CN117657367B - 一种便携式自延展潜标 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种便携式自延展潜标，包括外壳和设置于外壳内的储线组件，以及由外壳底部延伸而出的配重组件，还包括布设有若干传感器的线缆；所述线缆的一端与储线组件连接，另一端与配重组件连接；所述潜标投放后，线缆在配重组件的重力作用以及外壳的浮力作用下，自行由外壳中延展而出。本发明可实现潜标壳体与底部配重的自分离、潜标主体结构自延展的功能，极大程度的简化了潜标布放难度。而且，在配重拉力和外壳浮力作用下，布设线缆呈紧绷状态，能有效克服现有潜标主体结构由于水流波动而形变弯曲的问题。本发明潜标可重复使用，寿命较长，且体积较小，可利用无人机、无人船、无人潜航器等无人平台布放，大大降低了便携式潜标的布放成本。

Description

一种便携式自延展潜标

技术领域

本发明属于海洋监测技术领域，尤其涉及一种便携式自延展潜标。

背景技术

海洋潜标系统是对海洋水下环境进行长期、定点、多参数剖面观测的仪器设备，是海洋环境立体监测系统的重要组成部分。海洋潜标系统具有观测时间长、隐蔽、测量不易受海面气象条件影响等优点，在深海勘测、科研探寻等诸多领域发挥着重要作用。

潜标系统一般包括浮体组件、释放器、传感器、配重块和其他保护装置，信标及电池设于浮体组件中，浮体组件经缆绳与释放器连接，释放器经缆绳与配重块连接。潜标系统需要定期更换电池并补充信标，即需要浮体组件浮出水面进行信标和电池的更换，具体的过程为：潜标系统的控制单元发出控制信号至释放器，释放器的电机推动转臂实现缆绳与释放器的分离，即实现释放器与配重块的分离，浮体组件不再受到配重块的牵引进而浮出水面，进而实现信标与电池更换的维护作业，更换电池和信标后，在释放器装上新的配重块将潜标系统放入海洋中，继续对海洋环境进行监测。不难看出，每更换一次信标和电池都需要更换新的配重块。专利文件CN210455120U公开了一种新型潜标装置，取消释放器并通过设计一种包括基础配重和可弃配重的新型配重块，在更换信标和电池等维护作业时，抛弃可弃配重即可使浮体组件浮出海面，虽不用丢弃整个配重块，但可弃配重依然会导致成本浪费，甚至污染海洋环境。

尽管当前的潜标技术已有所突破，但现有潜标产品依然存在着如下问题：1. 体积较大，需要采用大型设备进行布放，需要的消耗大量的人力成本和布放费用，而且布放作业受海况条件限制。2. 当前的潜标设备为整体布放，缺乏储线系统的设置，在潜标布放过程易产生线束杂乱现象。3. 现有的线阵在水中容易受到水流波动的影响而发生弯曲变形，从而影响了采集数据的精确性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种便携式自延展潜标。

本发明提供的技术方案如下：

一种便携式自延展潜标，包括外壳和设置于外壳内的储线组件，以及由外壳底部延伸而出的配重组件，还包括布设有若干传感器的线缆；所述线缆的一端与储线组件连接，另一端与配重组件连接；所述潜标投放后，线缆在配重组件的重力作用以及外壳的浮力作用下，自行由外壳中延展而出。

进一步地，所述配重组件包括固定连接的配重块、导柱和挡块，且在配重块和挡块之间的导柱上套设有配重滑块；所述外壳底部横向开设有插销槽，且插销槽内设置有插销弹簧和插销；所述插销在插销弹簧的弹力作用下，由插销槽内伸出并横插在挡块和配重滑块之间；

所述潜标在水面释放后不断下沉，当与水底接触时，位于外壳底部的配重块停止运动，而外壳在惯性的作用下继续向下运动，并带动插销抵压配重滑块，同时插销也在配重滑块的反作用力下压缩插销弹簧向插销槽内收缩；当插销完全收缩进插销槽内后，外壳继续向下运动，并在下移一定距离后，插销由插销槽内弹出，进而抵接到配重滑块外径小于其上端的下端；当惯性作用结束后，外壳在浮力的作用下向上运动，并带动插销连同配重滑块一起向上运动，此时配重滑块沿导柱向上滑动；当配重滑块与挡块接触时停止运动，而外壳继续向上运动，插销在配重滑块的作用力下向插销槽内收缩；当插销完全收缩进插销槽内后，外壳继续向上运动，并在上移一定距离后，插销越过配重滑块和挡块由插销槽内弹出，此时外壳仅在浮力作用下向上浮动，线缆不断从外壳中的储线组件中延展而出。

进一步地，所述储线组件包括固定连接的发条容纳腔和主控组件；所述发条容纳腔内设置有与线缆连接的发条，所述主控组件与线缆连接，用于为线缆上的传感器供电和进行数据传输。

进一步地，所述储线组件还设置有滚轴，所述滚轴的顶端活动设置在储线组件内，其底端延伸至外壳内部中下端；所述线缆的一端通过滚轴上靠近其顶端的通孔由滚轴顶端穿出，并与发条容纳腔内的发条连接。

进一步地，所述储线组件还包括位于其两侧的滑动组件，滑动组件包括储线滑块，储线滑块插接在外壳内壁两侧的竖向滑槽中。

进一步地，所述滑动组件开设有横向槽，横向槽内设置有滚珠弹簧和滚珠，滚珠在滚珠弹簧的作用下凸出储线滑块，并卡接在外壳内壁上端开设的滚珠卡槽中；当外壳在水中与配重组件分离且储线组件内的发条受力收紧后，滚珠将压缩滚珠弹簧向滑动组件的横向槽内运动，并最终从外壳内壁上端的滚珠卡槽中脱离，使得整个储线组件沿着竖向滑槽在外壳内向下滑动。

本发明的有益效果：

本发明可实现潜标壳体与底部重块的自分离、潜标主体结构自延展的功能，极大程度的简化了潜标布防难度。而且，具有双稳性的潜标主体结构可以在水中拉成具有一定刚性的线阵，有效的克服现有潜标主体结构由于水流波动而形变弯曲的情况。本发明潜标可以在海洋、湖泊、水库等场景应用，可同时收集不同水层的温度、压力、盐度等变化数据并传输至远端观测点。该潜标可重复使用，寿命较长，且体积较小，可利用无人机、无人船、无人潜航器等无人平台布放，大大降低了便携式潜标的布放成本。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1是本发明一实施例提供的潜标结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的配重组件示意图；

图3是本发明一实施例提供的潜标自延展时配重组件的动态示意图；

图4是本发明一实施例提供的储线组件结构示意图A；

图5是本发明一实施例提供的储线组件结构示意图B；

图6是本发明一实施例提供的储线组件剖视图A；

图7是本发明一实施例提供的储线组件剖视图B；

图8是本发明一实施例提供的潜标自延展后的示意图。

其中，各附图标记表示为：1-外壳，101-滑槽，2-储线组件，201-发条容纳腔，202-主控组件，203-滑动组件，204-储线滑块，3-线缆，301-传感器，4-配重组件，401-配重块，402-挡块，403-导柱，404-配重滑块，501-插销，502-插销弹簧，601-滚珠弹簧，602-滚珠，7-滚轴。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种便携式自延展潜标，主要包括外壳1和设置于外壳内的储线组件2，以及由外壳1底部延伸而出的配重组件4，还包括布设有若干传感器301的线缆3，线缆3的一端与储线组件2连接，另一端与配重组件4连接。潜标投放后，线缆3将在配重组件4的重力作用以及外壳1受到的浮力作用下，自行由外壳1中延展而出，此时便可通过线缆3上的各类传感器采集数据（温度、压力、盐度等），进行海洋勘测探寻。

如图2所示，配重组件4包括固定连接的配重块401、导柱403和挡块402，在配重块401和挡块402之间的导柱403上套设有配重滑块404，配重滑块404可沿导柱403自由滑动。相应地，外壳1底部横向开设有插销槽，且插销槽内设置有插销弹簧502和插销501。插销501在插销弹簧502的弹力作用下，由插销槽内伸出并横插在挡块402和配重滑块404之间。

如图3所示，潜标在水面释放后，设备整体（包括外壳和配重）在重力作用下不断向水底下沉，当与水底接触时，位于外壳1底部的配重块401停止运动，而外壳1在惯性的作用下仍然向下运动，并带动插销501抵压配重滑块404，同时插销501也在配重滑块404的反作用力下压缩插销弹簧502向插销槽内收缩。当插销501完全收缩进插销槽内后，外壳1继续向下运动，并在下移一定距离后，插销501由插销槽内弹出，进而抵接到配重滑块404外径较小的下端。当惯性作用结束后，外壳1在浮力的作用下向上运动，并带动插销501连同配重滑块404一起向上运动，此时配重滑块404沿导柱403向上滑动。当配重滑块404向上运动到与挡块402接触时停止运动，而外壳1继续向上运动，插销501在配重滑块404的作用力下向插销槽内收缩。当插销501完全收缩进插销槽内后，外壳1继续向上运动，并在上移一定距离后，插销501越过配重滑块404和挡块402由插销槽内弹出，此时外壳1仅在浮力作用下向上浮动，线缆3不断从外壳1中的储线组件2中延展而出。在配重组件4的拉力和外壳1的浮力作用下，线缆3呈紧绷状态，能有效克服现有潜标主体结构由于水流波动而形变弯曲的问题。

如图4、图5和图6所示，储线组件2包括固定连接的发条容纳腔201和主控组件202。发条容纳腔201内设置有与线缆3连接的发条，通过发条的弹性收缩作用收纳线缆3，其工作原理类似于自动卷尺，此处不再赘述。主控组件202同样与线缆3连接，用于为线缆3上的各类传感器进行供电和数据传输。

在一些实施例中，储线组件2还包括位于两侧的滑动组件203，滑动组件203包括储线滑块204，储线滑块204插接在外壳1内壁两侧的竖向滑槽101中。如图6所示，滑动组件203开设有横向槽，横向槽内设置有滚珠弹簧601和滚珠602，滚珠602在滚珠弹簧601的作用下凸出储线滑块204，并卡接在外壳1内壁上端开设的滚珠卡槽中，以此将储线组件2整体固定在潜标内部上端。

当潜标外壳在水中与配重组件分离后，储线组件2内的发条受到拉力后不断收紧，在达到完全收紧状态后继续受力，滚珠602将压缩滚珠弹簧601向滑动组件203的横向槽内运动，并最终从外壳1内壁上端的滚珠卡槽中脱离，使得整个储线组件2沿着竖向滑槽101向外壳1下端滑动并最终滑到外壳最低端，如图8所示。

在一些实施例中，储线组件2还设置有滚轴7，如图7所示，滚轴7的顶端活动设置在储线组件2内，底端延伸至外壳1内部中下端，滚轴7能够自由转动。线缆3的一端通过滚轴7上靠近顶端的通孔由滚轴7顶端穿出，并与发条容纳腔201内的发条连接。潜标初始状态时，线缆3缠绕在滚轴7上。在线缆3延展的过程中，滚轴7自主转动，使线缆有序伸展。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种便携式自延展潜标，其特征在于，包括外壳和设置于外壳内的储线组件，以及由外壳底部延伸而出的配重组件，还包括布设有若干传感器的线缆；所述线缆的一端与储线组件连接，另一端与配重组件连接；所述潜标投放后，线缆在配重组件的重力作用以及外壳的浮力作用下，自行由外壳中延展而出；

所述配重组件包括固定连接的配重块、导柱和挡块，且在配重块和挡块之间的导柱上套设有配重滑块；所述外壳底部横向开设有插销槽，且插销槽内设置有插销弹簧和插销；所述插销在插销弹簧的弹力作用下，由插销槽内伸出并横插在挡块和配重滑块之间；

所述潜标在水面释放后不断下沉，当与水底接触时，位于外壳底部的配重块停止运动，而外壳在惯性的作用下继续向下运动，并带动插销抵压配重滑块，同时插销也在配重滑块的反作用力下压缩插销弹簧向插销槽内收缩；当插销完全收缩进插销槽内后，外壳继续向下运动，并在下移一定距离后，插销由插销槽内弹出，进而抵接到配重滑块外径小于其上端的下端；当惯性作用结束后，外壳在浮力的作用下向上运动，并带动插销连同配重滑块一起向上运动，此时配重滑块沿导柱向上滑动；当配重滑块与挡块接触时停止运动，而外壳继续向上运动，插销在配重滑块的作用力下向插销槽内收缩；当插销完全收缩进插销槽内后，外壳继续向上运动，并在上移一定距离后，插销越过配重滑块和挡块由插销槽内弹出，此时外壳仅在浮力作用下向上浮动，线缆不断从外壳中的储线组件中延展而出。

2.如权利要求1所述的一种便携式自延展潜标，其特征在于，所述储线组件包括固定连接的发条容纳腔和主控组件；所述发条容纳腔内设置有与线缆连接的发条，所述主控组件与线缆连接，用于为线缆上的传感器供电和进行数据传输。

3.如权利要求2所述的一种便携式自延展潜标，其特征在于，所述储线组件还设置有滚轴，所述滚轴的顶端活动设置在储线组件内，其底端延伸至外壳内部中下端；所述线缆的一端通过滚轴上靠近其顶端的通孔由滚轴顶端穿出，并与发条容纳腔内的发条连接。

4.如权利要求2或3所述的一种便携式自延展潜标，其特征在于，所述储线组件还包括位于其两侧的滑动组件，滑动组件包括储线滑块，储线滑块插接在外壳内壁两侧的竖向滑槽中。

5.如权利要求4所述的一种便携式自延展潜标，其特征在于，所述滑动组件开设有横向槽，横向槽内设置有滚珠弹簧和滚珠，滚珠在滚珠弹簧的作用下凸出储线滑块，并卡接在外壳内壁上端开设的滚珠卡槽中；当外壳在水中与配重组件分离且储线组件内的发条受力收紧后，滚珠将压缩滚珠弹簧向滑动组件的横向槽内运动，并最终从外壳内壁上端的滚珠卡槽中脱离，使得整个储线组件沿着竖向滑槽在外壳内向下滑动。