床基，其特征在于，所述回收绳的一端固定在绳盘的轴心上，另一端固定在密闭舱的侧壁上。
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