CN116424489A - 一种用于洋流观测的海上漂流浮标 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于洋流观测的海上漂流浮标，包括浮体、圆盘、防护外壳和支架；浮体：其底面通过均匀设置的圆杆固定连接有配重块，浮体的上表面均匀设有套筒，圆盘底面均匀设置的插杆分别插接于对应的套筒内部，圆盘的上表面设有波浪传感器，浮体的外侧面设有扩展机构；支架：设置于浮体的上表面，支架的中部设有固定机构，防护外壳通过固定机构安装至浮体的上表面，圆盘位于防护外壳的内部，支架的上表面设有风速风向传感器；该用于洋流观测的海上漂流浮标，方便对海面的风向风速以及海浪参数监测，而且浮体的稳定性更好，内部结构连接更加稳定牢固，不易由于震动而导致内部连接处松动。
Description
技术领域
本发明涉及洋流观测技术领域，具体为一种用于洋流观测的海上漂流浮标。
背景技术
海上漂流浮标是用船舶或飞机投放在海中随海流漂移的浮体，由浮体、传感器、数据传输、系统控制、电源、资料质控等系统构成，用于对海洋洋流进行检测，它可以自动连续观测、记录、处理、发送水文和气象资料，现有技术中：授权公布号CN210011854U的专利公开了涉及一种集定位通信一体的海上浮标观测系统装置，包括球形网壳，球形网壳内部的中间活动安装竖管，竖管的两端封闭，竖管外周的中部固定安装套装于竖管外周的环形浮板，环形浮板的底侧均匀固定连接数个弹簧杆的上端，弹簧杆的下端分别与球形网壳的底部固定连接，但是这种漂流浮标在海浪较大时，浮体稳定性较差，而且当附体内部进水时，浮体是由螺栓连接，由于震动容易造成内部结构松动，当浮体内部进水时，浮体会失去浮力导致浮体下沉，为此，我们提出了一种用于洋流观测的海上漂流浮标。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种用于洋流观测的海上漂流浮标，方便对海面的风向风速以及海浪参数监测，而且浮体的稳定性更好，在浮体进水的情况下能够使浮体依旧具备一定的浮力，而且内部结构连接更加稳定牢固，不易由于震动而导致内部连接处松动，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于洋流观测的海上漂流浮标，包括浮体、圆盘、防护外壳和支架；
浮体：其底面通过均匀设置的圆杆固定连接有配重块，浮体的上表面均匀设有套筒，圆盘底面均匀设置的插杆分别插接于对应的套筒内部，圆盘的上表面设有波浪传感器，浮体的外侧面设有扩展机构；
支架：设置于浮体的上表面，支架的中部设有固定机构，防护外壳通过固定机构安装至浮体的上表面，圆盘位于防护外壳的内部，支架的上表面设有风速风向传感器；
其中：所述圆盘的上表面设有电池和PLC控制器，PLC控制器的输入端电连接电池的输出端，波浪传感器和风速风向传感器的输出端电连接PLC控制器的输入端，方便对海面的风向风速以及海浪参数监测，而且浮体的稳定性更好，在浮体进水的情况下能够使浮体依旧具备一定的浮力，而且内部结构连接更加稳定牢固，不易由于震动而导致内部连接处松动。
进一步的，所述支架的外侧面上端均匀设有太阳能电池板，圆盘的上表面设有太阳能控制器，太阳能电池板的输出端电连接太阳能控制器的输入端，太阳能控制器的输出端电连接电池的输入端，为内部电器元件提供电能。
进一步的，所述扩展机构包括限位座、条形口、连杆和安装套，所述限位座均匀设置于浮体的外侧面，连杆的中部均设有条形口，限位座内部的转轴分别位于同侧对应的条形口内，四个连杆的下端均通过销轴与安装套转动连接，四个连杆的上端均转动连接有与浮体配合的弧形浮体，浮体的内部通过密封轴承转动连接有驱动丝杆，驱动丝杆的下端与配重块上端的转孔转动连接，安装套与驱动丝杆螺纹连接，大大提高浮体的稳定性。
进一步的，所述圆盘的上表面中部设有电机，电机的输出轴穿过圆盘中部的圆孔并与驱动丝杆的上端固定连接，电机的输入端电连接PLC控制器的输出端，为弧形浮体的展开提供驱动力。
进一步的，所述浮体的内部设有海绵层，海绵层的内部设有环形气囊，能够使浮体内部进水的情况下依然具备一定的浮力。
进一步的，所述圆盘的外侧面均匀设置有豁口，防护外壳的内壁均匀设有与豁口配合卡接的卡板，对防护外壳起到定位作用。
进一步的，所述固定机构包括螺杆、内螺纹套和外齿环，所述外齿环设置于支架的中心处，外齿环的内部转动连接有内螺纹套，内螺纹套的内部螺纹连接有螺杆，螺杆的下端与防护外壳的上表面接触，支架内部顶壁中心处设置的六边形插杆活动插接于螺杆上端的六边形插孔内，方便防护外壳的压紧固定。
进一步的，所述内螺纹套的外侧面活动套设有驱动环，驱动环的内弧面下端均匀设有与外齿环配合的齿牙，驱动环的内部顶壁均匀设有T型限位杆，T型限位杆分别插接于内螺纹套边缘处对应设置的限位孔内，T型限位杆的下端均活动套设有与内螺纹套底面接触的弹簧，保证螺杆对防护外壳稳定的压紧固定。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本用于洋流观测的海上漂流浮标，具有以下好处：
1、当海浪较大时，PLC控制器控制电机工作带动驱动丝杆转动，从而使与驱动丝杆螺纹连接的安装套上移，带动四个连杆的下端上移，由于限位座内部的转轴位于连杆中部的条形口内，所以在限位座的限位作用下，连杆的上端带动对应的弧形浮体向外移动，从而保证浮体大大提高浮体的稳定性。
2、将内螺纹套外侧的驱动环向上拉动，T型限位杆下端的弹簧被压缩，使驱动环下端的齿牙与外齿环分离，此时转动驱动环，通过驱动环下端的T型限位杆带动内螺纹套转动，由于支架内部顶壁中心处设置的六边形插杆活动插接于螺杆上端的六边形插孔内，能够限制螺杆转动，所以随着内螺纹套的转动带动螺杆下移，直至螺杆与防护外壳的上表面接触并将防护外壳压紧固定，然后松开驱动环，在弹簧的弹力作用下，T型限位杆拉动驱动环下移，使驱动环下端的齿牙与外齿环啮合，从而限制内螺纹套转动，保证螺杆对防护外壳稳定的压紧固定。
3、浮体内部的环形气囊能够使浮体内部进水的情况下依然具备一定的浮力。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明圆盘的平面结构示意图；
图3为本发明内部剖视结构示意图；
图4为本发明A处放大结构示意图；
图5为本发明B处放大结构示意图。
图中：1浮体、101海绵层、102环形气囊、2扩展机构、21限位座、22条形口、23连杆、24安装套、3固定机构、31螺杆、32驱动环、33内螺纹套、34外齿环、35弹簧、36T型限位杆、4套筒、5圆盘、51豁口、6电池、7PLC控制器、8波浪传感器、9太阳能控制器、10电机、11防护外壳、12卡板、13配重块、14支架、141六边形插杆、15风速风向传感器、16太阳能电池板、17驱动丝杆、18弧形浮体。
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1-5，本发明提供以下技术方案：
实施例一：一种用于洋流观测的海上漂流浮标，包括浮体1、圆盘5、防护外壳11和支架14；
浮体1：其底面通过均匀设置的圆杆固定连接有配重块13，保证浮体1竖向漂浮至海面上，浮体1的上表面均匀设有套筒4，圆盘5底面均匀设置的插杆分别插接于对应的套筒4内部，圆盘5在安装时，将圆盘5底面的插杆插接至浮体1上表面对应的套筒4内，套筒4能够将圆盘5上端的电器进行架空，从而对电器起到保护作用，圆盘5的上表面设有波浪传感器8，波浪传感器8能够同时采集XYZ三轴的角速度、加速度、地磁极数据，从而对海面的波浪参数进行计算，浮体1的外侧面设有扩展机构2，浮体1的内部设有海绵层101，海绵层101的内部设有环形气囊102，能够使浮体1内部进水的情况下依然具备一定的浮力；
支架14：设置于浮体1的上表面，支架14的中部设有固定机构3，防护外壳11通过固定机构3安装至浮体1的上表面，圆盘5位于防护外壳11的内部，能够对内部结构起到防护作用，支架14的上表面设有风速风向传感器15，能够利用超声波时差法来实现风速风向的测量，支架14的外侧面上端均匀设有太阳能电池板16，圆盘5的上表面设有太阳能控制器9，能够将太阳能转换为电能，为电器提供电能，圆盘5的外侧面均匀设置有豁口51，防护外壳11的内壁均匀设有与豁口51配合卡接的卡板12，将防护外壳11扣接至浮体1的上表面，使防护外壳11内部的卡板12与圆盘5外侧面对应的豁口51配合卡接，对防护外壳11起到定位作用；
其中：圆盘5的上表面设有电池6和PLC控制器7，PLC控制器7的输入端电连接电池6的输出端，波浪传感器8和风速风向传感器15的输出端电连接PLC控制器7的输入端，太阳能电池板16的输出端电连接太阳能控制器9的输入端，太阳能控制器9的输出端电连接电池6的输入端，保证电路的正常运转。
实施例二：
本实施例与实施例一的区别在于：
本实施例中，扩展机构2包括限位座21、条形口22、连杆23和安装套24，限位座21均匀设置于浮体1的外侧面，连杆23的中部均设有条形口22，限位座21内部的转轴分别位于同侧对应的条形口22内，四个连杆23的下端均通过销轴与安装套24转动连接，四个连杆23的上端均转动连接有与浮体1配合的弧形浮体18，浮体1的内部通过密封轴承转动连接有驱动丝杆17，驱动丝杆17的下端与配重块13上端的转孔转动连接，安装套24与驱动丝杆17螺纹连接，圆盘5的上表面中部设有电机10，电机10的输出轴穿过圆盘5中部的圆孔并与驱动丝杆17的上端固定连接，电机10的输入端电连接PLC控制器7的输出端。
具体的，这样设置，当海浪较大时，PLC控制器7控制电机10工作带动驱动丝杆17转动，从而使与驱动丝杆17螺纹连接的安装套24上移，带动四个连杆23的下端上移，由于限位座21内部的转轴位于连杆23中部的条形口22内，所以在限位座21的限位作用下，连杆23的上端带动对应的弧形浮体18向外移动，从而保证浮体1大大提高浮体1的稳定性。
实施例三：
本实施例与实施例一的区别在于：
本实施例中，固定机构3包括螺杆31、内螺纹套33和外齿环34，外齿环34设置于支架14的中心处，外齿环34的内部转动连接有内螺纹套33，内螺纹套33的内部螺纹连接有螺杆31，螺杆31的下端与防护外壳11的上表面接触，支架14内部顶壁中心处设置的六边形插杆141活动插接于螺杆31上端的六边形插孔内，内螺纹套33的外侧面活动套设有驱动环32，驱动环32的内弧面下端均匀设有与外齿环34配合的齿牙，驱动环32的内部顶壁均匀设有T型限位杆36，T型限位杆36分别插接于内螺纹套33边缘处对应设置的限位孔内，T型限位杆36的下端均活动套设有与内螺纹套33底面接触的弹簧35。
具体的，这样设置，将内螺纹套33外侧的驱动环32向上拉动，T型限位杆36下端的弹簧35被压缩，使驱动环32下端的齿牙与外齿环34分离，此时转动驱动环32，通过驱动环32下端的T型限位杆36带动内螺纹套33转动，由于支架14内部顶壁中心处设置的六边形插杆141活动插接于螺杆31上端的六边形插孔内，能够限制螺杆31转动，所以随着内螺纹套33的转动带动螺杆31下移，直至螺杆31与防护外壳11的上表面接触并将防护外壳11压紧固定，然后松开驱动环32，在弹簧35的弹力作用下，T型限位杆36拉动驱动环32下移，使驱动环32下端的齿牙与外齿环34啮合，从而限制内螺纹套33转动，保证螺杆31对防护外壳11稳定的压紧固定。
本发明提供的一种用于洋流观测的海上漂流浮标的工作原理如下：将外部绳索与配重块13下端的圆环固定连接，然后将浮体1投放至指定海域，由于浮体1的浮力大于配重块13的重力，从而使浮体1漂浮至海面，支架14外侧的太阳能电池板16能够将太阳能转换为电能，然后通过太阳能控制器9对电池6进行充电，由于声音在空气中的传播速度会和风向上的气流速度叠加，假如超声波的传播方向与风向相同，那么它的速度会加快，反之，若超声波的传播方向若与风向相反，那么它的速度会变慢，风速风向传感器15利用超声波时差法来实现风速风向的测量，并将测量数据反馈至PLC控制器7，同时波浪传感器8能够同时采集XYZ三轴的角速度、加速度、地磁极数据，从而对海面的波浪参数进行计算并将计算结果反馈至PLC控制器7，PLC控制器7通过圆盘5上表面的射频芯片将数据发送至外部终端，当海浪较大时，PLC控制器7控制电机10工作带动驱动丝杆17转动，从而使与驱动丝杆17螺纹连接的安装套24上移，带动四个连杆23的下端上移，由于限位座21内部的转轴位于连杆23中部的条形口22内，所以在限位座21的限位作用下，连杆23的上端带动对应的弧形浮体18向外移动，从而保证浮体1大大提高浮体1的稳定性，浮体1内部的环形气囊102能够使浮体1内部进水的情况下依然具备一定的浮力，圆盘5在安装时，将圆盘5底面的插杆插接至浮体1上表面对应的套筒4内，套筒4能够将圆盘5上端的电器进行架空，从而对电器起到保护作用，然后将防护外壳11扣接至浮体1的上表面，使防护外壳11内部的卡板12与圆盘5外侧面对应的豁口51配合卡接，然后将内螺纹套33外侧的驱动环32向上拉动，T型限位杆36下端的弹簧35被压缩，使驱动环32下端的齿牙与外齿环34分离，此时转动驱动环32，通过驱动环32下端的T型限位杆36带动内螺纹套33转动，由于支架14内部顶壁中心处设置的六边形插杆141活动插接于螺杆31上端的六边形插孔内，能够限制螺杆31转动，所以随着内螺纹套33的转动带动螺杆31下移，直至螺杆31与防护外壳11的上表面接触并将防护外壳11压紧固定，然后松开驱动环32，在弹簧35的弹力作用下，T型限位杆36拉动驱动环32下移，使驱动环32下端的齿牙与外齿环34啮合，从而限制内螺纹套33转动，保证螺杆31对防护外壳11稳定的压紧固定。
值得注意的是，本实施例中所公开的波浪传感器8、风速风向传感器15和电机10均可根据实际应用场景自由配置，波浪传感器8建议选用型号为TES-310的波浪传感器，风速风向传感器15建议选用型号为PG-FSFX/CS的风速风向传感器，电机10建议选用型号为YE2-80M-4的电机，太阳能控制器9建议选用10A的太阳能控制器，PLC控制器7内部的核心芯片建议选用AT系列的单片机，PLC控制器7控制波浪传感器8、风速风向传感器15和电机10工作均采用现有技术中常用的方法。
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)
1.一种用于洋流观测的海上漂流浮标，其特征在于：包括浮体(1)、圆盘(5)、防护外壳(11)和支架(14)；
浮体(1)：其底面通过均匀设置的圆杆固定连接有配重块(13)，浮体(1)的上表面均匀设有套筒(4)，圆盘(5)底面均匀设置的插杆分别插接于对应的套筒(4)内部，圆盘(5)的上表面设有波浪传感器(8)，浮体(1)的外侧面设有扩展机构(2)；
支架(14)：设置于浮体(1)的上表面，支架(14)的中部设有固定机构(3)，防护外壳(11)通过固定机构(3)安装至浮体(1)的上表面，圆盘(5)位于防护外壳(11)的内部，支架(14)的上表面设有风速风向传感器(15)；
其中：所述圆盘(5)的上表面设有电池(6)和PLC控制器(7)，PLC控制器(7)的输入端电连接电池(6)的输出端，波浪传感器(8)和风速风向传感器(15)的输出端电连接PLC控制器(7)的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种用于洋流观测的海上漂流浮标，其特征在于：所述支架(14)的外侧面上端均匀设有太阳能电池板(16)，圆盘(5)的上表面设有太阳能控制器(9)，太阳能电池板(16)的输出端电连接太阳能控制器(9)的输入端，太阳能控制器(9)的输出端电连接电池(6)的输入端。
3.根据权利要求1所述的一种用于洋流观测的海上漂流浮标，其特征在于：所述扩展机构(2)包括限位座(21)、条形口(22)、连杆(23)和安装套(24)，所述限位座(21)均匀设置于浮体(1)的外侧面，连杆(23)的中部均设有条形口(22)，限位座(21)内部的转轴分别位于同侧对应的条形口(22)内，四个连杆(23)的下端均通过销轴与安装套(24)转动连接，四个连杆(23)的上端均转动连接有与浮体(1)配合的弧形浮体(18)，浮体(1)的内部通过密封轴承转动连接有驱动丝杆(17)，驱动丝杆(17)的下端与配重块(13)上端的转孔转动连接，安装套(24)与驱动丝杆(17)螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于洋流观测的海上漂流浮标，其特征在于：所述圆盘(5)的上表面中部设有电机(10)，电机(10)的输出轴穿过圆盘(5)中部的圆孔并与驱动丝杆(17)的上端固定连接，电机(10)的输入端电连接PLC控制器(7)的输出端。
5.根据权利要求1所述的一种用于洋流观测的海上漂流浮标，其特征在于：所述浮体(1)的内部设有海绵层(101)，海绵层(101)的内部设有环形气囊(102)。
6.根据权利要求1所述的一种用于洋流观测的海上漂流浮标，其特征在于：所述圆盘(5)的外侧面均匀设置有豁口(51)，防护外壳(11)的内壁均匀设有与豁口(51)配合卡接的卡板(12)。
7.根据权利要求1所述的一种用于洋流观测的海上漂流浮标，其特征在于：所述固定机构(3)包括螺杆(31)、内螺纹套(33)和外齿环(34)，所述外齿环(34)设置于支架(14)的中心处，外齿环(34)的内部转动连接有内螺纹套(33)，内螺纹套(33)的内部螺纹连接有螺杆(31)，螺杆(31)的下端与防护外壳(11)的上表面接触，支架(14)内部顶壁中心处设置的六边形插杆(141)活动插接于螺杆(31)上端的六边形插孔内。
8.根据权利要求7所述的一种用于洋流观测的海上漂流浮标，其特征在于：所述内螺纹套(33)的外侧面活动套设有驱动环(32)，驱动环(32)的内弧面下端均匀设有与外齿环(34)配合的齿牙，驱动环(32)的内部顶壁均匀设有T型限位杆(36)，T型限位杆(36)分别插接于内螺纹套(33)边缘处对应设置的限位孔内，T型限位杆(36)的下端均活动套设有与内螺纹套(33)底面接触的弹簧(35)。
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310585425.2A Pending CN116424489A (zh) | 2023-05-23 | 2023-05-23 | 一种用于洋流观测的海上漂流浮标 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116424489A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117516486A (zh) * | 2023-12-05 | 2024-02-06 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种海洋表面波动幅度检测装置 |
-
2023
- 2023-05-23 CN CN202310585425.2A patent/CN116424489A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117516486A (zh) * | 2023-12-05 | 2024-02-06 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种海洋表面波动幅度检测装置 |
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