CN118050214A - 一种自动沉浮式海洋测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于海洋检测技术领域，且公开了一种自动沉浮式海洋测量装置，包括外壳，所述外壳的下表面固定连接有配重管，所述外壳的内部开设有样品腔，所述外壳的顶部固定连接有控制室。本发明通过设置的平衡叶，增强装置在下沉时的稳定性，进而使装置能更快速的到达指定的采样地点，同时在采样过程中，压缩气泵将样品腔内的空气压缩并输入压缩气罐、第三气管以及与第三气管相通的第二气管内，随后压缩气体推动活塞杆向下移动并使齿条与齿轮啮合，此时齿轮被齿条驱动旋转，并使平衡叶从垂直状态旋转为水平状态，防止装置在对海水采样时重心升高后被海水推动后发生倾倒，影响装置后续的上浮，提高装置在下潜、上浮和采样过程中的稳定性。

Description

一种自动沉浮式海洋测量装置

技术领域

本发明属于海洋检测技术领域，具体为一种自动沉浮式海洋测量装置。

背景技术

海洋测量是指通过将测量设备放入水下，随后使用测量设备内的检测器对相应的数据进行记录，此种检测测量方法虽然较为快速，但无法对海水进行取样，其可检测项目要少于采样检测，而现有的对海水进行取样的设备多呈筒状，通过内部的电动泵等装置将海水吸入装置内的样品腔内，而上浮则是通过将样品腔内的空气通入浮球内，增大设备的浮力并使设备上浮，此种方法的问题在于装置在采集了水样后，自身重量增加，使得其上浮速度缓慢，在采样过程中需要较长时间的等待，无法做到快速采样，延长了对该海域的测量时间，同时因现有的采样测量装置大多呈圆筒形，其在下潜上浮和取样过程中，容易受到海面下水流的影响发生摆动，使装置的稳定性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动沉浮式海洋测量装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动沉浮式海洋测量装置，包括外壳，所述外壳的上表面固定连接有上盖，所述外壳的下表面固定连接有配重管，所述外壳的内部开设有样品腔，所述外壳的顶部固定连接有控制室，所述控制室位于所述上盖的内部，所述控制室的上表面固定连接有压缩气罐，所述配重管的内部开设有对称的齿轮仓，所述齿轮仓的内侧面滑动连接有齿条，所述齿条的下表面与所述齿轮仓的内底面之间弹性连接有弹簧，所述配重管的外侧面转动安装有对称的转轴，所述转轴的外表面固定连接有平行于其轴线的平衡叶，所述转轴穿过所述齿轮仓且其外表面固定套接有第一齿轮，所述第一齿轮与所述齿条相啮合，所述配重管和外壳的内部开设有第二气管，所述第二气管的两端分别位于外壳的顶面以及齿轮仓的内顶面，所述第二气管的内部滑动连接有活塞杆，所述活塞杆的底面与所述齿条的顶面固定连接，所述齿条与所述第一齿轮的齿数比为1：4。

优选地，所述外壳的侧面固定连接有多个中心对称的支架，所述支架的内部固定连接有喷射管，所述喷射管与所述控制室的侧面之间固定连接有第一气管。

优选地，所述样品腔的内部滑动连接有活塞块，所述活塞块与所述样品腔的内壁为过盈配合，所述上盖的顶部固定连接有拉环。

优选地，所述配重管的下表面固定连接有单向阀，所述单向阀的入口位于下方，所述配重管的内部与所述样品腔相通，所述配重管下方设置有直径小于配重管内径的进水口。

优选地，所述第二气管与所述控制室之间通过第三气管相通，所述第三气管的一端固定连接在所述控制室的侧面，多个第三气管在所述控制室内相互连通。

优选地，所述控制室的下表面开设有进气口，所述控制室的上表面开设有上气口，所述控制室的侧面开设有出气口，所述控制室的内部固定连接有压缩气泵和电动换向阀，所述电动换向阀具有三个开口，分别是第一开口、第二开口和第三开口。

优选地，所述控制室的内部还固定连接有内气管，所述内气管与所述第三气管相通，所述内气管的一端通过三通分别与所述上气口以及所述电动换向阀的第二开口相连。

优选地，所述压缩气泵的输入口与所述进气口相通，所述压缩气泵的输出口与所述电动换向阀的第一开口相连，所述出气口与所述电动换向阀的第三开口相连，所述出气口与所述第一气管相通。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过设置的平衡叶，使得装置在下沉的过程中平衡叶与配重管的轴线相互垂直，增强装置在下沉时的稳定性，减少装置被海洋暗流击打后造成的翻滚等使装置不稳定的问题，进而使装置能更快速的到达指定的采样地点，同时在采样过程中，压缩气泵将样品腔内的空气压缩并输入压缩气罐、第三气管以及与第三气管相通的第二气管内，随后压缩气体推动活塞杆向下移动并使齿条与齿轮啮合，此时齿轮被齿条驱动旋转，并使平衡叶从垂直状态旋转为水平状态，防止装置在对海水采样时重心升高后被海水推动后发生倾倒，影响装置后续的上浮，提高装置在下潜、上浮和采样过程中的稳定性。

2、本发明通过设置的喷射管和电动换向阀，在采样完成后，通过将电动换向阀的第一开口与第二开口相通切换为第二开口与第三开口相通，此时压缩气罐和第二气管以及第三气管内的压缩气体回从喷射管下方的开口喷出，使得装置可以快速的上浮，进而提高了装置的采样的效率，同时在第二气管以及第三气管内的气体喷出后，弹簧会推动齿条向上移动，使得齿条驱动第一齿轮反向旋转，将平衡叶从采样时的水平状态切换为下潜上浮时的垂直状态，使装置在上浮的过程中更稳定。

3、本发明通过设置的单向阀，使得装置在对海水采样完毕时，内部的水自动将单向阀封闭，防止水样流出装置，同时配重管下方与单向阀相通的进水口的直径要小于配重管的内径，使得水流经过进水口后压力增大，使水推动活塞块的推力提升，降低压缩气泵的负荷，延长其使用寿命。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明上盖剖视结构图；

图3为本发明整体剖视结构图；

图4为本发明图3中A处放大图；

图5为本发明左侧视剖视图；

图6为本发明图5中B处放大图；

图7为本发明控制室后侧视剖视结构图。

图中：1、外壳；11、支架；12、样品腔；13、活塞块；2、上盖；21、拉环；3、压缩气罐；4、喷射管；41、第一气管；5、配重管；51、进水口；52、齿轮仓；53、第二气管；54、活塞杆；55、齿条；56、第一齿轮；57、弹簧；58、第三气管；6、平衡叶；61、转轴；7、单向阀；8、控制室；81、进气口；82、上气口；83、内气管；84、压缩气泵；85、电动换向阀；86、出气口。

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。

如图1至图7所示，本发明实施例提供了一种自动沉浮式海洋测量装置，包括外壳1，外壳1的上表面固定连接有上盖2，外壳1的下表面固定连接有配重管5，外壳1的内部开设有样品腔12，外壳1的顶部固定连接有控制室8，控制室8位于上盖2的内部，控制室8的上表面固定连接有压缩气罐3，配重管5的内部开设有对称的齿轮仓52，齿轮仓52的内侧面滑动连接有齿条55，齿条55的下表面与齿轮仓52的内底面之间弹性连接有弹簧57，配重管5的外侧面转动安装有对称的转轴61，转轴61的外表面固定连接有平行于其轴线的平衡叶6，转轴61穿过齿轮仓52且其外表面固定套接有第一齿轮56，第一齿轮56与齿条55相啮合，配重管5和外壳1的内部开设有第二气管53，第二气管53的两端分别位于外壳1的顶面以及齿轮仓52的内顶面，第二气管53的内部滑动连接有活塞杆54，活塞杆54的底面与齿条55的顶面固定连接，齿条55与第一齿轮56的齿数比为1：4。

在装置的初始状态，平衡叶6平行与装置的外壳1和配重管5的轴线方向，这使得在装置被放入水中后，平衡叶6能减少装置被海洋暗流击打后发生上下翻滚所造成的无法采样后上浮。

在采样过程中，装置从单向阀7下方开始向上方的样品腔12内抽水，此时随着样品腔12内的空气被压缩，压缩后的空气会经过控制室8之后进入压缩气罐3和第二气管53内，进入第二气管53内的压缩空气会推动活塞杆54向下移动，并带动齿条55向下滑动，此时齿条55带动第一齿轮56旋转，进而使平衡叶6旋转，而齿条55的齿数只有第一齿轮56的四分之一，这就使得平衡叶6在旋转90°之后便会停止，此时垂直状态的平衡叶6变为水平状态，进而减少了装置在采样过程中因重心升高后受水流影响而晃动时角度，防止装置在采样的过程中因晃动发生倾倒而影响后续的上浮。

在采样完成后，通过切换电动换向阀85的通路，使压缩气罐3和第二气管53内的压缩空气从喷射管4的出口喷出，此时弹簧57推动齿条55向上移动，齿条55驱动第一齿轮56反向旋转，使平衡叶6从水平状态切换为垂直状态，增强装置在上浮时的稳定性，同时快速喷出的压缩空气提高了装置的上浮速度。

如图2所示，外壳1的侧面固定连接有多个中心对称的支架11，支架11的内部固定连接有喷射管4，喷射管4与控制室8的侧面之间固定连接有第一气管41。

喷射管4中心对称的设置在外壳1的侧面，在喷射管4从底部喷射出压缩空气时，使装置在圆周方向上受到的推力相同，使装置在快速上浮时能保持稳定状态。

如图3所示，样品腔12的内部滑动连接有活塞块13，活塞块13与样品腔12的内壁为过盈配合，上盖2的顶部固定连接有拉环21。

在压缩气泵84启动并将样品腔12内的空气抽出压缩后，活塞块13受气压变化向上移动，并使装置开始采样，活塞块13与样品腔12内壁的过盈配合防止水样渗漏至活塞块13的上方并进入压缩气泵84内，影响后续的上浮时通过压缩空气驱动装置向上移动。

如图1至图3所示，配重管5的下表面固定连接有单向阀7，单向阀7的入口位于下方，配重管5的内部与样品腔12相通，配重管5下方设置有直径小于配重管5内径的进水口51。

单向阀7的设置使得装置在采样完成后水样无法从下方漏出装置，而进水口51的设置使得水流经过进水口51进入配重管5的内部时，因水流的截面大小发生变化，水压上升并提高对活塞块13的推力，降低压缩气泵84的负荷，延长其使用寿命。

如图3、图4和图7所示，第二气管53与控制室8之间通过第三气管58相通，第三气管58的一端固定连接在控制室8的侧面，多个第三气管58在控制室8内相互连通。

在样品腔12内的空气被压缩气泵84抽出压缩的过程中，部分压缩空气会通过第三气管58进入第二气管53，随后压缩空气推动活塞杆54，活塞杆54的顶部与第二气管53的内壁过盈配合，防止空气进入齿轮仓52内，在电动换向阀85切换内部的连通状态时，还可以使第二气管53内的压缩空气从喷射管4的出口喷出，提高装置的上浮速度。

如图2、图3和图7所示，控制室8的下表面开设有进气口81，控制室8的上表面开设有上气口82，控制室8的侧面开设有出气口86，控制室8的内部固定连接有压缩气泵84和电动换向阀85，电动换向阀85具有三个开口，分别是第一开口、第二开口和第三开口。控制室8的内部还固定连接有内气管83，内气管83与第三气管58相通，内气管83的一端通过三通分别与上气口82以及电动换向阀85的第二开口相连。压缩气泵84的输入口与进气口81相通，压缩气泵84的输出口与电动换向阀85的第一开口相连，出气口86与电动换向阀85的第三开口相连，出气口86与第一气管41相通。

电动换向阀85具有默认状态和上浮状态，在默认状态下第一开口和第二开口相通，在上浮状态下第二开口和第三开口相通，在本装置下潜和采样的过程中，电动换向阀85处于默认状态，此时样品腔12内的空气被压缩气泵84从进气口81抽出并压缩，此时压缩后的空气会经由压缩气泵84的输出口输出，并通过电动换向阀85的第一开口进入，此时第一开口于第二开口相通，即压缩空气在从第一开口进入后会经过第二开口离开，此时压缩空气会进入与第二开口相连的内气管83，并经过内气管83的运输分流，一部分压缩空气进入压缩气罐3，另一部分压缩空气继续由内气管83导流并进入第三气管58与第二气管53，随后此部分压缩空气会推动活塞杆54向下移动并使齿条55驱动第一齿轮56转动，进而带动平衡叶6旋转，使平衡叶6能增强装置在采样时的平衡性，防止装置因中心上移后发生翻转，造成后续无法快速上浮。

在装置采样完毕，需要上浮时，电动换向阀85切换为上浮状态，此时第二开口和第三开口相通，而第三开口和出气口86相通，出气口86与第一气管41相通，也就是说，压缩气罐3、第二气管53和第三气管58都与第一气管41相通，而第一气管41又通过喷射管4与外界相通，此时在气压作用下，压缩气罐3、第二气管53和第三气管58内的压缩空气会膨胀并从喷射管4的出口喷出，使得装置能快速上浮。

工作原理及使用流程：

在使用本装置时，首先将绳索系在装置的拉环21上，随后将装置放入水中，装置会在自身重力的影响下下落，当装置下落至指定海拔的区域后，启动压缩气泵84，此时压缩气泵84会开始压缩样品腔12内的空气，此时通过气压的作用，活塞块13会向上移动，同时海水从下方的单向阀7进入样品腔12，而在采样的过程中，活塞杆54受压缩空气推动向下移动，并带动齿条55向下移动，进而使第一齿轮56旋转，此时平衡叶6会随之转动，而相对侧的平衡叶6会朝相反的方向旋转，使得装置在采样的过程中能保持竖直状态，随着齿条55向下移动，最终平衡叶6会保持水平状态，以防止装置在采样完成后重心上移所造成的易受水流影响发生翻转。

在采样完成并要上浮时，切换电动换向阀85的连通状态，此时压缩气罐3和第二气管53内的压缩空气从喷射管4的出口喷出，同时因缺少压缩空气推动，弹簧57会向上推动齿条55向上快速移动，并带动第一齿轮56反向旋转，此时平衡叶6会旋转回初始的垂直状态，以提高装置在快速上浮时的稳定性，随后将上浮的装置通过绳索收回船内即可完成采集并进行后续的数据测量。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

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)

1.一种自动沉浮式海洋测量装置，包括外壳（1），其特征在于：所述外壳（1）的上表面固定连接有上盖（2），所述外壳（1）的下表面固定连接有配重管（5），所述外壳（1）的内部开设有样品腔（12），所述外壳（1）的顶部固定连接有控制室（8），所述控制室（8）位于所述上盖（2）的内部，所述控制室（8）的上表面固定连接有压缩气罐（3），所述配重管（5）的内部开设有对称的齿轮仓（52），所述齿轮仓（52）的内侧面滑动连接有齿条（55），所述齿条（55）的下表面与所述齿轮仓（52）的内底面之间弹性连接有弹簧（57），所述配重管（5）的外侧面转动安装有对称的转轴（61），所述转轴（61）的外表面固定连接有平行于其轴线的平衡叶（6），所述转轴（61）穿过所述齿轮仓（52）且其外表面固定套接有第一齿轮（56），所述第一齿轮（56）与所述齿条（55）相啮合，所述配重管（5）和外壳（1）的内部开设有第二气管（53），所述第二气管（53）的两端分别位于外壳（1）的顶面以及齿轮仓（52）的内顶面，所述第二气管（53）的内部滑动连接有活塞杆（54），所述活塞杆（54）的底面与所述齿条（55）的顶面固定连接，所述齿条（55）与所述第一齿轮（56）的齿数比为1：4。

2.根据权利要求1所述的一种自动沉浮式海洋测量装置，其特征在于：所述外壳（1）的侧面固定连接有多个中心对称的支架（11），所述支架（11）的内部固定连接有喷射管（4），所述喷射管（4）与所述控制室（8）的侧面之间固定连接有第一气管（41）。

3.根据权利要求2所述的一种自动沉浮式海洋测量装置，其特征在于：所述样品腔（12）的内部滑动连接有活塞块（13），所述活塞块（13）与所述样品腔（12）的内壁为过盈配合，所述上盖（2）的顶部固定连接有拉环（21）。

4.根据权利要求3所述的一种自动沉浮式海洋测量装置，其特征在于：所述配重管（5）的下表面固定连接有单向阀（7），所述单向阀（7）的入口位于下方，所述配重管（5）的内部与所述样品腔（12）相通，所述配重管（5）下方设置有直径小于配重管（5）内径的进水口（51）。

5.根据权利要求4所述的一种自动沉浮式海洋测量装置，其特征在于：所述第二气管（53）与所述控制室（8）之间通过第三气管（58）相通，所述第三气管（58）的一端固定连接在所述控制室（8）的侧面，多个第三气管（58）在所述控制室（8）内相互连通。

6.根据权利要求5所述的一种自动沉浮式海洋测量装置，其特征在于：所述控制室（8）的下表面开设有进气口（81），所述控制室（8）的上表面开设有上气口（82），所述控制室（8）的侧面开设有出气口（86），所述控制室（8）的内部固定连接有压缩气泵（84）和电动换向阀（85），所述电动换向阀（85）具有三个开口，分别是第一开口、第二开口和第三开口。

7.根据权利要求6所述的一种自动沉浮式海洋测量装置，其特征在于：所述控制室（8）的内部还固定连接有内气管（83），所述内气管（83）与所述第三气管（58）相通，所述内气管（83）的一端通过三通分别与所述上气口（82）以及所述电动换向阀（85）的第二开口相连。

8.根据权利要求7所述的一种自动沉浮式海洋测量装置，其特征在于：所述压缩气泵（84）的输入口与所述进气口（81）相通，所述压缩气泵（84）的输出口与所述电动换向阀（85）的第一开口相连，所述出气口（86）与所述电动换向阀（85）的第三开口相连，所述出气口（86）与所述第一气管（41）相通。