CN116552707A - 一种自复位的深海定点浮标 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自复位的深海定点浮标，包括浮球和推进单元；浮球：其上端设有防护壳，防护壳的内部设有定位定向GNSS接收机，防护壳上表面的设有支撑柱，支撑柱的上端设有航标灯，浮球的下端通过密封轴承转动连接有支撑管，支撑管的下端设有配重壳，配重壳的内部设有蓄电池；推进单元：设置于支撑管外弧面的中部；其中：还包括控制器，控制器设置于防护壳内部的左侧，航标灯的输入端电连接控制器的输出端，该自复位的深海定点浮标，可以利用螺旋桨旋转产生的推力对浮标进行定位，降低了锚固成本，并且螺旋桨的方向控制简单，不仅能利用水流的冲击力自动控制方向，同时还能进行主动调节，进而有良好的使用效果。

Description

一种自复位的深海定点浮标

技术领域

本发明涉及定点浮标技术领域，具体为一种自复位的深海定点浮标。

背景技术

目前海上定点观测的浮标都是采用锚碇方式，固定于某海域一个站位点上，实现观测海洋要素功能，这就需要配置一套远大于水深的锚碇系留系统，在深远海，锚碇系留系统使用成本高，进而会使用到自复位的深海定点浮标。现有技术中：授权公布号CN207943143U的专利公开了涉及一种无锚系自动复位深远海定点观测浮标，包括浮标体和动力定位系统，浮标体顶部设有观测小平台，可以在观测小平台上安装气象观测传感器，通过桅筒与浮体连接成一整体，动力定位系统由观测小平台上安装的风速风向仪、气压仪、定位仪、平面太阳能电池板、桅筒上的柔性太阳能电池板、浮体下面安装的海流计、推进电机、螺旋桨、控制器及软件组成，浮标一旦在风流浪作用下漂移，将在其自身动力系统帮助下，自动恢复到设定站位位置继续进行观测，大大降低了固定成本，但缺少对推进电机和螺旋浆方向控制的组件，方向控制的不够灵活方便，为此，我们提出一种自复位的深海定点浮标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种自复位的深海定点浮标，可以利用螺旋浆旋转产生的推力对浮标进行定位，降低了锚固成本，并且螺旋浆的方向控制简单，不仅能利用水流的冲击力自动控制方向，同时还能进行主动调节，进而有良好的使用效果，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：一种自复位的深海定点浮标，包括浮球和推进单元；

浮球：其上端设有防护壳，防护壳的内部设有定位定向GNSS接收机，防护壳上表面的设有支撑柱，支撑柱的上端设有航标灯，浮球的下端通过密封轴承转动连接有支撑管，支撑管的下端设有配重壳，配重壳的内部设有蓄电池；

推进单元：设置于支撑管外弧面的中部；

其中：还包括控制器，所述控制器设置于防护壳内部的左侧，航标灯的输入端电连接控制器的输出端，蓄电池和定位定向GNSS接收机的输出端均电连接控制器的输入端，在自动的定位的过程中可利用水流冲击力保证螺旋浆中轴线的方向与水流的方向平行，进而可以利用电机带动螺旋浆的旋转力以此抵挡水流的冲击力，进而保证浮球的定位，进而降低了固定成本且有良好的定位效果，并且可以主动调节螺旋浆方向，进而可以主动向任意一个方向进行移动进行复位，保证了复位时的便利性，给浮球的定位提供了保障，同时设有可调节的导向板和定位板，对浮球和支撑板旋转的阻力进行调节控制，进而保证了调节螺旋浆方向的高效性和准确性。

进一步的，所述推进单元包括支撑板、驱动电机和螺旋浆，所述支撑板设置于支撑管外弧面的中部，支撑板的右端设有驱动电机，驱动电机的输出轴上设有螺旋浆，驱动电机的输入端电连接控制器的输出端，方便浮球的定位。

进一步的，所述推进单元还包括导向组件，所述导向组件设置于支撑板的左端，方便自动调节螺旋浆的方法。

进一步的，所述导向组件包括支撑壳一、转轴一和导向板，所述支撑壳一设置于支撑板的左端，支撑壳一的内部通过密封轴承转动连接有转轴一，转轴一的左端设有导向板，方便利用水流的作用力调节螺旋浆的方向。

进一步的，所述导向组件还包括电动推杆一和导向管一，所述电动推杆一设置于支撑壳一的右端，电动推杆一的伸缩端设有导向管一，导向管一左端的螺旋滑孔与转轴一右端的滑柱一滑动连接，电动推杆一的输入端电连接控制器的输出端，方便调节导向板的状态。

进一步的，所述浮球的内部设有步进电机，步进电机的输出轴上设有圆锥齿轮一，支撑管的上端设有圆锥齿轮二，圆锥齿轮一与圆锥齿轮二啮合连接，步进电机的输入端电连接控制器的输出端，方便调节螺旋浆的方向。

进一步的，所述浮球的下表面设有支撑壳二，支撑壳二的内部通过密封轴承转动连接有转轴二，转轴二的右端设有定位板，支撑壳二的左端设有电动推杆二，电动推杆二的伸缩端设有导向管二，导向管二与转轴二左端的滑柱二滑动连接，电动推杆二的输入端电连接控制器的输出端，方便限制浮球的旋转。

进一步的，所述浮球的上侧壁设有角度传感器，角度传感器的检测轴与支撑管的上端固定连接，角度传感器的输出端电连接控制器的输入端，方便螺旋浆方向的确定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本自复位的深海定点浮标，具有以下好处：

1、当浮球受水流的作用产生移动时，受水流冲击的作用力，导向板与水流的方向处于水平的状态，然后控制器控制驱动电机运转，驱动电机的输出轴带动螺旋浆，螺旋浆旋转推动水体产生反向的作用力，进而对抗水流的作用力，保证浮球的定位，在自动的定位的过程中可利用水流冲击力保证螺旋浆中轴线的方向与水流的方向平行，进而可以利用电机带动螺旋浆的旋转力以此抵挡水流的冲击力，进而保证浮球的定位，进而降低了固定成本且有良好的定位效果。

2、控制器控制步进电机运转，步进电机的输出轴带动圆锥齿轮一，圆锥齿轮一通过圆锥齿轮二带动支撑管旋转，支撑管通过支撑板带动驱动电机绕支撑管的轴心进行旋转，同时定位板安装于浮球的下方，进而水流和定位板的阻力可以限制浮球的旋转，支撑管旋转时将会带动角度传感器的检测轴旋转，角度传感器可以将支撑管旋转的角度信息转换为电信号传递给控制器，进而控制器可以确定支撑板的方向，然后支撑板的方向与需要移动的反向平行后，电动推杆一和电动推杆二的伸缩端收缩，进而定位板将放平，导向板立起，然后驱动电机运转，驱动电机的输出轴带动螺旋浆旋转，螺旋浆将推动水流产生反向的作用力将驱动自身进行移动，进而螺旋浆将通过驱动电机带动支撑板进行移动，支撑板将通过支撑管带动浮球进行移动复位，可以主动调节螺旋浆方向，进而可以主动向任意一个方向进行移动进行复位，保证了复位时的便利性，给浮球的定位提供了保障。

3、控制器控制电动推杆一和电动推杆二运转，电动推杆一的伸缩端伸出带动导向管一向左移动，进而导向管一的螺旋滑孔将通过转轴一右端的滑柱带动转轴一一旋转九十度，然后转轴一带动导向板旋转九十度将处于水平的状态，同理电动推杆二的伸缩端带动导向管二向右移动，导向管二带动右端的螺旋滑孔向右移动，右端的螺旋滑孔与转轴二左端的滑柱二发生相对滑动并驱使转轴二旋转九十度，转轴二带动定位板旋转九十度然后处于竖直的状态，设有可调节的导向板和定位板，对浮球和支撑板旋转的阻力进行调节控制，进而保证了调节螺旋浆方向的高效性和准确性。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明推进单元的剖视结构示意图；

图3为本发明A处放大结构示意图。

图中：1浮球、2防护壳、3支撑柱、4航标灯、5控制器、6定位定向GNSS接收机、7支撑管、8推进单元、81支撑板、82驱动电机、83螺旋浆、84导向组件、841支撑壳一、842转轴一、843导向板、844电动推杆一、845导向管一、9配重壳、10蓄电池、11步进电机、12圆锥齿轮一、13圆锥齿轮二、14支撑壳二、15转轴二、16定位板、17电动推杆二、18导向管二、19角度传感器。

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1-3，本发明提供以下技术方案：

实施例一：一种自复位的深海定点浮标，包括浮球1和推进单元8；

浮球1：其上端设有防护壳2，防护壳2的内部设有定位定向GNSS接收机6，防护壳2给内部的零部件提供了防护，防护壳2上表面的设有支撑柱3，支撑柱3的上端设有航标灯4，浮球1的下端通过密封轴承转动连接有支撑管7，支撑管7的下端设有配重壳9，配重壳9的内部设有蓄电池10；

推进单元8：设置于支撑管7外弧面的中部；

其中：还包括控制器5，控制器5设置于防护壳2内部的左侧，航标灯4的输入端电连接控制器5的输出端，蓄电池10和定位定向GNSS接收机6的输出端均电连接控制器5的输入端；

具体的，这样设置，使用时将浮球1放置于深海处，可以根据需求将外部的海洋气象传感器安装到支撑柱3的外弧面，浮球1的内部为中空结构，浮球1和支撑管7的连接处设有旋转密封圈进行密封，浮球1可以漂浮到海面上，配重壳9和内部的蓄电池10有较大的密度将沉入到海水的内部，并防止浮球1的翻倒，使用时，调控控制器5，航标灯4通电通过发出亮光方便浮球1的观察，防止轮船的碰撞，在使用的过程，定位定向GNSS接收机6接受卫星信号，然后将自身的位置信息和移动信息传递给控制器5；

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于：本实施例中，推进单元8包括支撑板81、驱动电机82和螺旋浆83，支撑板81设置于支撑管7外弧面的中部，支撑板81的右端设有驱动电机82，驱动电机82的输出轴上设有螺旋浆83，驱动电机82的输入端电连接控制器5的输出端，推进单元8还包括导向组件84，导向组件84设置于支撑板81的左端，导向组件84包括支撑壳一841、转轴一842和导向板843，支撑壳一841设置于支撑板81的左端，支撑壳一841的内部通过密封轴承转动连接有转轴一842，支撑壳一841给其他零部件提供了安装位置，转轴一842的左端设有导向板843，导向组件84还包括电动推杆一844和导向管一845，电动推杆一844设置于支撑壳一841的右端，电动推杆一844的伸缩端设有导向管一845，导向管一845左端的螺旋滑孔与转轴一842右端的滑柱一滑动连接，电动推杆一844的输入端电连接控制器5的输出端，蓄电池10、电动推杆一844和驱动电机82的电源线通过串联继电环与控制器5进行连接，继电环设置于支撑管7外弧面的上端；

具体的，这样设置，当浮球1受水流的作用产生移动时，受水流冲击的作用力，导向板843与水流的方向处于水平的状态，然后控制器5控制驱动电机82运转，驱动电机82的输出轴带动螺旋浆83，螺旋浆83旋转推动水体产生反向的作用力，进而对抗水流的作用力，保证浮球1的定位，即使当浮球1的偏移的位置较远时，控制器5控制电动推杆一844和电动推杆二17运转，电动推杆一844的伸缩端伸出带动导向管一845向左移动，进而导向管一845的螺旋滑孔将通过转轴一842右端的滑柱带动转轴一一842旋转九十度，然后转轴一842带动导向板843旋转九十度将处于水平的状态，驱动电机82运转，驱动电机82的输出轴带动螺旋浆83旋转，螺旋浆83将推动水流产生反向的作用力将驱动自身进行移动，进而螺旋浆83将通过驱动电机82带动支撑板81进行移动，支撑板81将通过支撑管7带动浮球1进行移动复位；

实施例三：

本实施例与实施例一的区别在于：

本实施例中，浮球1的内部设有步进电机11，步进电机11的输出轴上设有圆锥齿轮一12，支撑管7的上端设有圆锥齿轮二13，圆锥齿轮一12与圆锥齿轮二13啮合连接，步进电机11的输入端电连接控制器5的输出端，浮球1的下表面设有支撑壳二14，支撑壳二14给其他零部件提供了安装位置，支撑壳二14的内部通过密封轴承转动连接有转轴二15，转轴二15的右端设有定位板16，支撑壳二14的左端设有电动推杆二17，电动推杆二17的伸缩端设有导向管二18，导向管二18与转轴二15左端的滑柱二滑动连接，电动推杆二17的输入端电连接控制器5的输出端，浮球1的上侧壁设有角度传感器19，角度传感器19的检测轴与支撑管7的上端固定连接，角度传感器19的输出端电连接控制器5的输入端；

具体的，这样设置，同理电动推杆二17的伸缩端带动导向管二18向右移动，导向管二18带动右端的螺旋滑孔向右移动，右端的螺旋滑孔与转轴二15左端的滑柱二发生相对滑动并驱使转轴二15旋转九十度，转轴二15带动定位板16旋转九十度然后处于竖直的状态，然后控制器5控制步进电机11运转，步进电机11的输出轴带动圆锥齿轮一12，圆锥齿轮一12通过圆锥齿轮二13带动支撑管7旋转，支撑管7通过支撑板81带动驱动电机82绕支撑管7的轴心进行旋转，同时定位板16安装于浮球1的下方，进而水流和定位板16的阻力可以限制浮球1的旋转，支撑管7旋转时将会带动角度传感器19的检测轴旋转，角度传感器19可以将支撑管7旋转的角度信息转换为电信号传递给控制器5，进而控制器5可以确定支撑板81的方向，然后支撑板81的方向与需要移动的反向平行后，电动推杆一844和电动推杆二17的伸缩端收缩，进而定位板16将放平，导向板843立起。

本发明提供的一种自复位的深海定点浮标的工作原理如下：使用时将浮球1放置于深海处，可以根据需求将外部的海洋气象传感器安装到支撑柱3的外弧面，浮球1的内部为中空结构，浮球1和支撑管7的连接处设有旋转密封圈进行密封，浮球1可以漂浮到海面上，配重壳9和内部的蓄电池10有较大的密度将沉入到海水的内部，并防止浮球1的翻倒，使用时，调控控制器5，航标灯4通电通过发出亮光方便浮球1的观察，防止轮船的碰撞，在使用的过程，定位定向GNSS接收机6接受卫星信号，然后将自身的位置信息和移动信息传递给控制器5，当浮球1受水流的作用产生移动时，步进电机11处于未通电的状态，步进电机11可以自由的进行旋转，受水流冲击的作用力，导向板843与水流的方向处于水平的状态，然后控制器5控制驱动电机82运转，驱动电机82的输出轴带动螺旋浆83，螺旋浆83旋转推动水体产生反向的作用力，进而对抗水流的作用力，保证浮球1的定位，即使当浮球1的偏移的位置较远时，控制器5控制电动推杆一844和电动推杆二17运转，电动推杆一844的伸缩端伸出带动导向管一845向左移动，进而导向管一845的螺旋滑孔将通过转轴一842右端的滑柱带动转轴一一842旋转九十度，然后转轴一842带动导向板843旋转九十度将处于水平的状态，同理电动推杆二17的伸缩端带动导向管二18向右移动，导向管二18带动右端的螺旋滑孔向右移动，右端的螺旋滑孔与转轴二15左端的滑柱二发生相对滑动并驱使转轴二15旋转九十度，转轴二15带动定位板16旋转九十度然后处于竖直的状态，然后控制器5控制步进电机11运转，步进电机11的输出轴带动圆锥齿轮一12，圆锥齿轮一12通过圆锥齿轮二13带动支撑管7旋转，支撑管7通过支撑板81带动驱动电机82绕支撑管7的轴心进行旋转，同时定位板16安装于浮球1的下方，进而水流和定位板16的阻力可以限制浮球1的旋转，支撑管7旋转时将会带动角度传感器19的检测轴旋转，角度传感器19可以将支撑管7旋转的角度信息转换为电信号传递给控制器5，进而控制器5可以确定支撑板81的方向，然后支撑板81的方向与需要移动的反向平行后，电动推杆一844和电动推杆二17的伸缩端收缩，进而定位板16将放平，导向板843立起，然后驱动电机82运转，驱动电机82的输出轴带动螺旋浆83旋转，螺旋浆83将推动水流产生反向的作用力将驱动自身进行移动，进而螺旋浆83将通过驱动电机82带动支撑板81进行移动，支撑板81将通过支撑管7带动浮球1进行移动复位。

值得注意的是，以上实施例中所公开的航标灯4、控制器5、定位定向GNSS接收机6、驱动电机82、电动推杆一844、步进电机11、电动推杆二17和角度传感器19均可根据实际应用场景自由配置，航标灯4可选用型号为SMR-00110的航标灯，控制器5的核心芯片可选用型号为STM32H743的单片机，定位定向GNSS接收机6可选用型号为M600的定位定向GNSS接收机，驱动电机82可选用型号为GoldlineS系列的潜水无刷电机，电动推杆一844和电动推杆二17均可选用型号为CAHB-20A的电动推杆，步进电机11可选用型号为BS86HB118-06的步进电机，角度传感器19可需用型号为WDD-D40-S的角度传感器，控制器5控制航标灯4、定位定向GNSS接收机6、驱动电机82、电动推杆一844、步进电机11、电动推杆二17和角度传感器19工作采用现有技术中常用的方法。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种自复位的深海定点浮标，其特征在于：包括浮球(1)和推进单元(8)；

浮球(1)：其上端设有防护壳(2)，防护壳(2)的内部设有定位定向GNSS接收机(6)，防护壳(2)上表面的设有支撑柱(3)，支撑柱(3)的上端设有航标灯(4)，浮球(1)的下端通过密封轴承转动连接有支撑管(7)，支撑管(7)的下端设有配重壳(9)，配重壳(9)的内部设有蓄电池(10)；

推进单元(8)：设置于支撑管(7)外弧面的中部；

其中：还包括控制器(5)，所述控制器(5)设置于防护壳(2)内部的左侧，航标灯(4)的输入端电连接控制器(5)的输出端，蓄电池(10)和定位定向GNSS接收机(6)的输出端均电连接控制器(5)的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种自复位的深海定点浮标，其特征在于：所述推进单元(8)包括支撑板(81)、驱动电机(82)和螺旋浆(83)，所述支撑板(81)设置于支撑管(7)外弧面的中部，支撑板(81)的右端设有驱动电机(82)，驱动电机(82)的输出轴上设有螺旋浆(83)，驱动电机(82)的输入端电连接控制器(5)的输出端。

3.根据权利要求2所述的一种自复位的深海定点浮标，其特征在于：所述推进单元(8)还包括导向组件(84)，所述导向组件(84)设置于支撑板(81)的左端。

4.根据权利要求3所述的一种自复位的深海定点浮标，其特征在于：所述导向组件(84)包括支撑壳一(841)、转轴一(842)和导向板(843)，所述支撑壳一(841)设置于支撑板(81)的左端，支撑壳一(841)的内部通过密封轴承转动连接有转轴一(842)，转轴一(842)的左端设有导向板(843)。

5.根据权利要求4所述的一种自复位的深海定点浮标，其特征在于：所述导向组件(84)还包括电动推杆一(844)和导向管一(845)，所述电动推杆一(844)设置于支撑壳一(841)的右端，电动推杆一(844)的伸缩端设有导向管一(845)，导向管一(845)左端的螺旋滑孔与转轴一(842)右端的滑柱一滑动连接，电动推杆一(844)的输入端电连接控制器(5)的输出端。

6.根据权利要求1所述的一种自复位的深海定点浮标，其特征在于：所述浮球(1)的内部设有步进电机(11)，步进电机(11)的输出轴上设有圆锥齿轮一(12)，支撑管(7)的上端设有圆锥齿轮二(13)，圆锥齿轮一(12)与圆锥齿轮二(13)啮合连接，步进电机(11)的输入端电连接控制器(5)的输出端。

7.根据权利要求1所述的一种自复位的深海定点浮标，其特征在于：所述浮球(1)的下表面设有支撑壳二(14)，支撑壳二(14)的内部通过密封轴承转动连接有转轴二(15)，转轴二(15)的右端设有定位板(16)，支撑壳二(14)的左端设有电动推杆二(17)，电动推杆二(17)的伸缩端设有导向管二(18)，导向管二(18)与转轴二(15)左端的滑柱二滑动连接，电动推杆二(17)的输入端电连接控制器(5)的输出端。

8.根据权利要求1所述的一种自复位的深海定点浮标，其特征在于：所述浮球(1)的上侧壁设有角度传感器(19)，角度传感器(19)的检测轴与支撑管(7)的上端固定连接，角度传感器(19)的输出端电连接控制器(5)的输入端。