CN111765871A - 带气体发生装置的水体剖面观测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种带气体发生装置的水体剖面观测装置，其包括气体发生剂、气体反应液、储液箱、泵体、储气罩壳、耐压仓体、控制系统、深度测量仪以及电控阀。在使用本装置时，本装置在收集完数据到达预设深度后，整个装置会上浮到海面上，最终漂浮在海面上，所以操作人员将本装置抛入海水后，工作船可以立马行驶到下一海域进行下一次的测量工作，最后再返回打捞回收本装置，无需等待，具有操作简便，节省船时的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种带气体发生装置的水体剖面观测装置。
背景技术
水体剖面观测装置是一种用于检测海洋相关数据的测量设备；现有的水体剖面观测装置的操作方式是首先由工作船搭载到预定海域后，被工作人员投入海水中，然后观测装置边下沉边收集水文信息，待完成收集工作后，工作人员再操作观测装置上升到水面，接着回收上船，然后才能行驶到下一海域开展工作；在这个过程中，由于工作船需要原地等待测量完成后，才能行驶到下一海域开展工作，使得整个测量工作需要耗费大量船时。可见现有的水体剖面观测装置存在着耗费船时且使用成本过高的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种带气体发生装置的水体剖面观测装置，解决上述现有技术问题中的一个或多个。
根据本发明的一个方面，提供了一种带气体发生装置的水体剖面观测装置，其包括气体发生剂、气体反应液、储液箱、泵体、储气罩壳、耐压仓体、控制系统、深度测量仪以及电控阀；其中，储气罩壳与耐压仓体连接设置，储气罩壳设有储气空间、分别与储气空间贯通设置的第一开口和第二开口，气体发生剂设置在储气空间内；且第一开口和第二开口沿着重力势能方向由高到低依次排布；气体反应液容纳在储液箱内，泵体的进液口延伸到储液箱内，泵体的出液口与气体发生剂相对应；当气体反应液与气体发生剂相遇时，产生气体；电控阀、泵体以及深度测量仪均与控制系统电信号连接，控制系统设置在耐压仓体内；电控阀设置在第一开口上，且电控阀设置成控制第一开口的导通或关闭。
这样，工作船到达预定海域后，工作人员将本装置保持“储气罩壳在上，耐压仓体在下的姿态”放入到海水中；初始状态时，控制系统指令电控阀将第一开口关闭，由于储气罩壳产生浮力，用于装载工作器件的耐压仓体产生重力，本装置的姿态在浮力和重力的作用下，调整为储气罩壳在重力方向的上方，耐压仓体在重力方向的下方，待本装置的状态稳定后(这里可以通过在控制系统内设置延时功能，使得电控阀延时打开来实现)，控制系统指令电控阀打开第一开口；由于第一开口和第二开口沿着重力势能方向由高到低依次排布，即第一开口的位置在第二开口的上方，那么海水从最先由第二开口进入到储气罩壳的储气空间内，同时海水将空气由处于打开状态的第一开口排出，从而使得空气被完全排出到储气罩壳外，储气罩壳的浮力消失，整个装置开始下沉，待深度测量仪检测到到达预定深度后，控制系统指令电控阀将第一开口关闭，控制系统指令泵体将气体反应液从储液箱内喷射到气体发生剂上，气体反应液与气体发生剂相遇产生气体，由于第一开口完全封闭，气体只能通过第二开口将海水压排出去，气体被锁在储气罩壳的储气空间内，整个装置的浮力大于整个装置的重力，整个装置上升，直至上浮到海面，等待被工作船回收；在装置下沉的过程中，通过搭载的仪器设备来工作(例如采集海洋信息)；在使用本装置时，本装置在收集完数据到达预设深度后，整个装置会上浮到海面上，最终漂浮在海面上，所以操作人员将本装置抛入海水后，工作船可以立马行驶到下一海域进行下一次的测量工作，最后再返回打捞回收本装置，无需等待，具有操作简便，节省船时的特点。此外，在整个装置上浮的过程中，由于水压的逐渐减小，气体相应地会膨胀，当气体充满整个储气空间后，继续膨胀，多余的气体从第二开口排出，这样，储气罩壳始终处于内外压力平衡，储气罩壳仅需薄壁结构即可加工完成，无需抗压设计，具有生产成本低的特点。
在一些实施方式中，气体反应液为氢氧化钠水溶液，气体发生剂为铝粒。
这样，氢氧化钠水溶液遇铝粒产生氢气，氢气为整个装置的上浮提供浮力。
在一些实施方式中，气体反应液为过氧化氢水溶液，气体发生剂为二氧化锰。
在一些实施方式中，还包括电池；电池设置在耐压仓体内，电池为控制系统供电。
在一些实施方式中，还包括信号发射天线，信号发射天线延伸到储气罩壳的外界；信号发射天线与控制系统电信号连接。
这样，当本装置通过搭载的设备仪器采集海洋信息后，上浮到海面，控制系统指令信号发射天线将海洋信息发送出去，便于使用者接收海洋信息。
在一些实施方式中，第二开口设置在储气罩壳上靠近耐压仓体的部位上。
这样，当本装置放入海水后，由于储气罩壳产生浮力，用于装载工作器件的耐压仓体产生重力，本装置的姿态在浮力和重力的作用下，调整为储气罩壳在重力方向的上方，耐压仓体在重力方向的下方，由于第二开口设置在储气罩壳上靠近耐压仓体的部位上(即实现了将第一开口和第二开口沿着重力势能方向由高到低依次排布)，第一开口的位置在第二开口的上方，当水从储气空间内排出后，形成“储气空间在上方，缝口在下方”的“倒扣”形态，气体密度比海水小，气体在海水的重力方向上的上方，那么海水不能将气体从第二开口排出，气体被封锁在储气空间内。
在一些实施方式中，还包括海洋数据测量模块和数据存储模块；海洋数据测量模块和数据存储模块电信号连接，数据存储模块与控制系统电信号连接。
这样，使得本装置具备了收集海水信息的功能，并将相关信息存储在数据存储模块中，并且控制系统可以根据装置下潜的深度来指令海洋数据测量模块的工作状态。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的带气体发生装置的水体剖面观测装置；
图2为工作人员将图1所示的带气体发生装置的水体剖面观测装置从工作船抛下释放的示意图；
图3为图1所示的带气体发生装置的水体剖面观测装置的处于下沉状态的示意图；
图4为图1所示的带气体发生装置的水体剖面观测装置处于上升状态的示意图。
附图标号：
1-储气罩壳、11-储气空间、12-第一开口、13-第二开口、2-耐压仓体、3-电控阀、41-泵体、42-储液箱、43-气体反应液、431-气体发生剂、45-电池、46-控制系统、5-信号发射天线、6-海洋数据测量模块、7-工作船
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1至图4示意性的显示了本发明一种实施方式的带气体发生装置的水体剖面观测装置的结构。
如图1至图4所示，该带气体发生装置的水体剖面观测装置包括气体发生剂431、气体反应液43、储液箱42、泵体41、储气罩壳1、耐压仓体2、控制系统46、深度测量仪以及电控阀3；其中，储气罩壳1与耐压仓体2连接设置，储气罩壳1设有储气空间11、分别与储气空间11贯通设置的第一开口12和第二开口13，气体发生剂431设置在储气空间11内；且第一开口12和第二开口13沿着重力势能方向由高到低依次排布；气体反应液43容纳在储液箱42内，泵体41的进液口延伸到储液箱42内，泵体41的出液口对准气体发生剂431；当气体反应液43与气体发生剂431相遇时，产生气体；电控阀3、泵体41以及深度测量仪均与控制系统46电信号连接，控制系统46设置在耐压仓体2内；电控阀3设置在第一开口12上，且电控阀3设置成控制第一开口12的导通或关闭。详细地，还包括网框，气体发生剂431装在网框内，气体发生剂431的粒度大于网框的网眼口径。
这样，工作船7到达预定海域后，工作人员将本装置保持“储气罩壳1在上，耐压仓体2在下的姿态”放入到海水中；初始状态时，控制系统46指令电控阀3将第一开口12关闭，由于储气罩壳1产生浮力，用于装载工作器件的耐压仓体2产生重力，本装置的姿态在浮力和重力的作用下，调整为储气罩壳1在重力方向的上方，耐压仓体2在重力方向的下方，待本装置的状态稳定后(这里可以通过在控制系统46内设置延时功能，使得电控阀3延时打开来实现)，控制系统46指令电控阀3打开第一开口12；由于第一开口12和第二开口13沿着重力势能方向由高到低依次排布，即第一开口12的位置在第二开口13的上方，那么海水从最先由第二开口13进入到储气罩壳1的储气空间11内，同时海水将空气由处于打开状态的第一开口12排出，从而使得空气被完全排出到储气罩壳1外，储气罩壳1的浮力消失，整个装置开始下沉，待深度测量仪检测到到达预定深度后，控制系统46指令电控阀3将第一开口12关闭，控制系统46指令泵体41将气体反应液43从储液箱42内喷射到气体发生剂431上，气体反应液43与气体发生剂431相遇产生气体，由于第一开口12完全封闭，气体只能通过第二开口13将海水压排出去，气体被锁在储气罩壳1的储气空间11内，储气罩壳1的浮力得到恢复，整个装置上升，直至上浮到海面，等待被工作船7回收；在装置下沉的过程中，通过搭载的仪器设备来工作(例如采集海洋信息)；在使用本装置时，本装置在收集完数据到达预设深度后，整个装置会上浮到海面上，最终漂浮在海面上，所以操作人员将本装置抛入海水后，工作船7可以立马行驶到下一海域进行下一次的测量工作，最后再返回打捞回收本装置，无需等待，具有操作简便，节省船时的特点。此外，在气体反应液和气体发生剂充足的情况下，本装置还可以通过控制系统的控制完成多次下潜和上浮，进而具备多次测量海水剖面水文信息的功能。
在本实施例中，气体反应液43为氢氧化钠水溶液，气体发生剂431为铝粒，这样，氢氧化钠水溶液遇铝粒产生氢气，氢气为整个装置的上浮提供浮力。在其他实施方式中，气体反应液43还可以是过氧化氢水溶液，相应地气体发生剂431还可以是二氧化锰，二氧化锰作为催化剂，加速过氧化氢水溶液分解产生氧气。
详细地，泵体的出液口与气体发生剂相对应，是指只要能够实现将出液口流出的气体反应液与气体发生剂相混合的结构皆在本发明所要求保护的范围内。
在本实施例中，还包括电池45；电池45设置在耐压仓体2内，电池45为控制系统46供电。
在本实施例中，还包括信号发射天线5，信号发射天线5延伸到储气罩壳1的外界；信号发射天线5与控制系统46电信号连接。这样，当本装置通过搭载的设备仪器采集海洋信息后，上浮到海面，控制系统46指令信号发射天线5将海洋信息发送出去，便于使用者接收海洋信息。
在本实施例中，第二开口13设置在储气罩壳1上靠近耐压仓体2的部位上。这样，当本装置放入海水后，由于储气罩壳1产生浮力，用于装载工作器件的耐压仓体2产生重力，本装置的姿态在浮力和重力的作用下，调整为储气罩壳1在重力方向的上方，耐压仓体2在重力方向的下方，由于第二开口13设置在储气罩壳1上靠近耐压仓体2的部位上(即实现了将第一开口12和第二开口13沿着重力势能方向由高到低依次排布)，第一开口12的位置在第二开口13的上方，当水从储气空间11内排出后，形成“储气空间11在上方，缝口在下方”的“倒扣”形态，气体密度比海水小，气体在海水的重力方向上的上方，那么海水不能将气体从第二开口13排出，气体被封锁在储气空间11内。
在本实施例中，还包括海洋数据测量模块6和数据存储模块；海洋数据测量模块6和数据存储模块电信号连接，数据存储模块与控制系统46电信号连接。这样，使得本装置具备了收集海水信息的功能，并将相关信息存储在数据存储模块中，并且控制系统46可以根据装置下潜的深度来指令海洋数据测量模块6的工作状态。详细地，海洋数据测量模块6的具体类型可以是溶解氧探测器、叶绿素探测器、营养物探测器、pH探测器等等。这样，使得本装置具备了收集海水信息的功能，并将相关信息存储在数据存储模块中。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.带气体发生装置的水体剖面观测装置，其特征在于，包括气体发生剂、气体反应液、储液箱、泵体、储气罩壳、耐压仓体、控制系统、深度测量仪以及电控阀；
其中，所述储气罩壳与所述耐压仓体连接设置，储气罩壳设有储气空间、分别与所述储气空间贯通设置的第一开口和第二开口，所述气体发生剂设置在所述储气空间内；且所述第一开口和所述第二开口沿着重力势能方向由高到低依次排布；所述气体反应液容纳在所述储液箱内，所述泵体的进液口延伸到所述储液箱内，所述泵体的出液口与所述气体发生剂相对应；当所述气体反应液与所述气体发生剂相遇时，产生气体；
所述电控阀、所述泵体以及所述深度测量仪均与所述控制系统电信号连接；所述电控阀设置在所述第一开口上，且所述电控阀设置成控制所述第一开口的导通或关闭。
2.根据权利要求1所述的带气体发生装置的水体剖面观测装置，其特征在于，所述气体反应液为氢氧化钠水溶液，所述气体发生剂为铝粒。
3.根据权利要求1所述的带气体发生装置的水体剖面观测装置，其特征在于，还包括电池；
所述电池设置在所述耐压仓体内，所述电池为所述控制系统供电。
4.根据权利要求3所述的带气体发生装置的水体剖面观测装置，其特征在于，还包括信号发射天线，所述信号发射天线延伸到所述储气罩壳的外界；
所述信号发射天线与所述控制系统电信号连接。
5.根据权利要求1所述的带气体发生装置的水体剖面观测装置，其特征在于，所述第二开口设置在所述储气罩壳上靠近所述耐压仓体的部位上。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的带气体发生装置的水体剖面观测装置，其特征在于，还包括海洋数据测量模块和数据存储模块；
所述海洋数据测量模块和所述数据存储模块电信号连接，数据存储模块与所述控制系统电信号连接。
7.根据权利要求1所述的带气体发生装置的水体剖面观测装置，其特征在于，所述气体反应液为过氧化氢水溶液，所述气体发生剂为二氧化锰。
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