CN113525596A - 一种水声通信浮标用释放装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水声通信浮标用释放装置，包括浮力单元，包括浮体外壳，其内填充有浮体，所述浮体内中心处设有密封舱，所述密封舱内设有通信控制单元；缆绳释放单元；通信控制单元，所述通信控制单元包括控制及通讯电路板和通讯天线组件，所述控制及通讯电路板连接内置的电池，所述控制及通讯电路板连接通讯天线组件，所述电池、控制及通讯电路板和通讯天线组件之间均通过电线电连接。本发明克服现有技术缺点，通过使用4G+水声通讯+GPS的通讯方式以及特殊的绳索释放装置来实现浮漂只有在需要回收水下设备时才在可控状态下自动上浮，同时可以自动根据是否浮出水面调整释放绳索长度。
Description
技术领域
本发明涉及水声通信浮标技术领域，具体是指一种水声通信浮标用释放装置。
背景技术
随着人类对海洋资源的重视和海洋开发进程的加快，近年来，一系列应用于海洋研究、海底资源开发、海洋监测及军事等领域的海洋探测设备应运而生。
在现有海洋渔业、科研、生产作业场景中，人们经常会将这些装置或设备置于水底进行作业操作。为了防止水下设备、装置的丢失，方便操作人员能够定位并回收相关设备，人们经常需要在被置于水下的设备上使用绳子系上浮漂，使浮漂浮于水面上用以定位设备位置，以达到设备或装置防丢的目的。但是在使用过程存在以下问题：
传统的浮漂连接方式中，连接浮漂的绳索在设备被打捞之前会长时间悬浮在水域之中，会对水域内的生物以及生态造成危害。同时，连接浮漂的绳索经常远远大于实际水深，导致浮漂经常与所定位的设备距离比较远，且水面不必要的绳索较长，更是加剧了这种对生态的危害，另外，也造成搜寻到浮漂后再获取实际水下设备的过程中时间的浪费，因此亟待改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术缺点，提供一种水声通信浮标用释放装置，通过使用4G+水声通讯+GPS的通讯方式以及特殊的绳索释放装置来实现浮漂只有在需要回收水下设备时才在可控状态下自动上浮，同时可以自动根据是否浮出水面调整释放绳索长度。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种水声通信浮标用释放装置，包括：
浮力单元，包括浮体外壳，其内填充有浮体，所述浮体内中心处设有密封舱，所述密封舱内设有通信控制单元；
缆绳释放单元，所述缆绳释放单元固定在浮力单元下端，所述缆绳释放单元包括缆盘旋转支撑，所述缆盘旋转支撑包括固定在浮体外壳底部的缆绳释放单元外壳，及其内部两侧旋转部件，所述旋转部件固定连接缆盘边板，两侧所述缆盘边板之间设有缆绳辊，所述缆绳辊上缠绕有缆绳，所述缆绳的端部设有挂钩，所述缆绳释放单元外壳内顶部设有缆盘插销机构，所述缆盘插销机构用于固定缆盘边板；
通信控制单元，所述通信控制单元包括控制及通讯电路板和通讯天线组件，所述控制及通讯电路板连接内置的电池，所述控制及通讯电路板连接通讯天线组件，所述电池、控制及通讯电路板和通讯天线组件之间均通过电线电连接。
进一步的，所述旋转部件包括支撑套筒和缆盘转轴，所述支撑套筒和缆盘转轴之间通过轴承连接。
进一步的，一端所述缆盘转轴和缆绳释放单元外壳之间设有空腔，可拆手柄一端伸入空腔且和所述缆盘转轴端部卡接。
进一步的，所述通讯天线组件包括4G/GPS天线和水声通讯换能器。
进一步的，所述缆盘插销机构包括用于驱动的防水舵机，所述防水舵机电性连接控制及通讯电路板，所述防水舵机的输出轴端通过两个相互铰接的连杆连接止锁销，所述止锁销水平贯通滑动连接在滑轨块，所述滑轨块和防水舵机均固定在缆绳释放单元外壳内顶部，所述止锁销端部和缆盘边板相配合。
进一步的，所述止锁销一端设有销孔，且通过销轴铰接连杆，所述止锁销另一端的光轴尾部内设有弹簧伸缩顶端，所述缆盘边板沿其周向均匀设有若干个止锁长孔，所述止锁长孔和弹簧伸缩顶端相配合插接。
进一步的，所述密封舱顶部设有密封盖体，所述密封盖体和密封舱连接处设有O型密封圈，所述密封盖体顶部设有若干个供电线穿过的胶封穿线螺丝。
进一步的，所述通讯天线组件设置在浮体外壳顶部，所述浮体外壳顶部还设置有深度传感器，所述通讯天线组件和深度传感器的引出供电线的一端均设置有胶封穿线螺丝，所述深度传感器连接控制及通讯电路板。
为了保证整体产品的海下防腐以及密封性能，挂钩、缆盘旋转支撑中支撑零件及轴、缆盘插销机构中的插销及连杆、通讯天线组件中的支架部分均使用了316不锈钢材质；密封舱及胶封穿线螺丝、缆盘插销机构中的防水舵机主体使用了铝合金材质；缆盘边板、浮体外壳使用了工程塑料材质；主要零件均采用CNC加工制作。
操作人员使用手持或船端设备在设备附近水域水面发送指令，通讯天线组件中的水声通讯换能器接收到信息后可转送信息至控制及通讯电路板，由此来实现操作人员在水面至水下本装置的通讯。待装置浮出水面后会通过4G+GPS向操作人员端设备发送其准确的位置信息。
整体装置的释放是由自身浮力及装置下端的缆绳释放单元实现的。缆盘插销机构的具体结构，其由防水舵机、连杆、止锁销、滑轨块组成，动作时，防水舵机转动通过连杆使止锁销前后移动。系统通过控制缆盘插销机构前后移动止锁销，插入或退出缆盘边板的止锁长孔，来控制装置的上浮或停止，当止锁销插入缆盘边板时，缆盘会被止锁，所以缆绳不会释放，当止锁销退出缆盘边板时，装置会在浮力的作用下上浮，直至系统需要再次停止，止锁销再次插入缆盘边板。止锁销的插入或退出，是由系统结合深度传感器数据以及内部控制算法来判断是否释放或者停止，由此可以实现缆绳释放长度的相对准确控制。
缆盘插销机构的止锁销结构，其端头为弹簧销结构，当插销结构执行插入缆盘边板命令时，如果此时刚好止锁长孔没有对准止锁销，止锁销的弹簧会使止锁销前端暂时贴紧在缆盘边板侧表面，直至止锁长孔滑至止锁销位置时，止锁销前端会在弹簧作用下立即插入，以实现止锁。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明能够准确的帮助用户找回放置于水下的设备，同时在休眠状态缆绳会以缠绕形式使本发明悬停水水下设备之上，只有当需要进行动作时，才释放缆绳，对于绳索的长度也能较准确的控制，因此能够防止因缆绳长时间悬浮于整个深度的水域中，防止水面漂水不必要的绳索，防止或减轻对水域内造成的生态伤害，另外也由于对绳索长度的控制，基本上本发明的位置正下方就是需要被寻的设备位置，相较于传统浮漂，能够节省操作人员在找到浮漂后，再搜寻水下设备的时间。
附图说明
图1为本发明的本体组成的结构示意图。
图2为本发明中缆盘插销机构锁止状态的结构示意图。
图3为本发明中缆盘插销机构打开状态的结构示意图。
图4为本发明中止锁销的放大示意图。
图5为本发明中缆盘边板的正面结构示意图。
图6是本发明的电路功能图。
如图所示：1、挂钩；2、缆绳；3、缆盘旋转支撑；4、缆盘边板；5、缆盘插销机构；6、浮体外壳；7、浮体；8、密封舱；9、控制及通讯电路板；10、通讯天线组件；11、深度传感器；12、胶封穿线螺丝；13、O型密封圈；14、电线；15、电池；16、可拆手柄；17、防水舵机；18、连杆；19、止锁销；20、滑轨块；21、销孔；22、光轴尾部；23、弹簧伸缩顶端；24、止锁长孔。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。另外，术语“包括”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明在具体实施时，下面结合附图1-5对本发明做进一步的说明：
本发明本体的组成：
如图1所示，本发明本体包含三大部分，通信控制单元、浮力单元以及缆绳释放单元。
浮力单元，包括浮体外壳6，其内填充有浮体7，所述浮体7内中心处设有密封舱8，所述密封舱8内设有通信控制单元；
缆绳释放单元，所述缆绳释放单元固定在浮力单元下端，所述缆绳释放单元包括缆盘旋转支撑3，所述缆盘旋转支撑3包括固定在浮体外壳6底部的缆绳释放单元外壳，及其内部两侧旋转部件，所述旋转部件固定连接缆盘边板4，所述旋转部件包括支撑套筒和缆盘转轴，所述支撑套筒和缆盘转轴之间通过轴承连接，两侧所述缆盘边板4之间设有缆绳辊，所述缆绳辊上缠绕有缆绳2，所述缆绳2的端部设有挂钩1，所述缆绳释放单元外壳内顶部设有缆盘插销机构5，所述缆盘插销机构5用于固定缆盘边板4，一端所述缆盘转轴和缆绳释放单元外壳之间设有空腔，可拆手柄16一端伸入空腔且和所述缆盘转轴端部卡接，所述缆盘插销机构5包括用于驱动的防水舵机17，所述防水舵机17电性连接控制及通讯电路板9，所述防水舵机17的输出轴端通过两个相互铰接的连杆18连接止锁销19，所述止锁销19水平贯通滑动连接在滑轨块20，所述滑轨块20和防水舵机17均固定在缆绳释放单元外壳内顶部，所述止锁销19端部和缆盘边板4相配合，所述止锁销19一端设有销孔21，且通过销轴铰接连杆18，所述止锁销19另一端的光轴尾部22内设有弹簧伸缩顶端23，所述缆盘边板4沿其周向均匀设有若干个止锁长孔24，所述止锁长孔24和弹簧伸缩顶端23相配合插接；
通信控制单元，所述通讯天线组件10包括4G/GPS天线和水声通讯换能器，所述通信控制单元包括控制及通讯电路板9和通讯天线组件10，所述控制及通讯电路板9连接内置的电池15，所述控制及通讯电路板9连接通讯天线组件10，所述电池15、控制及通讯电路板9和通讯天线组件10之间均通过电线14电连接。
所述密封舱8顶部设有密封盖体，所述密封盖体和密封舱8连接处设有O型密封圈13，所述密封盖体顶部设有若干个供电线14穿过的胶封穿线螺丝12，所述通讯天线组件10设置在浮体外壳6顶部，所述浮体外壳6顶部还设置有深度传感器11，所述通讯天线组件10和深度传感器11的引出供电线14的一端均设置有胶封穿线螺丝12，所述深度传感器11连接控制及通讯电路板9。
本发明的安装使用及工作原理：
安装：如图1所示，本发明的缆绳末端具有一个挂钩1，使用时，将挂钩1与需要被寻的水下设备连接。在到达指定水域后，将本发明与需要被寻的水下设备一起投入水中，本发明会与设备一起在重力的作用下沉入水底。在水底期间，本发明将一直处于休眠状态。休眠期间缆盘插销机构5中的止锁销插在缆盘边板4，本发明受浮力和绳索的牵引，会一直悬停在需要被寻设备的上方，且露出的绳索相当短，不会造成对水下生态的影响。
唤醒：当需要找寻被沉入水下的设备时，操作人员需要在到达附近水域时，使用手持或船端设备通过水声通讯方式将信息发送至本发明处，本发明会利用自身的通讯天线组件10接收信息并转送至控制控制及通讯电路板9，系统会根据信息发出指令使缆盘插销机构5中的防水舵机转动，带动连杆，使机构中的止锁销从缆盘边板4中抽出，如图2的打开状态，此时缆盘将可以自由转动，在浮体7的作用下，本发明会受浮力向上漂浮，同时，绳索开始释放，并且深度传感器11会实时检测深度数据，当本发明浮出水面时，系统会根据深度数据结合算法判断浮出水面，系统会再次发出指令使缆盘插销机构5的止锁销再次插入缆盘边板4的止锁长孔，如图2的锁止状态，实现缆盘的锁紧，同时保证缆绳的释放长度刚好满足需要，如遇到水面上涨等情况，系统会根据深度传感器11数据继续适当释放缆绳，始终保持本发明浮于水面且缆绳长度最佳。同时，通过通讯天线组件10利用4G通讯以及GPS定位向操作人员发出本发明的具体位置信息。
回收及重置：操作人员通过定位信息找到本发明，并沿缆绳找到需要被寻设备并回收。本发明回收后需要做重置操作，通过指令使缆盘插销机构5处于打开状态，使用可拆手轮16摇动缆盘卷绕缆绳，直至恢复初始伸出长度。可拆手轮16在缆绳恢复初始伸出长度后，可将其摘下另做存储。
本发明克服传统绳索式的浮漂形式的水下装置防丢、寻回方法的缺陷，通过使用4G+水声通讯+GPS的通讯方式以及特殊的绳索释放装置来实现浮漂只有在需要回收水下设备时才在可控状态下自动上浮，同时可以自动根据是否浮出水面调整释放绳索长度，以此来解决绳索长时间悬浮以及释放绳索长度不可控的问题。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种水声通信浮标用释放装置，其特征在于，包括：
浮力单元，包括浮体外壳(6)，其内填充有浮体(7)，所述浮体(7)内中心处设有密封舱(8)，所述密封舱(8)内设有通信控制单元；
缆绳释放单元，所述缆绳释放单元固定在浮力单元下端，所述缆绳释放单元包括缆盘旋转支撑(3)，所述缆盘旋转支撑(3)包括固定在浮体外壳(6)底部的缆绳释放单元外壳，及其内部两侧旋转部件，所述旋转部件固定连接缆盘边板(4)，两侧所述缆盘边板(4)之间设有缆绳辊，所述缆绳辊上缠绕有缆绳(2)，所述缆绳(2)的端部设有挂钩(1)，所述缆绳释放单元外壳内顶部设有缆盘插销机构(5)，所述缆盘插销机构(5)用于固定缆盘边板(4)；
通信控制单元，所述通信控制单元包括控制及通讯电路板(9)和通讯天线组件(10)，所述控制及通讯电路板(9)连接内置的电池(15)，所述控制及通讯电路板(9)连接通讯天线组件(10)，所述电池(15)、控制及通讯电路板(9)和通讯天线组件(10)之间均通过电线(14)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种水声通信浮标用释放装置，其特征在于：所述旋转部件包括支撑套筒和缆盘转轴，所述支撑套筒和缆盘转轴之间通过轴承连接。
3.根据权利要求2所述的一种水声通信浮标用释放装置，其特征在于：一端所述缆盘转轴和缆绳释放单元外壳之间设有空腔，可拆手柄(16)一端伸入空腔且和所述缆盘转轴端部卡接。
4.根据权利要求1所述的一种水声通信浮标用释放装置，其特征在于：所述通讯天线组件(10)包括4G/GPS天线和水声通讯换能器。
5.根据权利要求1所述的一种水声通信浮标用释放装置，其特征在于：所述缆盘插销机构(5)包括用于驱动的防水舵机(17)，所述防水舵机(17)电性连接控制及通讯电路板(9)，所述防水舵机(17)的输出轴端通过两个相互铰接的连杆(18)连接止锁销(19)，所述止锁销(19)水平贯通滑动连接在滑轨块(20)，所述滑轨块(20)和防水舵机(17)均固定在缆绳释放单元外壳内顶部，所述止锁销(19)端部和缆盘边板(4)相配合。
6.根据权利要求5所述的一种水声通信浮标用释放装置，其特征在于：所述止锁销(19)一端设有销孔(21)，且通过销轴铰接连杆(18)，所述止锁销(19)另一端的光轴尾部(22)内设有弹簧伸缩顶端(23)，所述缆盘边板(4)沿其周向均匀设有若干个止锁长孔(24)，所述止锁长孔(24)和弹簧伸缩顶端(23)相配合插接。
7.根据权利要求1所述的一种水声通信浮标用释放装置，其特征在于：所述密封舱(8)顶部设有密封盖体，所述密封盖体和密封舱(8)连接处设有O型密封圈(13)，所述密封盖体顶部设有若干个供电线(14)穿过的胶封穿线螺丝(12)。
8.根据权利要求1所述的一种水声通信浮标用释放装置，其特征在于：所述通讯天线组件(10)设置在浮体外壳(6)顶部，所述浮体外壳(6)顶部还设置有深度传感器(11)，所述通讯天线组件(10)和深度传感器(11)的引出供电线(14)的一端均设置有胶封穿线螺丝(12)，所述深度传感器(11)连接控制及通讯电路板(9)。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110802572.1A CN113525596A (zh) | 2021-07-15 | 2021-07-15 | 一种水声通信浮标用释放装置 |
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| CN202110802572.1A CN113525596A (zh) | 2021-07-15 | 2021-07-15 | 一种水声通信浮标用释放装置 |
Publications (1)
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| CN (1) | CN113525596A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116062092A (zh) * | 2022-11-28 | 2023-05-05 | 深海技术科学太湖实验室 | 一种深海可远程操控的浮体锁紧释放装置及操作方法 |
-
2021
- 2021-07-15 CN CN202110802572.1A patent/CN113525596A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN116062092A (zh) * | 2022-11-28 | 2023-05-05 | 深海技术科学太湖实验室 | 一种深海可远程操控的浮体锁紧释放装置及操作方法 |
| CN116062092B (zh) * | 2022-11-28 | 2024-01-26 | 深海技术科学太湖实验室 | 一种深海可远程操控的浮体锁紧释放装置 |
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