CN112046681B - 一种稳定式海洋浮标 - Google Patents

Abstract

本发明属于浮标设备技术领域，涉及一种稳定式海洋浮标。本发明包括浮体，浮体上经第一连杆铰接有辅助浮体，浮体底部上设有安装箱，安装箱具有工作腔，工作腔内设有第一齿条和第二齿条，第一齿条和第二齿条之间连有传动齿轮；每个第一齿条各与一辅助浮体相对应，辅助浮体经传动机构带动相对应的第一齿条上下运动；安装箱的底部上开设有导向孔，导向孔内滑动设置有导向杆，导向杆固设有挤压板，挤压板位于第一齿条和第二齿条下方；导向杆上设有压紧弹簧；在压紧弹簧作用下，挤压板上侧面至少与第一齿条和第二齿条中的其中一个接触。本发明的优点是：有效提高浮标的稳定性。

Description

一种稳定式海洋浮标

技术领域

本发明属于浮标设备技术领域，涉及一种稳定式海洋浮标。

背景技术

浮标是应用在海上交通导航、海洋观测等领域的重要装置。一些用于定位与通信领域的浮标在风力作用下和波浪的冲击下，浮标会摇摆、颠簸，使安装在浮标上的电子设备易于损坏，严重影响天线与卫星的对接。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种稳定式海洋浮标，本发明所要解决的技术问题是：如何提高浮标的稳定性。

本发明通过下列技术方案来实现：一种稳定式海洋浮标，包括浮体，还包括：

若干个辅助浮体，每个所述辅助浮体与浮体之间设置有第一连杆，所述第一连杆一端铰接在浮体上，所述第一连杆另一端铰接在该辅助浮体上；

若干个安装箱，其竖直固设在浮体底部上，每个所述安装箱各与一辅助浮体相对应，所述安装箱内具有工作腔，每个所述工作腔内壁上沿着长度方向滑动设置有第一齿条和第二齿条，所述第一齿条和第二齿条互相平行，所述第一齿条和第二齿条之间啮合连接有传动齿轮；每个所述第一齿条各与一辅助浮体相对应，所述辅助浮体经传动机构带动相对应的第一齿条上下运动；所述安装箱的底部上开设有导向孔，所述导向孔内滑动设置有导向杆，所述导向杆上端伸至工作腔内且端部固设有挤压板，所述导向杆下端伸出安装箱，所述挤压板位于第一齿条和第二齿条下方；所述导向杆上套设有压紧弹簧；所述压紧弹簧一端抵压在工作腔底部上，另一端抵压在挤压板下侧面上；在所述压紧弹簧作用下，所述挤压板上侧面至少与第一齿条和第二齿条中的其中一个接触。

在上述的一种稳定式海洋浮标中，所述导向杆下端上铰接有配重块。

在上述的一种稳定式海洋浮标中，所述第一齿条和第二齿条下端上均设置有橡胶层。

在上述的一种稳定式海洋浮标中，所述传动机构包括驱动轴，所述驱动轴转动设置在安装箱外壁上，所述安装箱外壁上开设有若干个连通孔，每个所述连通孔各与一工作腔连通并且与该工作腔中的第一齿条相对应，所述驱动轴上同轴固设有驱动齿轮，所述驱动齿轮的轮面突出连通孔与第一齿条啮合连接；所述驱动轴上固设有旋转臂，所述旋转臂与辅助浮体之间设置有第二连杆；所述第二连杆一端铰接在辅助浮体上，另一端铰接在旋转臂端部上。

在上述的一种稳定式海洋浮标中，所述浮体上侧面的中部竖直固设有支撑架，所述支撑架中转动设置有主轴，所述主轴上端伸出支撑架外且端部同轴固设有叶轮，所述主轴下端转动设置在支撑架底部上；所述支撑架上固设有安装架，所述安装架上转动设置有旋转环，所述旋转环与主轴同轴设置；所述旋转环内侧面上具有环形齿面，所述环形齿面经齿轮组件与主轴传动连接。

在上述的一种稳定式海洋浮标中，所述旋转环外壁上环绕主轴均匀固设有外壳，所述外壳内具有空腔，所述空腔内壁上滚动设置有配重球体，所述空腔内设置有复位弹簧；所述复位弹簧一端抵压在空腔前侧内壁上，所述复位弹簧另一端抵压在配重球体上。

在上述的一种稳定式海洋浮标中，所述齿轮组件包括同轴固设在主轴上的第一齿轮，所述安装架内转动设置有第二齿轮轴，所述第二齿轮轴上同轴固设有第二齿轮，所述支撑架上开设有通孔，所述第二齿轮一侧轮面突出通孔与第一齿轮啮合连接，所述第二齿轮另一侧轮面与环形齿面啮合连接。

在上述的一种稳定式海洋浮标中，所述支撑架内壁与主轴上设置有发电机构。

与现有技术相比，本装置具有以下优点：

1、浮体和辅助浮体漂浮在海面上。本装置受到波浪冲击时，波浪首先冲击辅助浮体，使辅助浮体通过第一连杆上下浮动。当辅助浮体向上运动时，辅助浮体经传动机构带动第一齿条向下运动，第一齿条下端抵压在挤压板上并带动挤压板向下移动，压紧弹簧被压缩。压紧弹簧产生的弹力反作用于安装箱底部，使浮体受到一个向下的作用力，同时第一齿条经传动齿轮带动第二齿条向上运动，第二齿条下端远离挤压板。

当辅助浮体向下运动时，辅助浮体经传动机构带动第一齿条向上运动，第一齿条经传动齿轮带动第二齿条向下运动。首先，在压紧弹簧作用下，挤压板随第一齿条向上运动。此时压紧弹簧逐渐恢复、产生的弹力减小，直到第二齿条下端抵压在挤压板上。第二齿条下端带动挤压板向下运动，压紧弹簧再次被压缩，压紧弹簧产生的弹力反作用于安装箱底部，使浮体受到一个向下的作用力。

因此，上述过程中，波浪带动辅助浮体上下运动，上下运动的辅助浮体通过第一齿条、第二齿条、挤压板、压紧弹簧等部件使浮体底部始终受到一个向下的作用力，浮体在该作用力下向下运动。这不仅减小波浪对浮体的冲击，还把辅助浮体吸收的波浪能转变为带动浮体向下运动的能量，从而有效提高浮体的稳定性，大大减小浮体摇摆。并且越大的波浪带动辅助浮体上下运动的幅度也越大，这使压紧弹簧的形变程度也增大，浮体底部所受到的向下作用力也越大，该结构使本装置可以根据波浪大小自动调节施加给浮体作用力的大小，提高本装置在海上多变环境下的稳定性。而且四个辅助浮体围绕在浮体周围，本装置通过这些辅助浮体吸收不同方向上的波浪能来共同提高浮体的稳定性，这提高绿色能源的利用率，这种方式绿色环保、无污染。

2、海风经叶轮带动主轴转动，主轴带动旋转环旋转。海上天气恶劣时，巨大的海风经叶轮、主轴带动旋转环高速旋转。旋转环产生足够大的惯量，使支撑架保持初始竖直的稳定姿态，进一步提高浮体的稳定性。同时，旋转环惯量和辅助浮体给安装箱施加一个始终向下的作用力相结合，给支撑架和浮体底部同时起到稳定作用，浮体在整体上具有显著的稳定效果，大大减少浮体在该环境下的晃动。

3、旋转环旋转时，配重球体在离心力作用下压缩复位弹簧，配重球体靠近空腔前侧内壁，外壳的重心向外侧移动，旋转环和外壳的惯量进一步增大，进一步提高支撑架的稳定性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中A-A处的结构剖视图。

图3是图1中B-B处的结构剖视图。

图4是图1中C处的局部放大图。

图5是图1中D处的局部放大图。

图中，1、浮体；11、支撑架；111、通孔；2、辅助浮体；21、第一连杆；22、第二连杆；3、安装箱；31、第一齿条；32、第二齿条；33、传动齿轮；331、传动齿轮轴；34、挤压板；341、导向杆；35、压紧弹簧；36、橡胶层；37、工作腔；371、滑槽；38、连通孔；4、驱动轴；41、驱动齿轮；42、旋转臂；43、轴座；5、主轴；51、叶轮；52、第一齿轮；6、安装架；61、旋转环；611、环形齿面；62、第二齿轮；621、第二齿轮轴；7、外壳；71、配重球体；72、复位弹簧；73、空腔；8、发电机构；81、蓄电池；9、配重块。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

参照图1至图5，一种稳定式海洋浮标，包括浮体1，还包括：

若干个辅助浮体2，每个所述辅助浮体2与浮体1之间设置有第一连杆21，所述第一连杆21一端铰接在浮体1上，所述第一连杆21另一端铰接在该辅助浮体2上；两个辅助浮体2位于浮体1两侧；优选地，辅助浮体2的数量为四个，四个辅助浮体2均匀环绕设置在浮体1周围；

若干个安装箱3，其竖直固设在浮体1底部上，每个所述安装箱3各与一辅助浮体2相对应，所述安装箱3内具有工作腔37，所述工作腔37的内壁上沿着长度方向开设有滑槽371，每个所述工作腔37内壁上沿着长度方向滑动设置有第一齿条31和第二齿条32，第一齿条31和第二齿条32分别滑动设置在两个滑槽371中，所述第一齿条31和第二齿条32互相平行，所述第一齿条31和第二齿条32之间啮合连接有传动齿轮33；每个所述第一齿条31各与一辅助浮体2相对应，所述辅助浮体2经传动机构带动相对应的第一齿条31上下运动；所述安装箱3的底部上开设有导向孔342，所述导向孔342内滑动设置有导向杆341，所述导向杆341上端伸至工作腔37内且端部固设有挤压板34，所述导向杆341下端伸出安装箱3，所述挤压板34位于第一齿条31和第二齿条32下方；所述导向杆341上套设有压紧弹簧35；所述压紧弹簧35一端抵压在工作腔37底部上，另一端抵压在挤压板34下侧面上；在所述压紧弹簧35作用下，所述挤压板34上侧面至少与第一齿条31和第二齿条32中的其中一个接触。

浮体1和辅助浮体2漂浮在海面上。本装置受到波浪冲击时，波浪首先冲击辅助浮体2，使辅助浮体2通过第一连杆21上下浮动。当辅助浮体2向上运动时，辅助浮体2经传动机构带动第一齿条31向下运动，第一齿条31下端抵压在挤压板34上并带动挤压板34向下移动，压紧弹簧35被压缩。压紧弹簧35产生的弹力反作用于安装箱3底部，使浮体1受到一个向下的作用力，同时第一齿条31经传动齿轮33带动第二齿条32向上运动，第二齿条32下端远离挤压板34。

当辅助浮体2向下运动时，辅助浮体2经传动机构带动第一齿条31向上运动，第一齿条31经传动齿轮33带动第二齿条32向下运动。首先，在压紧弹簧35作用下，挤压板34随第一齿条31向上运动。此时压紧弹簧35逐渐恢复、产生的弹力减小，直到第二齿条32下端抵压在挤压板34上。第二齿条32下端带动挤压板34向下运动，压紧弹簧35再次被压缩，压紧弹簧35产生的弹力反作用于安装箱3底部，使浮体1受到一个向下的作用力。

因此，上述过程中，波浪带动辅助浮体2上下运动，上下运动的辅助浮体2通过第一齿条31、第二齿条32、挤压板34、压紧弹簧35等部件使浮体1底部始终受到一个向下的作用力，浮体1在该作用力下向下运动。这不仅减小波浪对浮体1的冲击，还把辅助浮体2吸收的波浪能转变为带动浮体1向下运动的能量，从而有效提高浮体1的稳定性，大大减小浮体1摇摆。并且越大的波浪带动辅助浮体2上下运动的幅度也越大，这使压紧弹簧35的形变程度也增大，浮体1底部所受到的向下作用力也越大，该结构使本装置可以根据波浪大小自动调节施加给浮体1作用力的大小，提高本装置在海上多变环境下的稳定性。而且四个辅助浮体2围绕在浮体1周围，本装置通过这些辅助浮体2吸收不同方向上的波浪能来共同提高浮体1的稳定性，这提高绿色能源的利用率，这种方式绿色环保、无污染。

具体来说，所述导向杆341下端上铰接有配重块9，配重块9位于安装箱3的下方。

当第一齿条31停止向下运动而开始向上运动时，第二齿条32在传动齿轮33带动下也才开始向下运动。此时，第一齿条31对挤压板34向下的作用力减小；由于配重块9安装在导向杆341上，增大导向杆341的重量，使挤压板34挤压压紧弹簧35。因此，直到第二齿条32的下端与挤压板34接触前，配重块9缓减压紧弹簧35的复位，使浮体1受到的向下作用力的变化小，进一步提高本装置的稳定性。

另外，配重块9的设置给本装置降低重心，进一步提高浮体1的稳定性。

具体来说，所述第一齿条31和第二齿条32下端上均设置有橡胶层36。

第一齿条31和第二齿条32撞击挤压板34时，橡胶层36起到缓冲作用。同时，橡胶层36增大与挤压板34的接触面积，

具体来说，所述传动机构包括驱动轴4，安装箱3外壁上固设有轴座43，所述驱动轴4转动设置在轴座43上，所述安装箱3外壁上开设有若干个连通孔38，每个所述连通孔38各与一工作腔37连通并且与该工作腔37中的第一齿条31相对应，所述驱动轴4上同轴固设有驱动齿轮41，所述驱动齿轮41轮面突出连通孔38与第一齿条31啮合连接；所述驱动轴4上固设有旋转臂42，所述旋转臂42与辅助浮体2之间设置有第二连杆22；所述第二连杆22一端铰接在辅助浮体2上，另一端铰接在旋转臂42端部上。

上下浮动的辅助浮体2通过第二连杆22带动旋转臂42旋转，旋转臂42经驱动轴4带动驱动齿轮41转动，驱动齿轮41带动第一齿条31上下运动，从而使第一齿条31和第二齿条32经形变机构给安装箱3向下的作用力。

该结构使第一齿条31与辅助浮体2同步运动，提高本装置的自动化程度。

具体来说，所述浮体1上侧面的中部竖直固设有支撑架11，所述支撑架11中转动设置有主轴5，所述主轴5上端伸出支撑架11外且端部同轴固设有叶轮51，所述主轴5下端转动设置在支撑架11底部上；所述支撑架11上固设有安装架6，所述安装架6上转动设置有旋转环61，所述旋转环61与主轴5同轴设置；所述旋转环61内侧面上具有环形齿面611，所述环形齿面611经齿轮组件与主轴5传动连接。

海风经叶轮51带动主轴5转动，主轴5带动旋转环61旋转。海上天气恶劣时，巨大的海风经叶轮51、主轴5带动旋转环61高速旋转。旋转环61产生足够大的惯量，使支撑架11保持初始竖直的稳定姿态，进一步提高浮体1的稳定性。

海上天气恶劣情况下，旋转环61惯量和辅助浮体2给安装箱3施加一个始终向下的作用力相结合，给支撑架11和浮体1底部同时起到稳定作用，浮体1在整体上具有显著的稳定效果，大大减少浮体1在该环境下的晃动。

具体来说，所述旋转环61外壁上环绕主轴5均匀固设有外壳7，所述外壳7内具有空腔73，所述空腔73内壁上滚动设置有配重球体71，所述空腔73内设置有复位弹簧72；所述复位弹簧72一端抵压在空腔73前侧内壁上，所述复位弹簧72另一端抵压在配重球体71上。

旋转环61旋转时，配重球体71在离心力作用下压缩复位弹簧72，配重球体71靠近空腔73前侧内壁，外壳7的重心向外侧移动，旋转环61和外壳7的惯量进一步增大，有助于进一步提高支撑架11的稳定性。

具体来说，所述齿轮组件包括同轴固设在主轴5上的第一齿轮52，所述安装架6内转动设置有第二齿轮轴621，所述第二齿轮轴621上同轴固设有第二齿轮62，所述支撑架11上开设有通孔111，所述第二齿轮62一侧轮面突出通孔111与第一齿轮52啮合连接，所述第二齿轮62另一侧轮面与环形齿面611啮合连接。

主轴5经第一齿轮52带动第二齿轮62，第二齿轮62经环形齿面611带动旋转环61旋转。叶轮51和旋转环61同步反向旋转、减小扭矩，进一步提高稳定性。

具体来说，所述支撑架11内壁与主轴5上设置有发电机构8，发电机构8包括设置在支撑架11内壁上的定子和绕设在转子，所述支撑架11内安装有蓄电池81，所述发电机构8与蓄电池81电连接。

主轴5转动时带动发电机构8发电，给蓄电池81供电。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种稳定式海洋浮标，包括浮体(1)，其特征在于，还包括：

若干个辅助浮体(2)，每个所述辅助浮体(2)与浮体(1)之间设置有第一连杆(21)，所述第一连杆(21)一端铰接在浮体(1)上，所述第一连杆(21)另一端铰接在该辅助浮体(2)上；

若干个安装箱(3)，其竖直固设在浮体(1)底部上，每个所述安装箱(3)各与一辅助浮体(2)相对应，所述安装箱(3)内具有工作腔(37)，每个所述工作腔(37)内壁上沿着长度方向滑动设置有第一齿条(31)和第二齿条(32)，所述第一齿条(31)和第二齿条(32)互相平行，所述第一齿条(31)和第二齿条(32)之间啮合连接有传动齿轮(33)；每个所述第一齿条(31)各与一辅助浮体(2)相对应，所述辅助浮体(2)经传动机构带动相对应的第一齿条(31)上下运动；所述安装箱(3)的底部上开设有导向孔(342)，所述导向孔(342)内滑动设置有导向杆(341)，所述导向杆(341)上端伸至工作腔(37)内且端部固设有挤压板(34)，所述导向杆(341)下端伸出安装箱(3)，所述挤压板(34)位于第一齿条(31)和第二齿条(32)下方；所述导向杆(341)上套设有压紧弹簧(35)；所述压紧弹簧(35)一端抵压在工作腔(37)底部上，另一端抵压在挤压板(34)下侧面上；在所述压紧弹簧(35)作用下，所述挤压板(34)上侧面至少与第一齿条(31)和第二齿条(32)中的其中一个接触；

所述传动机构包括驱动轴(4)，所述驱动轴(4)转动设置在安装箱(3)外壁上，所述安装箱(3)外壁上开设有若干个连通孔(38)，每个所述连通孔(38)各与一工作腔(37)连通并且与该工作腔(37)中的第一齿条(31)相对应，所述驱动轴(4)上同轴固设有驱动齿轮(41)，所述驱动齿轮(41)轮面突出连通孔(38)与第一齿条(31)啮合连接；所述驱动轴(4)上固设有旋转臂(42)，所述旋转臂(42)与辅助浮体(2)之间设置有第二连杆(22)；所述第二连杆(22)一端铰接在辅助浮体(2)上，另一端铰接在旋转臂(42)端部上。

2.根据权利要求1所述的一种稳定式海洋浮标，其特征在于，所述导向杆(341)下端上铰接有配重块(9)。

3.根据权利要求2所述的一种稳定式海洋浮标，其特征在于，所述第一齿条(31)和第二齿条(32)下端上均设置有橡胶层(36)。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种稳定式海洋浮标，其特征在于，所述浮体(1)上侧面的中部竖直固设有支撑架(11)，所述支撑架(11)中转动设置有主轴(5)，所述主轴(5)上端伸出支撑架(11)外且端部同轴固设有叶轮(51)，所述主轴(5)下端转动设置在支撑架(11)底部上；所述支撑架(11)上固设有安装架(6)，所述安装架(6)上转动设置有旋转环(61)，所述旋转环(61)与主轴(5)同轴设置；所述旋转环(61)内侧面上具有环形齿面(611)，所述环形齿面(611)经齿轮组件与主轴(5)传动连接。

5.根据权利要求4所述的一种稳定式海洋浮标，其特征在于，所述旋转环(61)外壁上环绕主轴(5)均匀固设有外壳(7)，所述外壳(7)内具有空腔(73)，所述空腔(73)内壁上滚动设置有配重球体(71)，所述空腔(73)内设置有复位弹簧(72)；所述复位弹簧(72)一端抵压在空腔(73)前侧内壁上，所述复位弹簧(72)另一端抵压在配重球体(71)上。

6.根据权利要求5所述的一种稳定式海洋浮标，其特征在于，所述齿轮组件包括同轴固设在主轴(5)上的第一齿轮(52)，所述安装架(6)内转动设置有第二齿轮轴(621)，所述第二齿轮轴(621)上同轴固设有第二齿轮(62)，所述支撑架(11)上开设有通孔(111)，所述第二齿轮(62)一侧轮面突出通孔(111)与第一齿轮(52)啮合连接，所述第二齿轮(62)另一侧轮面与环形齿面(611)啮合连接。

7.根据权利要求6所述的一种稳定式海洋浮标，其特征在于，所述支撑架(11)内壁与主轴(5)上设置有发电机构(8)。

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