CN112623117A - 一种海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标，涉及海洋装备技术领域。本发明的海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标，浮标本体上设置有传感仪器，包括浮标本体、支撑架、反推套筒、活塞、第一反推杆、第二反推杆、水轮、浮体、传动杆等。浮标本体经反推杆、活塞连接支撑架上的反推套筒，反推套筒内部设置水轮，水轮转轴经传动杆连接浮体，浮体内部设置发电舱和电池舱。本发明的海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标，在海面风浪较大浮标大幅度摇摆时，活塞沿着反推套筒移动，海水进入或从反推套筒喷出，海水经活塞、反推杆对浮标产生与倾倒方向相反的反作用力，以缓冲浮标的倾倒；海水在反推套筒内流动的过程中，海水推动水轮转动，并进而带动发电机发电，并将电能储存于电池组中供给传感仪器等使用。

Description

一种海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标
技术领域
本发明涉及海洋装备技术领域，具体地说是涉及一种海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标。
背景技术
近几年，黄海南部及东海北部海域经常出现浒苔绿潮现象，绿潮覆盖面积较大，绿潮随风、海流等漂移不定。科研人员一般采用卫星、无人机、船舶、浮标等进行全方位监测，以全面监测绿潮的发展、消亡和影响。而通过浮标监测绿潮，能够实时获取绿潮及海洋的直接数据，具有重要的参考价值。浮标是一种常用的海洋监测载体，在浮标上设置传感仪器，传感仪器通过通讯模块将监测的数据传送给监测站，以实现对海洋环境的实时、高效监测。浮标漂浮于海面且布置于远离陆地的外海，浮标的摇摆幅度较大，浮标的大幅度摇摆，影响浮标上传感仪器的监测精度，并且在风浪较大时，浮标极有可能发生倾覆。此外，浮标上设置传感仪器，需要有电源的持续供电，目前通过在浮标上设置光伏板发电，但在阴雨天则不能正常供电。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标，能够降低浮标的摇摆幅度，且同时实现对浮标上传感仪器的供电。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术解决方案如下：
一种海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标，包括：
浮标本体，浮标本体上设置有传感仪器，浮标本体的四周侧壁等间距设置有多个第一铰链；
支撑架，支撑架环绕浮标本体布置，支撑架在竖直方向高于浮标本体的位置，支撑架上等间距设置有与第一铰链数量相同的第二铰链；
反推套筒，反推套筒的两端连通，反推套筒靠近浮标本体的一端经第二铰链铰接支撑架，反推套筒可相对于支撑架上下摆动；
活塞，活塞滑动连接于反推套筒内，活塞可相对于反推套筒作直线往复运动；
第一反推杆，第一反推杆的一端固定连接活塞；
第二反推杆，第二反推杆的一端经第一铰链铰接浮标本体，第二反推杆可相对于浮标本体上下摆动；
第一反推杆的另一端经第三铰链铰接第二反推杆的另一端，第一反推杆可相对于第二反推杆左右摆动；
水轮，位于反推套筒内部，水轮经水轮转轴转动连接反推套筒，水轮的转动方向与活塞直线往复运动方向平行；
浮体，浮体内部上端设置有发电舱和电池舱，浮体的下端设置与电池舱连通的传动孔；发电舱内设置有第一齿轮、第二齿轮、第一传动轴、第二传动轴、第一轴承、第二轴承和发电机；电池舱内设置有电池组，电池组电连接发电机；第一齿轮和第二齿轮垂直布置且二者相互啮合，第一齿轮同轴装配第一传动轴，第二齿轮同轴装配第二传动轴，第一传动轴经第一轴承装配连接于发电舱内，第二传动轴经第二轴承装配连接于发电舱内，第一传动轴的下端穿过传动孔，第一传动轴与传动孔之间设置有动密封组件，第二传动轴的一端连接发电机的转轴；
传动杆，传动杆的一端经万向节连接第一传动轴的下端，传动杆的另一端经万向节连接水轮转轴。
优选的，所述动密封组件包括上密封套、下密封套、密封环垫和水密封套；上密封套位于下密封套的上端，上密封套及下密封套一体成形，上密封套的外径大于下密封套的外径，传动孔与电池舱之间的部分设置为喇叭状开口，传动孔的上端边沿位置设置为装配平面，下密封套嵌套于传动孔内，上密封套的下端面贴合装配平面，下密封套与传动孔之间设置至少一个密封环垫，上密封套的下端面与装配平面之间设置至少一个密封环垫，上密封套及下密封套的中间位置设置为轴孔，轴孔内壁设置水密封套，水密封套内穿过第一传动轴，水密封套与第一传动轴动连接。
优选的，所述浮体还包括上盖板，所述浮体的上端设置有开口，所述开口分别与发电舱和电池舱贯通，所述开口密封连接上盖板。
优选的，所述第一传动轴包括第一上传动轴和第一下传动轴，第一齿轮同轴装配第一上传动轴，第一上传动轴经第一轴承装配连接于发电舱内，第一上传动轴的下端穿过传动孔，第一上传动轴与传动孔之间设置动密封组件，第一上传动轴的下端经联轴器连接第一下传动轴，传动杆的一端经万向节连接第一下传动轴的下端。
优选的，第二传动轴的一端经联轴器连接发电机的转轴。
优选的，反推套筒相对的两侧壁上均设置有轴承座，轴承座内设置第三轴承，水轮转轴的下端及上端均装配连接第三轴承。
优选的，所述传感仪器包括风速仪和风向仪，风速仪和风向仪位于浮标本体的顶端位置。
优选的，所述传感仪器包括摄像头，摄像头位于浮标本体的顶端位置。
优选的，所述传感仪器包括流速流向仪，流速流向仪位于浮标本体的底端位置。
优选的，所述传感仪器包括水质监测仪，浮标本体的底端设置有网笼，水质监测仪位于网笼内部。
本发明的有益技术效果是：
本发明的海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标，在海面风浪较大浮标大幅度摇摆时，浮标倾倒侧的反推杆带动活塞沿着反推套筒向远离浮标的一端运动，反推套筒内的海水在反推套筒内流动并从远离浮标的一端喷出，海水经活塞、反推杆对浮标产生与倾倒方向相反的反作用力，以缓冲浮标的倾倒；浮标倾倒侧的相对侧的反推杆带动活塞沿着反推套筒向浮标的一端运动，反推套筒外的海水进入反推套筒内并在反推套筒内流动，海水也经活塞、反推杆对浮标产生与倾倒方向相反的反作用力，以缓冲浮标的倾倒；海水在反推套筒内流动的过程中，海水推动水轮转动，并进而带动发电机发电，并将电能储存于电池组中供给传感仪器等使用。
附图说明
图1为本发明实施例海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标的俯视图；
图2为本发明实施例海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标中浮标本体的俯视图；
图3为本发明实施例海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标中浮标本体的侧视图一；
图4为本发明实施例海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标中浮标本体的侧视图二，图中除去了网笼；
图5为本发明实施例海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标中反推套筒、浮体等部分的俯视图；
图6为本发明实施例海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标中反推套筒、浮体等部分的侧视图；
图7为本发明实施例海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标中反推套筒、浮体等部分的侧视剖视图；
图8为图7中A处的局部放大图；
图9为图7中B处的局部放大图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。本发明某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本发明的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本发明满足适用的法律要求。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本实施例的一种海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标，请参考图1至图9所示。
一种海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标，浮标本体1底部连接锚链，通过锚链固定于海洋的设定坐标位置，若干海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标呈网格化布置，若干海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标用于跟踪监测漂浮藻类(如浒苔)。本实施例的海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标，包括浮标本体1、支撑架2、反推套筒31、活塞32、水轮33、第一反推杆41、第二反推杆42、浮体5和传动杆6等部件。
浮标本体1上设置控制单元、风速仪11、风向仪12、摄像头13、流速流向仪、水质监测仪14等传感仪器以及定位模块、通讯模块、天线15等，控制单元信号连接传感仪器、定位模块、通讯模块及天线15。其中，风速仪11、风向仪12、摄像头13、天线15位于浮标本体1的顶端位置，风速仪11用于实时监测海平面的风速，风向仪12用于实时监测海平面的风向，摄像头13用于实时拍摄海平面上浒苔的分布。流速流向仪位于浮标本体1的底端位置，流速流向仪用于实时监测海洋表层的海流流速和流向，浮标本体1的底端设置有网笼15，水质监测仪14位于网笼15内部，以避免浒苔等缠绕堆积在水质监测仪14上，影响水质监测仪14的监测精度，水质监测仪14用于监测海洋表层的水质情况，比如盐度、温度、含氧量等。定位模块实时确定浮标本体1所在的地理坐标位置。通讯模块经天线15实时将上述信息发送至监测站，监测站根据上述信息分析、预测绿潮的分布变化趋势。
浮标本体1的四周侧壁等间距设置六个第一铰链71。第一铰链71用于与第二反推杆42铰接。支撑架2为环状结构，支撑架2环绕浮标本体1布置，支撑架2上等间距设置有与第一铰链71数量相同的第二铰链72。第二铰链72用于与反推套筒31铰接。
通过调节浮体5的规格或者在支撑架2上设置不同规格的配重块，使支撑架2在竖直方向高于浮标本体1的位置。如此，海水经活塞32、反推杆(第一反推杆41、第二反推杆42)对浮标本体1产生与倾倒方向相反且向下的反作用力。换言之，反推杆(第一反推杆41、第二反推杆42)对浮标本体1产生的作用力，沿水平方向的分力与浮标本体1倾倒方向相反，沿竖直方向的分力竖直向下。这样，可以缓冲浮标本体1的倾倒，且使浮标本体1有向下下沉的趋势，使浮标本体1更加稳定。
反推套筒31的两端连通，反推套筒31靠近浮标本体1的一端经第二铰链72铰接支撑架2，反推套筒31可相对于支撑架2上下摆动。活塞32滑动连接于反推套筒31内，活塞32可相对于反推套筒31作直线往复运动。第一反推杆41的一端固定连接活塞32，第二反推杆42的一端经第一铰链71铰接浮标本体1，第二反推杆42可相对于浮标本体1上下摆动。第一反推杆41的另一端经第三铰链73铰接第二反推杆42的另一端，第一反推杆41可相对于第二反推杆42左右摆动。
水轮33位于反推套筒31内部，水轮33经水轮转轴34转动连接反推套筒31，水轮33的转动方向与活塞32的直线往复运动方向平行。活塞32在反推套筒31内作直线往复运动，海水在反推套筒31内流动的过程中，海水推动水轮33转动。
具体的，在反推套筒31相对的两侧壁上均设置轴承座311，轴承座311内设置第三轴承833，水轮转轴34的下端及上端均装配连接第三轴承34。
浮体5的内部上端设置有发电舱51和电池舱52，浮体5的下端设置与电池舱52连通的传动孔53。传动孔53与电池舱52之间的部分设置为喇叭状开口54，在长时间的使用过程中，若动密封组件7发生渗水，则渗入的水会附着在喇叭状开口54上并沿着喇叭状开口54滑落，避免渗入的水流至发电机84位置。本实施例的浮体5内部上端设置发电机84，下端设置传动孔53，在传动孔53设置动密封组件7，可以降低发电机84位置的防水等级，以降低成本。
浮体5的上端设置开口，开口分别与发电舱51和电池舱52贯通，开口上密封连接上盖板55，上盖板55与开口边沿之间设置密封圈。在浮体5上端设置上盖板55，以方便发电舱51、电池舱52内零部件的装配和拆卸。
发电舱51内设置第一齿轮811、第二齿轮812、第一传动轴821、第二传动轴822、第一轴承831、第二轴承832和发电机84。电池舱52内设置有电池组9，电池组9电连接发电机84。电池组9再电连接浮标本体1上的控制单元、传感仪器以及定位模块、通讯模块等。
第一齿轮811和第二齿轮812垂直布置且二者相互啮合，第一齿轮811同轴装配第一传动轴821，第二齿轮812同轴装配第二传动轴822，第一传动轴821竖直向下布置，第二传动轴822水平布置。第一传动轴821经第一轴承831装配连接于发电舱51内，第二传动轴822经第二轴承832装配连接于发电舱51内。第一传动轴821的下端穿过传动孔53，第一传动轴821与传动孔53之间设置动密封组件7，第二传动轴822的一端连接发电机84的转轴。
传动杆6的一端经万向节61连接第一传动轴821的下端，传动杆6的另一端经万向节61连接水轮转轴34。
本实施例中，第一传动轴821包括第一上传动轴和第一下传动轴，第一齿轮811同轴装配第一上传动轴，第一上传动轴经第一轴承831装配连接于发电舱51内，第一上传动轴的下端穿过传动孔53，第一上传动轴与传动孔53之间设置动密封组件7，第一上传动轴的下端经联轴器75连接第一下传动轴，传动杆6的一端经万向节61连接第一下传动轴的下端。第二传动轴822的一端经联轴器75连接发电机84的转轴。第一上传动轴的下端经联轴器75连接第一下传动轴，可以将第一上传动轴与第一下传动轴拆卸开，进而实现浮体5与传动杆6的分离，便于浮体5的模块化设计及维护。
在海面风浪较大时，浮体5可以相对于传动杆6沿前后左右摆动，反推套筒31可经水轮转轴34相对于传动杆6沿前后左右摆动。
动密封组件7包括上密封套71、下密封套72、密封环垫73和水密封套74。上密封套71位于下密封套72的上端，上密封套71及下密封套72一体成形，上密封套71的外径大于下密封套72的外径。传动孔53的上端的边沿位置环绕传动孔53设置为装配平面，下密封套72嵌套于传动孔53内，上密封套71的下端面贴合装配平面。下密封套72与传动孔53之间沿竖直方向设置两个密封环垫73，上密封套71的下端面与装配平面之间设置一个密封环垫73，上密封套71及下密封套72的中间位置设置为轴孔，轴孔内壁设置水密封套74，水密封套74内穿过第一传动轴821，水密封套74与第一传动轴821动连接。如此，通过动密封组件7实现第一传动轴821与传动孔53间的水密封。
至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明一种海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标有了清楚的认识。本发明的海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标，在海面风浪较大浮标大幅度摇摆时，浮标本体1倾倒侧的反推杆(第一反推杆41、第二反推杆42)带动活塞32沿着反推套筒31向远离浮标本体1的一端运动，反推套筒31内的海水在反推套筒31内流动并从远离浮标本体1的一端喷出，海水经活塞32、反推杆对浮标本体1产生与倾倒方向相反的反作用力，以缓冲浮标本体1的倾倒；浮标本体1倾倒侧的相对侧的反推杆带动活塞32沿着反推套筒31向浮标的一端运动，反推套筒31外的海水进入反推套筒31内并在反推套筒31内流动，海水也经活塞32、反推杆对浮标本体1产生与倾倒方向相反的反作用力，以缓冲浮标本体1的倾倒；海水在反推套筒31内流动的过程中，海水推动水轮33转动，并进而带动发电机84发电，并将电能储存于电池组9中供给传感仪器等使用。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标，其特征在于，包括：
浮标本体，浮标本体上设置有传感仪器，浮标本体的四周侧壁等间距设置有多个第一铰链；
支撑架，支撑架环绕浮标本体布置，支撑架在竖直方向高于浮标本体的位置，支撑架上等间距设置有与第一铰链数量相同的第二铰链；
反推套筒，反推套筒的两端连通，反推套筒靠近浮标本体的一端经第二铰链铰接支撑架，反推套筒可相对于支撑架上下摆动；
活塞，活塞滑动连接于反推套筒内，活塞可相对于反推套筒作直线往复运动；
第一反推杆，第一反推杆的一端固定连接活塞；
第二反推杆，第二反推杆的一端经第一铰链铰接浮标本体，第二反推杆可相对于浮标本体上下摆动；
第一反推杆的另一端经第三铰链铰接第二反推杆的另一端，第一反推杆可相对于第二反推杆左右摆动；
水轮，位于反推套筒内部，水轮经水轮转轴转动连接反推套筒，水轮的转动方向与活塞直线往复运动方向平行；
浮体，浮体内部上端设置有发电舱和电池舱，浮体的下端设置与电池舱连通的传动孔；发电舱内设置有第一齿轮、第二齿轮、第一传动轴、第二传动轴、第一轴承、第二轴承和发电机；电池舱内设置有电池组，电池组电连接发电机；第一齿轮和第二齿轮垂直布置且二者相互啮合，第一齿轮同轴装配第一传动轴，第二齿轮同轴装配第二传动轴，第一传动轴经第一轴承装配连接于发电舱内，第二传动轴经第二轴承装配连接于发电舱内，第一传动轴的下端穿过传动孔，第一传动轴与传动孔之间设置有动密封组件，第二传动轴的一端连接发电机的转轴；
传动杆，传动杆的一端经万向节连接第一传动轴的下端，传动杆的另一端经万向节连接水轮转轴。
2.根据权利要求1所述的一种海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标，其特征在于：所述动密封组件包括上密封套、下密封套、密封环垫和水密封套；上密封套位于下密封套的上端，上密封套及下密封套一体成形，上密封套的外径大于下密封套的外径，传动孔与电池舱之间的部分设置为喇叭状开口，传动孔的上端边沿位置设置为装配平面，下密封套嵌套于传动孔内，上密封套的下端面贴合装配平面，下密封套与传动孔之间设置至少一个密封环垫，上密封套的下端面与装配平面之间设置至少一个密封环垫，上密封套及下密封套的中间位置设置为轴孔，轴孔内壁设置水密封套，水密封套内穿过第一传动轴，水密封套与第一传动轴动连接。
3.根据权利要求1所述的一种海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标，其特征在于：所述浮体还包括上盖板，所述浮体的上端设置有开口，所述开口分别与发电舱和电池舱贯通，所述开口密封连接上盖板。
4.根据权利要求1所述的一种海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标，其特征在于：所述第一传动轴包括第一上传动轴和第一下传动轴，第一齿轮同轴装配第一上传动轴，第一上传动轴经第一轴承装配连接于发电舱内，第一上传动轴的下端穿过传动孔，第一上传动轴与传动孔之间设置动密封组件，第一上传动轴的下端经联轴器连接第一下传动轴，传动杆的一端经万向节连接第一下传动轴的下端。
5.根据权利要求1所述的一种海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标，其特征在于：第二传动轴的一端经联轴器连接发电机的转轴。
6.根据权利要求1所述的一种海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标，其特征在于：反推套筒相对的两侧壁上均设置有轴承座，轴承座内设置第三轴承，水轮转轴的下端及上端均装配连接第三轴承。
7.根据权利要求1所述的一种海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标，其特征在于：所述传感仪器包括风速仪和风向仪，风速仪和风向仪位于浮标本体的顶端位置。
8.根据权利要求1所述的一种海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标，其特征在于：所述传感仪器包括摄像头，摄像头位于浮标本体的顶端位置。
9.根据权利要求1所述的一种海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标，其特征在于：所述传感仪器包括流速流向仪，流速流向仪位于浮标本体的底端位置。
10.根据权利要求1所述的一种海洋用漂浮藻类跟踪监测浮标，其特征在于：所述传感仪器包括水质监测仪，浮标本体的底端设置有网笼，水质监测仪位于网笼内部。
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