CN112776945A - 一种海洋升降式浮标 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及海洋工程技术领域，且公开了一种海洋升降式浮标，该海洋升降式浮标，包括输气管，所述输气管的外侧卡接有连接柱，所述连接柱的外侧活动套接有转动杆，所述转动杆中部的外侧固定套接有风叶，所述转动杆通过主动轮与转轴传动连接，所述转动杆的外侧活动套接有蜗壳，所述连接柱通过螺栓与波形管传动连接。该海洋升降式浮标，通过洋流带动风叶转动，从而使得发电装置发电，通过导线使得铁芯产生与磁铁顶部相同的磁性，根据同性相斥的原理，波形管通过斥力膨胀，使得海洋升降式浮标内腔空间增大，继而使得浮标受到海水浮力增大，从而实现浮标漂浮与增加上浮力的目的，并代替了原有的液压系统，避免了液压油泄露的问题。

Description

一种海洋升降式浮标
技术领域
本发明涉及海洋工程技术领域，具体为一种海洋升降式浮标。
背景技术
海洋内部的资源丰富，探测浮标针对海洋底部的环境监测、数据记录，探测浮标通过壳体的收缩实现浮标下潜的功能，液压系统通过油管将油箱内部的液压油传输到油囊的内部，气压系统通过气管将气箱内部的气体传输给油囊的内部，通过液压系统与气压系统的配合控制油囊膨胀的大小从而控制浮标在海底的位置，当数据记录完毕后，膨胀油囊使得浮标上浮，在指定时间内上浮至海平面从而将数据传递给卫星。
但是探测浮标在下潜上浮的过程中存在一定的问题：
1、探测浮标一般下潜至海底100米的位置，海底100米处水压较大，探测浮标长时间的处于较大水压环境下，容易造成油囊破裂，油囊内部的液压油泄露，浮标失效无法使用，同时液压油一旦泄露，会污染海底环境。
2、浮标内腔的体积一定，盛放的液压油是一定量的，当探测浮标在海底100米左右位置时，其受到海水的压力较大，在浮标上浮的时候可能会出现浮力不够大的问题。
3、浮标需要在预定时间内上浮到海平面的上方将记录的信息传递给卫星，现有的探测浮标在一定的间隔时间内电池通电一次，使得探测浮标上浮到海平面上，而上浮时间往往受到海水流动的影响，工作效率较低。
4、探测浮标通过蓄电池供电，探测浮标不断上浮下潜，而探测浮标在上下浮动中不断消耗电量，直到电量耗尽后丢弃在海底，所以浮标的使用具有一定的时限，从而产生了资源浪费。
发明内容
针对探测浮标的不足，本发明提供了一种海洋升降式浮标，具备重复使用、不易泄露清洁、数值精准的优点，解决了资源浪费、液压油泄露污染、使用时间短问题。
本发明提供如下技术方案：一种海洋升降式浮标，包括壳体，所述壳体内部的顶部固定连接有真空泵，所述真空泵的一侧固定连接有气管，所述气管的底部卡接有气箱，所述气箱的底部卡接有三通管，所述三通管的底部卡接有输气管，所述输气管的外侧固定套接有连接柱，所述连接柱的外侧活动套接有转动杆，所述转动杆的外侧焊接有风叶，所述转动杆顶部的外侧固定套接有主动轮，所述主动轮与从动轮啮合，所述从动轮的内部固定套接有转轴，所述转轴的外侧活动连接有发电装置，所述转动杆的外侧活动套接有蜗壳，所述蜗壳包括进水口，所述进水口的一端固定连接有出水口，所述进水口包括进水上壳，所述进水上壳的底部焊接有进水壳体，所述进水壳体的底部焊接有进水下壳，所述出水口包括出水上壳，所述出水上壳的底部焊接有出水壳体，所述出水壳体的底部焊接有出水下壳，所述进水口内壁的底部固定连接有滑动装置一，所述滑动装置一包括滑轮一，所述滑轮一的外侧活动连接有拉绳一，所述拉绳一的一端固定连接有导流板，所述导流板的正面开设有凹槽且凹槽内部卡接有铰链一，所述铰链一包括限位板，所述限位板的一侧活动连接有旋转轴，所述旋转轴的外侧活动连接有固定板，所述滑动装置一的底部固定连接有弹性拉伸装置一，所述弹性拉伸装置一包括短杆一，所述短杆一的底部固定连接有弹簧一，所述弹簧一的底部固定连接有长杆一，所述出水口内壁的底部固定连接有滑动装置二，所述滑动装置二包括滑轮二，所述滑轮二的外侧活动连接有拉绳二，所述拉绳二的一端固定连接有弧形导流板，所述弧形导流板的正面开设有凹槽且凹槽内部卡接有铰链二，所述滑动装置二的底部固定连接有弹性拉伸装置二，所述弹性拉伸装置二包括短杆二，所述短杆二的底部固定连接有弹簧二，所述弹簧二的底部固定连接有滑块，所述连接柱底部的外侧通过螺栓与波形管传动连接，所述波形管内壁的顶部固定连接有铁芯，所述波形管内壁的底部固定连接有磁铁，所述波形管的底部固定连接有滑轨。
优选的，所述发电装置包括箱体，所述箱体内壁的一侧固定连接有N级磁石，所述箱体内壁的另一侧固定连接有S级磁石，所述转轴的外侧固定套接有线圈，所述线圈底部的外侧固定套接有铜环，所述铜环的一侧放置有电刷，所述电刷的一侧固定连接有导线，所述铁芯的外侧缠绕有导线。
优选的，所述出水下壳一侧的底部开设有矩形孔，所述进水口的半径小于出水口，所述出水口的内部放置有配重块，所述进水口的质量小于出水口的质量。
优选的，所述导流板通过限位板与固定板传动连接，所述进水壳体的内壁卡接有固定板。
优选的，所述短杆一通过弹簧一与长杆一传动连接，所述导流板通过拉绳一与短杆一传动连接。
优选的，所述弧形导流板的形状为弧形，所述弧形导流板的形状与出水口的形状相互适配。
优选的，所述波形管顶部固定连接有输气管，所述波形管顶部内壁的两侧开设有网孔。
优选的，所述滑轨为圆形，所述滑轨的一侧活动连接有长杆一，所述滑轨的另一侧活动连接有滑块。
与探测浮标对比，本发明具备以下有益效果：
1、该海洋升降式浮标，通过洋流带动风叶转动，从而使得发电装置发电，通过导线使得铁芯产生与磁铁顶部相同的磁性，根据同性相斥的原理，波形管通过斥力膨胀，使得海洋升降式浮标内腔空间增大，继而使得浮标受到海水浮力增大，从而实现浮标漂浮与增加上浮力的目的，并代替了原有的液压系统，避免了液压油泄露的问题。
2、该海洋升降式浮标，弹性拉伸装置一、弹性拉伸装置二与波形管同步拉伸，从而控制滑动装置一、滑动装置二的转动角度，出水口的半径大于进水口的半径，使得蜗壳内部静压小，洋流进入蜗壳内部的过程中动能损失较小，通过滑动装置一使得进水口管口的缩小，从而加快洋流在进水口内部的速度，使得风叶能够获得较大的动能，从而加快风叶的转速，使得铁芯的磁性不断增大，从而快速的膨胀波形管，减少了波形管膨胀的时间，从而在同一时间内，可以测量多组数据，从而增强了数据的精准性。
3、该海洋升降式浮标，海平面的波浪较大，通过减小浮标的长度来降低浮标的重心，从而使得浮标的稳心始终在重心的上方，使得浮标更加稳定，通过风叶将洋流内部的能量转化为动力能，通过发电装置将动能转化为电能，通过铁芯将动能转化为磁能，通过铁芯与磁铁将磁能转化为斥力，海底始终有洋流，所以浮标可以循环使用，延长了浮标的使用时间。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明图1中A-A截面展示图；
图3为本发明发电装置的剖视图；
图4为本发明动力系统的爆炸图；
图5为本发明蜗壳的剖视图；
图6为本发明蜗壳的爆炸图；
图7为本发明滑动装置一的爆炸图；
图8为本发明铰链一的爆炸图；
图9为本发明滑动装置二的爆炸图。
图中：1、壳体；2、真空泵；3、气管；4、气箱；5、三通管；6、输气管；7、连接柱；8、转动杆；9、风叶；10、主动轮；11、从动轮；12、转轴；13、发电装置；131、箱体；132、N级磁石；133、S级磁石；134、线圈；135、铜环；136、电刷；137、导线；14、蜗壳；141、进水口；1411、进水上壳；1412、进水壳体；1413、进水下壳；142、出水口；1421、出水上壳；1422、出水壳体；1423、出水下壳；15、滑动装置一；151、滑轮一；152、拉绳一；153、导流板；154、铰链一；1541、限位板；1542、旋转轴；1543、固定板；16、弹性拉伸装置一；161、短杆一；162、弹簧一；163、长杆一；17、滑动装置二；171、滑轮二；172、拉绳二；173、弧形导流板；174、铰链二；18、弹性拉伸装置二；181、短杆二；182、弹簧二；183、滑块；19、波形管；20、铁芯；21、磁铁；22、滑轨。
具体实施方式
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-9，一种海洋升降式浮标，包括壳体1，壳体1内部的顶部固定连接有真空泵2，真空泵2的一侧固定连接有气管3，气管3的底部卡接有气箱4，气箱4的底部卡接有三通管5，三通管5的底部卡接有输气管6，输气管6的外侧固定套接有连接柱7，连接柱7的外侧活动套接有转动杆8，转动杆8的外侧焊接有风叶9，转动杆8顶部的外侧固定套接有主动轮10，主动轮10与从动轮11啮合，从动轮11的内部固定套接有转轴12，转轴12的外侧活动连接有发电装置13，转动杆8的外侧活动套接有蜗壳14，蜗壳14包括进水口141，进水口141的一端固定连接有出水口142，进水口141包括进水上壳1411，进水上壳1411的底部焊接有进水壳体1412，进水壳体1412的底部焊接有进水下壳1413，出水口142包括出水上壳1421，出水上壳1421的底部焊接有出水壳体1422，出水壳体1422的底部焊接有出水下壳1423，进水口141内壁的底部固定连接有滑动装置一15，滑动装置一15包括滑轮一151，滑轮一151的外侧活动连接有拉绳一152，拉绳一152的一端固定连接有导流板153，导流板153的正面开设有凹槽且凹槽内部卡接有铰链一154，铰链一154包括限位板1541，限位板1541的一侧活动连接有旋转轴1542，旋转轴1542的外侧活动连接有固定板1543，滑动装置一15的底部固定连接有弹性拉伸装置一16，弹性拉伸装置一16包括短杆一161，短杆一161的底部固定连接有弹簧一162，弹簧一162的底部固定连接有长杆一163，出水口142内壁的底部固定连接有滑动装置二17，滑动装置二17包括滑轮二171，滑轮二171的外侧活动连接有拉绳二172，拉绳二172的一端固定连接有弧形导流板173，弧形导流板173的正面开设有凹槽且凹槽内部卡接有铰链二174，滑动装置二17的底部固定连接有弹性拉伸装置二18，弹性拉伸装置二18包括短杆二181，短杆二181的底部固定连接有弹簧二182，弹簧二182的底部固定连接有滑块183，连接柱7底部的外侧通过螺栓与波形管19传动连接，波形管19内壁的顶部固定连接有铁芯20，波形管19内壁的底部固定连接有磁铁21，波形管19的底部固定连接有滑轨22。
其中，发电装置13包括箱体131，箱体131内壁的一侧固定连接有N级磁石132，箱体131内壁的另一侧固定连接有S级磁石133，通过箱体131与N级磁石132产生一个磁场，转轴12的外侧固定套接有线圈134，线圈134随着风叶9转动切割磁感线产生电流，线圈134底部的外侧固定套接有铜环135，铜环135的一侧放置有电刷136，电刷136的一侧固定连接有导线137，铁芯20的外侧缠绕有导线137，通过导线137的电流使得铁芯20的外侧产生磁力。
其中，出水下壳1423一侧的底部开设有矩形孔，通过矩形孔排出蜗壳14内部的洋流，进水口141的半径小于出水口142，减小蜗壳14内部的静压，使得洋流在蜗壳14内部损耗的动能最小，使得风叶9能够获得更多的动能，出水口142的内部放置有配重块，进水口141的质量小于出水口142的质量，进水口141转动速度大于出水口142，当蜗壳14遇到不同方向的洋流时，进水口141始终成为进水的地方。
其中，导流板153通过限位板1541与固定板1543传动连接，进水壳体1412的内壁卡接有固定板1543，导流板153可以在进水口141内部转动，从而改变进水口141的管口宽度，可以改变进水口141内部水流速度。
其中，短杆一161通过弹簧一162与长杆一163传动连接，导流板153通过拉绳一152与短杆一161传动连接，通过弹性拉伸装置一16的拉伸控制导流板153转动的角度，可以适配海底不同深度，保证铁芯20的磁性大小，从而避免浮标的浮力不够的问题。
其中，弧形导流板173的形状为弧形，弧形导流板173的形状与出水口142的形状相互适配，弧形导流板173加快经过风叶9之后的水流速度，使得风叶9后方流速大于前方流速，产生一个负压带动风叶9转动，充分利用洋流内部的动能。
其中，波形管19顶部固定连接有输气管6，波形管19顶部内壁的两侧开设有网孔，使得气箱4内部的气体进入波形管19的内部。
其中，滑轨22为圆形，滑轨22的一侧活动连接有长杆一163，滑轨22的另一侧活动连接有滑块183，弹性拉伸装置一16、弹性拉伸装置二18跟着蜗壳14一起转动，弹性拉伸装置一16与弹性拉伸装置二18关于滑轨22的圆心对称，使得蜗壳14转动时，浮标不会倾斜，保证浮标的稳定。
工作原理，首先通过真空泵2将壳体1内部的气体抽入气箱4的内部，输气管6底部的电磁阀保持关闭状态，将浮标投放到海面上，通过浮标自身的重力下潜，此时波形管19是收缩状态，滑动装置一15与滑动装置二17没有移动，蜗壳14如果不与洋流处于同一方向，通过洋流的力，使得蜗壳14转动，因为进水口141的质量小于出水口142的质量，进水口141转动到朝着洋流的方向，洋流从进水口141进入，带动风叶9转动，因为出水口142的宽度大于进水口141，风叶9消耗了洋流的动能，所以出水口142的洋流速度较慢，然而出水口142下方洋流的速度远远大于出水口142内部的洋流，根据洋流速度越快水压越小使得出水口142内部与出水口142外侧产生负压，出水口142内部的洋流从矩形孔中排出，风叶9带动转动杆8转动从而带动主动轮10转动，主动轮10与从动轮11啮合，所以转轴12转动，转轴12在N级磁石132与S级磁石133之间带动线圈134切割磁感线，使得导线137带有电能，根据电生磁的定理，铁芯20产生磁力，铁芯20的底部为N级且磁铁21的顶部为N级，根据同性相斥的原理，铁芯20与磁铁21产生斥力使得波形管19膨胀，带动长杆一163向下运动从而拉伸弹簧一162，使得短杆一161向下运动，弹簧一162消耗部分长杆一163的拉力，从而保证导流板153的转动角度不会太大，此时为下浅的状态，洋流的速度随着海底深度的增加而减少，导流板153不断地转动从而缩小进水口141加快洋流的速度，使得风叶9的转速不断加快，从而加快线圈134的转速，从而使得导线137的电力增强，从而增强了铁芯20的磁力，使得铁芯20与磁铁21之间的斥力不断增大，保证波形管19不断增大，当到达指定深度时，浮力等于重力，浮标漂浮，同一深度的海底洋流速度一样，此时铁芯20与磁铁21斥力不变，从而使得浮标保持漂浮状态，记录海底数据；当浮标需要上浮的时候，输气管6底部的电磁阀开启，波形管19内部的气压小于气箱4内部的气压，使得波形管19增大，此时导流板153继续转动缩小进水口141的进口，从而加快进水口141内部洋流的速度，使得波形管19迅速膨胀到最大体积，波形管19的内部充满了气体，此时浮力大于重力浮标上浮。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种海洋升降式浮标，包括壳体(1)，其特征在于：所述壳体(1)内部的顶部固定连接有真空泵(2)，所述真空泵(2)的一侧固定连接有气管(3)，所述气管(3)的底部卡接有气箱(4)，所述气箱(4)的底部卡接有三通管(5)，所述三通管(5)的底部卡接有输气管(6)，所述输气管(6)的外侧固定套接有连接柱(7)，所述连接柱(7)的外侧活动套接有转动杆(8)，所述转动杆(8)的外侧焊接有风叶(9)，所述转动杆(8)顶部的外侧固定套接有主动轮(10)，所述主动轮(10)与从动轮(11)啮合，所述从动轮(11)的内部固定套接有转轴(12)，所述转轴(12)的外侧活动连接有发电装置(13)，所述转动杆(8)的外侧活动套接有蜗壳(14)，所述蜗壳(14)包括进水口(141)，所述进水口(141)的一端固定连接有出水口(142)，所述进水口(141)包括进水上壳(1411)，所述进水上壳(1411)的底部焊接有进水壳体(1412)，所述进水壳体(1412)的底部焊接有进水下壳(1413)，所述出水口(142)包括出水上壳(1421)，所述出水上壳(1421)的底部焊接有出水壳体(1422)，所述出水壳体(1422)的底部焊接有出水下壳(1423)，所述进水口(141)内壁的底部固定连接有滑动装置一(15)，所述滑动装置一(15)包括滑轮一(151)，所述滑轮一(151)的外侧活动连接有拉绳一(152)，所述拉绳一(152)的一端固定连接有导流板(153)，所述导流板(153)的正面开设有凹槽且凹槽内部卡接有铰链一(154)，所述铰链一(154)包括限位板(1541)，所述限位板(1541)的一侧活动连接有旋转轴(1542)，所述旋转轴(1542)的外侧活动连接有固定板(1543)，所述滑动装置一(15)的底部固定连接有弹性拉伸装置一(16)，所述弹性拉伸装置一(16)包括短杆一(161)，所述短杆一(161)的底部固定连接有弹簧一(162)，所述弹簧一(162)的底部固定连接有长杆一(163)，所述出水口(142)内壁的底部固定连接有滑动装置二(17)，所述滑动装置二(17)包括滑轮二(171)，所述滑轮二(171)的外侧活动连接有拉绳二(172)，所述拉绳二(172)的一端固定连接有弧形导流板(173)，所述弧形导流板(173)的正面开设有凹槽且凹槽内部卡接有铰链二(174)，所述滑动装置二(17)的底部固定连接有弹性拉伸装置二(18)，所述弹性拉伸装置二(18)包括短杆二(181)，所述短杆二(181)的底部固定连接有弹簧二(182)，所述弹簧二(182)的底部固定连接有滑块(183)，所述连接柱(7)底部的外侧通过螺栓与波形管(19)传动连接，所述波形管(19)内壁的顶部固定连接有铁芯(20)，所述波形管(19)内壁的底部固定连接有磁铁(21)，所述波形管(19)的底部固定连接有滑轨(22)。
2.根据权利要求1所述的一种海洋升降式浮标，其特征在于：所述发电装置(13)包括箱体(131)，所述箱体(131)内壁的一侧固定连接有N级磁石(132)，所述箱体(131)内壁的另一侧固定连接有S级磁石(133)，所述转轴(12)的外侧固定套接有线圈(134)，所述线圈(134)底部的外侧固定套接有铜环(135)，所述铜环(135)的一侧放置有电刷(136)，所述电刷(136)的一侧固定连接有导线(137)，所述铁芯(20)的外侧缠绕有导线(137)。
3.根据权利要求1所述的一种海洋升降式浮标，其特征在于：所述出水下壳(1423)一侧的底部开设有矩形孔，所述进水口(141)的半径小于出水口(142)，所述出水口(142)的内部放置有配重块，所述进水口(141)的质量小于出水口(142)的质量。
4.根据权利要求1所述的一种海洋升降式浮标，其特征在于：所述导流板(153)通过限位板(1541)与固定板(1543)传动连接，所述进水壳体(1412)的内壁卡接有固定板(1543)。
5.根据权利要求1所述的一种海洋升降式浮标，其特征在于：所述短杆一(161)通过弹簧一(162)与长杆一(163)传动连接，所述导流板(153)通过拉绳一(152)与短杆一(161)传动连接。
6.根据权利要求1所述的一种海洋升降式浮标，其特征在于：所述弧形导流板(173)的形状为弧形，所述弧形导流板(173)的形状与出水口(142)的形状相互适配。
7.根据权利要求1所述的一种海洋升降式浮标，其特征在于：所述波形管(19)顶部固定连接有输气管(6)，所述波形管(19)顶部内壁的两侧开设有网孔。
8.根据权利要求1所述的一种海洋升降式浮标，其特征在于：所述滑轨(22)为圆形，所述滑轨(22)的一侧活动连接有长杆一(163)，所述滑轨(22)的另一侧活动连接有滑块(183)。
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CN114002000A (zh) * 2021-09-30 2022-02-01 中建华宸(海南)建设集团有限公司 一种用于深海的移动勘探装置
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