CN115027643A - 一种海洋观测装置海面回收用烟雾定位装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种海洋观测装置海面回收用烟雾定位装置及其工作方法，包括耐压舱以及其设置在其内部的隔热筒，耐压舱的外部套装有可拆卸浮力块，通过本发明的技术方案，装置的触发机构采用静水压力变化触发，机械简单结构可靠，无需额外接收设备，定位烟雾可通过眼睛直接观察，具有成本低、故障少、使用简便的特点；采用整体密封配合螺旋细管连通出口设计，药剂持续反应放出的高热烟雾释放喷出海面向空气扩散，不受涌起海水影响，可在复杂海况下可靠使用；作为现有卫星信标的补充，持续喷出的烟雾提高了目标物的实时追溯性，有效解决了复杂海况下有限范围内快速定位搜寻海面装置的难题；结构设计合理，工作过程稳定，具有较高的科学和商业价值。

Description

一种海洋观测装置海面回收用烟雾定位装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及海洋定位装置技术领域，具体而言，特别涉及一种海洋观测装置海面回收用烟雾定位装置及其工作方法。

背景技术

海洋不仅孕育了人类赖以生存的气候环境、自然循环，而且赐予了人类可持续发展的丰富资源、广阔空间。随着人类认识和开发的逐步深入，海洋的重要性日益凸显，海洋工程和海洋能源开发正在快速发展，对海洋数据的需求也越来越多样化。

海洋观测以获取海洋或海底特定地区的时间序列数据信息为目标，是服务海洋科学研究和海洋资源开发的基础。“原位、自动、智能化”是海洋观测的发展方向，这就需要向海洋中投放各种传感器设备以实现探测目标，设备回收时水面快速定位搜寻是其中的重要一环。

卫星信标是目前水面设备搜寻最常用的定位装置。其原理是信标与观测设备连接一同释放，天线出水后通过卫星定位获取信标位置，根据定位找到信标也就找到了观测设备。然而，面对海面起伏不定、设备露出部分小、位置随海流移动、定位信号弱、信息更新不及时等情况时，往往会出现“就在附近，却视而不见、寻而不得”的窘境，只能靠大量作业人员多角度、长时间视觉搜寻，大大影响了工作效率和船时成本。

烟雾定位具有“范围广、连续性好、肉眼可追寻”等特点，广泛运用于野外探险、紧急搜救和军事等，我国古代就有著名的“烽火狼烟”传递敌人来犯信息的记载。针对海洋观测装置海面回收过程中的快速定位搜寻问题，提供一种基于视觉烟雾的定位装置作为卫星信标的补充，以期达到复杂海况下有限范围内快速肉眼定位搜寻海面装置的目的。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种海洋观测装置海面回收用烟雾定位装置及其工作方法, 配合卫星信标使用，以解决复杂海况下、有限范围内肉眼快速搜寻海面设备的问题。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种海洋观测装置海面回收用烟雾定位装置，包括耐压舱以及其设置在其内部的隔热筒，耐压舱的外部套装有可拆卸浮力块，耐压舱为内部中空的圆柱形带盖金属筒，包括耐压舱体和其顶部的耐压舱盖，所述耐压舱体为内部中空、上端开口的长圆柱形结构，下端面中心设有用于固定连接绳的吊耳，下端面偏离中心处通过螺纹通孔安装的锁闭式单向气阀，耐压舱体舱内靠近上端开口处设有限制耐压舱盖向下移动的限位台阶，耐压舱体的舱外靠近上端开口处设有可拆卸浮力块位置固定的凸起，上端开口处设有销耳，并安装有弹簧和限位轴销；

所述耐压舱盖为内部中空、下端开口的短圆柱型结构，上端面中心设有用于固定连接绳的吊耳，上端面外侧设有一圈可被限位轴销卡住的凸出限位台阶，耐压舱盖的侧面设有密封凹槽，耐压舱盖内部安装有环形磁铁，密封凹槽中安装有O型圈，耐压舱体和耐压舱盖同轴配合通过压缩O型圈实现整体耐压与密封；

所述隔热筒包括隔热筒体和其顶部的隔热端盖，隔热筒体为内部中空、上端开口的长圆柱形结构，内部放置烟雾药剂，上端开口处设有螺纹与隔热端盖连接密封，所述隔热端盖的端面中心设有通孔并且连接有向上螺旋盘绕的不锈钢空心细管，隔热端盖的侧面设有螺纹与隔热筒体连接实现密封，隔热端盖的下端面设有可拆卸的圆柱形电池座，电池座的底面设有金属凸起触点并连接有电阻丝一端，电阻丝埋设于烟雾药剂表层内部，电池座内部装有的电池负极与电阻丝另一端连接，电池正极向下同轴安装在电池座内可上下移动。

作为优选方案，可拆卸浮力块的材质为耐高压浮力材料，采用瓣式对扣结构，通过螺丝或不锈钢抱箍固定。

作为优选方案，隔热筒体和隔热端盖的材质为不透气隔热材料，隔热筒体的内部放置包括烟雾药剂和电阻丝。

作为优选方案，烟雾药剂采用不溶于水的橙红色有机颜料与发烟剂配比而成，一种发烟剂化学反应公式为：24KNO₃+5C₆H₁₂O₆==加热==12K₂CO₃+12N₂↑+30H₂O+18CO₂↑。

作为优选方案，所述电阻丝上设置有干簧管或延时芯片作为替代触发机构。

一种海洋观测装置海面回收用烟雾定位装置的工作方法,具体包括以下步骤：

步骤（1）：按照上述连接将装置组装，电池受磁铁吸引在电池座内上移保持电池正极与金属凸起触点不接触，烟雾药剂不被引燃；

步骤（2）：推动轴销压缩弹簧，通过锁闭式单向气阀向装置内部充入适当干燥气体加压，耐压舱盖受压差推动向上平移被轴销阻挡限位；

步骤（3）：用连接绳将耐压舱盖、耐压舱体和需回收设备连接，装置随回收设备和卫星信标一同布放入水；随着装置下沉，外部静水压力逐渐增加超过内部气压，耐压舱盖在压差作用下向下移动被限位台阶阻挡，轴销被弹簧弹力推动向两侧移动不再限制耐压舱盖；

步骤（4）：长期观测结束后，装置随观测设备释放上浮至水面，期间外部静水压力逐渐减小直至小于装置内部气压；密封舱盖被内外压差推动自动打开，环形磁铁随之弹出不再吸引电池，电池受重力下落，正极与金属凸起触点接触，电路接通电阻丝发热引燃烟雾药剂，高热有色烟雾通过螺旋管释放进入大气中；

步骤（5）：作业船通过装置布放时的坐标结合卫星信标返回坐标，到达装置所在大致海域范围，通过肉眼搜寻海面烟雾信号追踪找到设备回收即可。

本发明由于采用了以上技术方案，与现有技术相比使其具有以下有益效果：（1）本发明装置的触发机构采用静水压力变化触发，机械简单结构可靠，无需额外接收设备，定位烟雾可通过眼睛直接观察，具有成本低、故障少、使用简便的特点。

（2）本发明装置采用整体密封配合螺旋细管连通出口设计，药剂持续反应放出的高热烟雾释放喷出海面向空气扩散，不受涌起海水影响，可在复杂海况下可靠使用。

（3）本发明装置作为现有卫星信标的补充，弥补了复杂海况下卫星信标信号易受干扰、位置更新不及时、动态追溯困难、肉眼不便于发现等缺点，持续喷出的烟雾提高了目标物的实时追溯性，有效解决了复杂海况下有限范围内快速定位搜寻海面装置的难题。

（4）本发明结构设计合理，工作过程稳定，具有较高的科学和商业价值。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的半剖结构示意图；

图3是本发明的耐压舱体结构示意图；

图4是本发明的隔热筒体结构示意图；

图5是本发明的隔热端盖结构示意图；

图6是本发明的耐压舱盖结构示意图；

图7和图8是本发明的自动触发过程示意图；

图9是本发明的使用情景示意图；

图10是本发明触发机构的等效替代电路（左：常闭型干簧管，右延时芯片）。

其中，图1至图6中附图标记与部件之间的对应关系为：

1浮力块，2耐压舱体，21吊耳，22单向气阀，23限位台阶，24限位凸起，25弹簧，26轴销，3隔热筒体，31密封螺纹，32发烟剂，4隔热端盖，41通孔，42螺旋金属管，43密封螺纹，44电池固定架，45金属触点，46电池，5耐压舱盖，51吊耳，52限位台阶，53密封凹槽，54O型圈，55环形磁铁。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面结合图1至图3对本发明的实施例的海洋观测装置海面回收用烟雾定位装置及其工作方法进行具体说明。

如图1、图2所示，本发明提出了一种海洋观测装置海面回收用烟雾定位装置，所述的装置与观测设备相连，回收时上浮至水面自动触发，通过产生持续高温烟雾向高空扩散实现复杂海况下、有限范围内肉眼快速搜寻定位的功能。如图1和图2所示，包括耐压舱以及其设置在其内部的隔热筒，耐压舱的外部套装有可拆卸浮力块1，耐压舱为内部中空的圆柱形带盖金属筒，包括耐压舱体2和其顶部的耐压舱盖5，如图3所示，所述耐压舱体2为内部中空、上端开口的长圆柱形结构，下端面中心设有用于固定连接绳的吊耳21，下端面偏离中心处通过螺纹通孔安装的锁闭式单向气阀22，耐压舱体2舱内靠近上端开口处设有限制耐压舱盖5向下移动的限位台阶23，耐压舱体2的舱外靠近上端开口处设有可拆卸浮力块1位置固定的凸起24，上端开口处设有销耳，并安装有弹簧25和限位轴销26；

如图6所示，所述耐压舱盖5为内部中空、下端开口的短圆柱型结构，上端面中心设有用于固定连接绳的吊耳51，上端面外侧设有一圈可被限位轴销26卡住的凸出限位台阶52，耐压舱盖5的侧面设有密封凹槽53，耐压舱盖5内部安装有环形磁铁55，密封凹槽53中安装有O型圈54，耐压舱体2和耐压舱盖5同轴配合通过压缩O型圈54实现整体耐压与密封；

所述隔热筒包括隔热筒体3和其顶部的隔热端盖4，如图4所示，隔热筒体3为内部中空、上端开口的长圆柱形结构，内部放置烟雾药剂32，上端开口处设有螺纹31与隔热端盖4连接密封，所述隔热端盖4的端面中心设有通孔41并且连接有向上螺旋盘绕的不锈钢空心细管42，所述的触发机构由下放和回收过程中静水压力变化自动触发，所述的螺旋盘绕的不锈钢细管增加了连通通道长度，当设备上浮至水面耐压舱盖打开时，由于隔热筒为密闭空间仅通过螺旋管与外部连通，在气压和液体表面张力的综合作用下能够保证一定时间内波浪涌起的外部海水不会进入筒体内部影响烟雾药剂正常触发。如图5所示，隔热端盖4的侧面设有螺纹43与隔热筒体3连接实现密封，隔热端盖4的下端面设有可拆卸的圆柱形电池座44，电池座44的底面设有金属凸起触点45并连接有电阻丝47一端，电阻丝47埋设于烟雾药剂32表层内部，电池座44内部装有的电池46负极与电阻丝47另一端连接，电池46正极向下同轴安装在电池座44内可上下移动，当电池46正极与金属凸起触点接触时电路接通，电阻丝发热将烟雾药剂点燃，燃烧放出的高热可使发烟反应持续进行。结合附图其驱动过程如下：布放前推动轴销压缩弹簧，通过锁闭式单向气阀向装置内部注入适当气体加压，耐压舱盖受压差推动向上平移被轴销阻挡限位。此时，电池受磁铁吸引在电池座内上移保持电池正极与金属凸起触点不接触，烟雾药剂不被引燃。所述的装置下水后静水压力逐渐增加超过内部气压，耐压舱盖向下移动被限位台阶阻挡，轴销被弹簧弹力推动向两侧移动不再限制耐压舱盖。装置回收上浮至水面，外部静水压力小于内部气压，耐压舱盖被压差推动弹出，环形磁铁随之弹出不再吸引电池，电池受重力下落正极与金属凸起触点接触，电路接通电阻丝发热引燃烟雾药剂。药剂持续反应同时放出热量，内部生成高温烟雾从隔热端盖中心通孔41经螺旋盘绕的不锈钢细管42快速逸出到空气中并向大气中扩散，达到烟雾视觉定位的目的。

可拆卸浮力块1的材质为耐高压浮力材料，采用瓣式对扣结构，通过螺丝或不锈钢抱箍固定。装置整体重心靠下、浮心靠上，整体可漂浮于水面，无外力干扰时姿态保持向上。若回收设备具有水中姿态稳定向上的特性，可去掉装置浮力块直接固定在回收设备上使用。

隔热筒体3和隔热端盖4的材质为不透气隔热材料，隔热筒体3的内部放置包括烟雾药剂和电阻丝。

烟雾药剂32采用不溶于水的橙红色有机颜料与发烟剂配比而成，一种发烟剂化学反应公式为：24KNO₃+5C₆H₁₂O₆==加热==12K₂CO₃+12N₂↑+30H₂O+18CO₂↑。

如图10所示，所述电阻丝47上设置有干簧管或延时芯片作为触发机构，干簧管等器件方案替代控制电路开闭，或增加延时芯片，延迟装置出水后烟雾触发时间，使调查船有足够的时间到达设备位置附近。

一种海洋观测装置海面回收用烟雾定位装置的工作方法,其特征在于, 如图7至图9所示，具体包括以下步骤：

步骤（1）：烟雾定位按照上述连接将装置组装，电池受磁铁吸引在电池座内上移保持电池正极与金属凸起触点不接触，烟雾药剂不被引燃；

步骤（2）：推动轴销压缩弹簧，通过锁闭式单向气阀向装置内部充入适当干燥气体加压，耐压舱盖受压差推动向上平移被轴销阻挡限位；

步骤（3）：用连接绳将耐压舱盖、耐压舱体和需回收设备连接，装置随回收设备和卫星信标一同布放入水；随着装置下沉，外部静水压力逐渐增加超过内部气压，耐压舱盖在压差作用下向下移动被限位台阶阻挡，轴销被弹簧弹力推动向两侧移动不再限制耐压舱盖；

步骤（4）：长期观测结束后，装置随观测设备释放上浮至水面，期间外部静水压力逐渐减小直至小于装置内部气压；密封舱盖被内外压差推动自动打开，环形磁铁随之弹出不再吸引电池，电池受重力下落，正极与金属凸起触点接触，电路接通电阻丝发热引燃烟雾药剂，高热有色烟雾通过螺旋管释放进入大气中；

步骤（5）：作业船通过装置布放时的坐标结合卫星信标返回坐标，到达装置所在大致海域范围，通过肉眼搜寻海面烟雾信号追踪找到设备回收即可。

在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”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；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种海洋观测装置海面回收用烟雾定位装置，包括耐压舱以及其设置在其内部的隔热筒，其特征在于,所述耐压舱的外部套装有可拆卸浮力块（1），耐压舱为内部中空的圆柱形带盖金属筒，包括耐压舱体（2）和其顶部的耐压舱盖（5），所述耐压舱体（2）为内部中空、上端开口的长圆柱形结构，下端面中心设有用于固定连接绳的吊耳（21），下端面偏离中心处通过螺纹通孔安装的锁闭式单向气阀（22），耐压舱体（2）舱内靠近上端开口处设有限制耐压舱盖（5）向下移动的限位台阶（23），耐压舱体（2）的舱外靠近上端开口处设有可拆卸浮力块（1）位置固定的凸起（24），上端开口处设有销耳，并安装有弹簧（25）和限位轴销（26）；

所述耐压舱盖（5）为内部中空、下端开口的短圆柱型结构，上端面中心设有用于固定连接绳的吊耳（51），上端面外侧设有一圈可被限位轴销（26）卡住的凸出限位台阶（52），耐压舱盖（5）的侧面设有密封凹槽（53），耐压舱盖（5）内部安装有环形磁铁（55），密封凹槽（53）中安装有O型圈（54），耐压舱体（2）和耐压舱盖（5）同轴配合通过压缩O型圈（54）实现整体耐压与密封；

所述隔热筒包括隔热筒体（3）和其顶部的隔热端盖（4），隔热筒体（3）为内部中空、上端开口的长圆柱形结构，内部放置烟雾药剂（32），上端开口处设有螺纹（31）与隔热端盖（4）连接密封，所述隔热端盖（4）的端面中心设有通孔（41）并且连接有向上螺旋盘绕的不锈钢空心细管（42），隔热端盖（4）的侧面设有螺纹（43）与隔热筒体（3）连接实现密封，隔热端盖（4）的下端面设有可拆卸的圆柱形电池座（44），电池座（44）的底面设有金属凸起触点（45）并连接有电阻丝（47）一端，电阻丝（47）埋设于烟雾药剂（32）表层内部，电池座（44）内部装有的电池（46）负极与电阻丝（47）另一端连接，电池（46）正极向下同轴安装在电池座（44）内可上下移动。

2.根据权利要求1所述的一种海洋观测装置海面回收用烟雾定位装置,其特征在于,所述可拆卸浮力块（1）的材质为耐高压浮力材料，采用瓣式对扣结构，通过螺丝或不锈钢抱箍固定。

3.根据权利要求1所述的一种海洋观测装置海面回收用烟雾定位装置,其特征在于,所述隔热筒体（3）和隔热端盖（4）的材质为不透气隔热材料，隔热筒体（3）的内部放置包括烟雾药剂和电阻丝。

4.根据权利要求1所述的一种海洋观测装置海面回收用烟雾定位装置,其特征在于,所述烟雾药剂（32）采用不溶于水的橙红色有机颜料与发烟剂配比而成，一种发烟剂化学反应公式为：24KNO₃+5C₆H₁₂O₆==加热==12K₂CO₃+12N₂↑+30H₂O+18CO₂↑。

5.根据权利要求1所述的一种海洋观测装置海面回收用烟雾定位装置,其特征在于,所述电阻丝（47）上设置有干簧管或延时芯片作为替代触发机构。

6.如权利要求1至5所述的一种海洋观测装置海面回收用烟雾定位装置的工作方法,其特征在于,具体包括以下步骤：

步骤（1）：烟雾定位按照上述连接将装置组装，电池受磁铁吸引在电池座内上移保持电池正极与金属凸起触点不接触，烟雾药剂不被引燃；

步骤（2）：推动轴销压缩弹簧，通过锁闭式单向气阀向装置内部充入适当干燥气体加压，耐压舱盖受压差推动向上平移被轴销阻挡限位；

步骤（3）：用连接绳将耐压舱盖、耐压舱体和需回收设备连接，装置随回收设备和卫星信标一同布放入水；随着装置下沉，外部静水压力逐渐增加超过内部气压，耐压舱盖在压差作用下向下移动被限位台阶阻挡，轴销被弹簧弹力推动向两侧移动不再限制耐压舱盖；

步骤（4）：长期观测结束后，装置随观测设备释放上浮至水面，期间外部静水压力逐渐减小直至小于装置内部气压；密封舱盖被内外压差推动自动打开，环形磁铁随之弹出不再吸引电池，电池受重力下落，正极与金属凸起触点接触，电路接通电阻丝发热引燃烟雾药剂，高热有色烟雾通过螺旋管释放进入大气中；

步骤（5）：作业船通过装置布放时的坐标结合卫星信标返回坐标，到达装置所在大致海域范围，通过肉眼搜寻海面烟雾信号追踪找到设备回收即可。

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