CN1258256A - 可浸入水中的和可取回的浮标 - Google Patents
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Abstract
浮标(3)包括释放机构(5),该机构允许浮标(3)没于水中,随后可自动地被释放而升到水面上。机构(5)包括盖(16),该盖气密封闭其中配置释放单元(101)的空间(8)。盖(16)整体形成,包括两个夹头(28,29),该夹头可以彼此相对移动,从而释放销(20)。夹头(28、29)由释放单元(101)移动,该释放单元使至少一个夹头(28)偏离另一个夹头(29)。释放单元(101)由远距离发射的信号操作,或者在特定环境需要这种释放时(例如内部电源快要耗光时),可直接由计时器或控制器起动。浮标(3)可以固定在任何水下的结构件上例如蟹笼(7)上。
Description
发明领域
本发明涉及水上浮标，具体涉及可以浸入水中而后可以回收的浮标，也涉及用于气密密封环境中的释放系统。
发明背景
水上浮标通常用于各种海事中，以指示特定物体的位置。除用在水面上而外，浮标还用来标定水下工作，除增加水下贵重器材(如科学器材、工业器材、商用器材和军事器材等)的安全性外，目的是消除表面障碍和受到干扰。
在要求水下使用时浮标必须具有可以可靠释放到水面上并在水面上回收的装置。
发明概要
按照本发明的第一方面，公开了一种可释放的夹持装置，包括：
主体，具有至少两个夹头，该夹头作成可以释放地夹持一个部件；
位移装置，利用上述主体上形成的密封装置与上述部件分开，使上述位移装置基本上封闭在上述主体内，上述位移位置可被操作而使上述夹头中的至少一个夹头移动，以释放和/或夹持该部件，其中上述至少一个夹头构成上述密封装置的至少一部分。
按照本发明的第二方面，公开了一种可浸入水中的和可以回收的浮标，该浮标包括：
卷线筒形的主体，筒上绕有一定长度的线绳，线绳的一端固定在该主体上；
与上述主体连接的气密密封的空间，该空间中配置一驱动器；
可从该主体上释放的部件，线绳的中间部分可固定在该部件上；
夹持机构，可由上述驱动器操作，以释放和/或夹持该部件，其中上述机构的至少一活动夹持部分包括上述空间的至少部分气密封装置。
按照本发明的另一方面，公开了一种用在水体中的可浸入水中的/可回收的浮标系统，上述系统包括：
可以发射包括信息的信号的发射装置；
如第二方面所述的浮标，上述浮标还包括一种装置，该装置接收上述信号，并按照上述信息使上述驱动器操作；
固定上述线绳另一端的有效载荷。
还公开本发明许多的其它方面。
附图的简要说明
下面参照附图说明本发明的多个实施例，这些附图是：
图1A例示一个实施例浮标的应用；
图1B是图1A浮标的纵向截面图；
图2是示意方块图，示出图1A和1B所示浮标的主要功能部件；
图3A是示意方块图，示出实现图2功能部件的具体装置；
图3B是示意方块图，示出与图3A部件联用的发射器内的具体部件；
图4是一个实施例的释放机构、端盖和线绳卸扣销的前视图；
图5A是图4所示配置在关闭状态的前视纵向截面图；
图5B是图4所示配置在打开状态的前视纵向截面图；
图5C是端盖的后视放大截面图；
图6是沿图4的VI-VI线看去的图4所示配置的右侧纵向截面图；
图7A是沿图5A的VII-VII线看去的端盖的下侧视图；
图7B是从图7A的VII-VII线看去的与图4实施例相结合的固定夹头插件；
图8A-8C是一个浮标主体的透视图、底视图和顶视图；
图9是另一实施例的释放机构和端盖的前视图；
图10是图9端盖的下侧视图；
图11A和11B是另一浮标主体的透视图和底视图；
图12A是另一实施例释放机构视图；
图12B是图12A端盖的下侧视图；
图13是透视图，示出图12A和12B所示实施例的操作；
图14是与图12A-13所示实施例联用的控制系统的示意电路图；
图15-19是程序图，示出图12A-14所示实施例的操作模式。
详细说明
图1A示出具有正浮力浮标3没入水中的状态1，该浮标由线绳保持在水体的水面90的下面，在本实施例中，该线绳是一根绳子6，它连接具有负浮力的有效载荷例如在本例中的蟹笼7上。从没入水中的状态可以看出，蟹笼7的负浮力大于蟹笼7的正浮力。
图1A还示出浮标处于退回的状态2，此时绳子6已从浮标3上退卷。然而浮标3仍由绳子6连接于蟹笼7，因而渔人通过卷起绳子6便可以收回蟹笼7。
图1B更详细示出没于水中状态1时连接于蟹笼7的浮标3。浮标3由浮标主体4和释放组件5构成，该主体可用聚乙烯、聚丙烯或其它塑料制作，围着通常用铝作的圆筒8模制。释放组件5包括用于支承释放单元101的端盖16。圆筒8形成一个两端封闭的大体管状的内部，该内部内安装释放组件5，并由端盖封闭。
端盖16包括圆的环形槽91，槽内配置O形环79。端盖16包括靠近O形环79的螺纹部分32，该螺纹部分可与圆筒8开口端内形成的互补螺纹啮合。这样，O形环79和端盖16形成密封接合，可有效地防止流体包括气体和液体进入到圆筒8的内部，因而可以防止其中的东西(如释放组件5)受到腐蚀和损坏。端盖16还包括绳子释装置83，该装置具有绳子卸扣销20、活动夹头28和固定夹头29。
如图1B所示，绳子6的一端用绳结81等固定于主体4。例示的绳子6绕在主体4上，绳子的长度等于使用浮标3处的水的最大操作深度。绳子6绕上主体4上后，系上其自由部分64，或者牢固固定于绳子卸扣销20上，系上绳子6的自由端65，或牢固地固定于蟹笼7上。
绳子卸扣销20通常用不锈钢制作，具有整体成形的球形端部66，该端部66配置成可在操作上以下述方式固定在活动夹头28和固定夹头29之间。绳子卸扣销20的另一端部具有一个环或眼67，绳子6如图所示可以系在该环上。绳子卸扣销20根据释放单元的状态可以由活动夹头28和固定夹头29夹持或从其约束中释放出来，因而可以在图1所示的状态中进行变换。
下面参考图2，释放单元101包括电源82、信号接收器86、控制器85、最好包含实时钟的计时器84、绳子释放驱动器102和传动装置103。电源82分别连接于绳子释放驱动器102、计时器84、控制器85和信号接收器86，以便为各部件的操作提供必需的电源。
绳子释放驱动器102如图的箭头104所示机械地连接于传动组件103，该传动部件103如箭头105所示机械地连接于绳子释放装置83。
信号接收器86制作成可接收远地发射的包含信息的信号53，该信息是关于何时需要用绳子释放驱动器102通过传动组件103驱动绳子释放装置83。接收的这种信息首先经连线68通到控制器85。控制器85被制作成可以控制浮标3的操作和可以在规定的时间与计时器连通，以便在该时间起动绳子释放驱动器，该绳子释放驱动器然后驱动传动组件103，因而驱动绳子释放装置83。
可以通过直接连接线69用控制器85或通过连接线87用计时器84起动至绳子释放驱动器102的信号，以起动绳子释放装置83。一般在达到预定时间(例如，在设定之后72小时，或在要求收获时间，如1998年4月的第二个星期5，即10日的上午10点)时产生到绳子释放驱动器102的信号。在特殊情况指令这种响应时，控制器85也操作，使浮标3释放。例如在优选实施例中，控制器85被配置成可以监测电源82的剩余操作寿命，使得电源在要耗尽，不能操作驱动器102时，控制器85将释放浮标3，即使计时器84中的计划时间还未到达。这种操作可以收回浮标，而不会因为电源不能供电而使其丢失在海底。因此可以防止浮标3因不能操作而造成的故障丢失。利用在控制器85和计时器84之间的双向连接有助于这种操作，这样控制器可以询问时间或释放前的剩余时间，以决定是否起动信号69。
图3A示出如何实现图2释放单元101的一些功能元件。电池10可提供电能来操作绳子释放驱动器102，该驱动器包括马达控制器9和马达30。电池10还向微控制器43提供电能78，该微控制器被结构成可以实现计时器84和控制器二者的功能。电池10还向红外线接收器60、红外线发射器61和声接收器76提供电能。为节省电池电能和尽量增加电池寿命，微控制器最后作成每1s实时时间仅觉醒1ms时间。这种配置造成最小的功率损耗，同时又提供充分的响应时间，以便进行可靠的操作。
红外线接收器60配置成可以接收远处发射的红外线信号53。与信号53相关的信息传递到微控制器43。根据微控制器43的程序和信息的内容，微控制器可以操作，通过连接线69、87向马达控制器9输送信号，该控制器9然后可使马达30接通电源。马达30的输出机械连接于传动组件103，使得绳子释放装置83操作。马达控制器9能够反向操作马达30，使传动组件103和绳子释放装置83反向运动。这种反向运动能力使得绳子释放装置83在进行释放操作之后可以再复位。
在特定配置中的微控制器43如图所示可用连接线89连接于声波接收器76。该声波接收器76包括用于接收声信号的水下听音器70，该听音器的电输出经各种信号处理部件传送到微处理器43，该信号处理部件包括检测放大器71、滤波器72、预放大器73、检测器74和解码器75。在这种配置中，当浮标3浸于水下时，图2中所述的远距离发射信号可用接收器76接收。如果想在浮标3已浸入水中之后改变具有预定释放时间的起始程序，或想马上进行回收，这是很有用的。
图3A示出的另一种配置包括发射器61，该发射器由连接线88连接于微处理器43。一般地讲，发射器60被作成可以将信息返回到如图2所讨论的远距离发射信号源。因此发射器60可以作成根据需要或者发射红外线和声信号中的任一种信号，或者作成可以发红外和声两种信号。
图3B示出远距离编程单元42，它通常是一种手持装置，可以发射由信号接收器86接收的信号53。远程编程单元42包括由电池52供电的微控制器51。连接于微控制器51的发射器49可以发射适于用红外接收器60和/或声波接收器76接收器的信号53。用户界面54也连接于微控制器51，因而操作者可对微控制器51编制程序。界面54包括操作人员输入信息的触摸面板和显示目视信息的显示屏，即显示现在正编程的信息或已经编程的信息。
现在参考图4-8B说明释放组件5。图4示出端盖16，电池10由伸出该端盖16的三个支柱11支承。如图5A清楚示出的，绳子释放驱动器102包括马达30和电子单元106，该二者均固定在端盖16上形成的凹部109中(见图5C)。电子单元106通常包括信号接收器60、微控制器43和马达控制器9中的各个部件。
底盘板21固定于端盖16的大体圆盘形的表面110上，既可增强端盖16，也构成安装其它部件的基础。在底盘板21上形成许多孔，以便伸出一些部件，这些部件包括与绳子释放装置83有关的马达30以及钻头坯件27，该绳子释放装置将在下面说明。传动组件103从马达30伸出，并包括齿轮架17、齿轮系列33、蜗轮19、齿轮14、连杆24和齿轮凸轮25。齿轮架17配置在底盘板21上，并形成一个安装装置，利用该安装装置及夹具31及将马达30定位和固定在齿轮架17上。
马达30通电时马达30的主轴可驱动齿轮系列33。齿轮系列33的运动又驱动蜗轮19。如图4所示，蜗轮19的转动驱动齿轮14，驱动方向或者沿箭头58或者沿箭头96，取决于由马达控制器9提供给马达30的驱动极性。蜗轮19和齿轮14的相互作用从方位平面到仰角平面均改变了马达30机械传动输出的转动运动。
齿轮14具有主轴97，该主轴延伸穿过如图4和6所示的连接于齿轮架17的直立翼板92。主轴97的第一端部12A由第一外部簧环13A固定就位。参考图6，图中示出主轴97的第二端部12B，该第二端部伸过齿轮架17两个直立翼板92中的另一端部，并由第二外部簧环13B固定就位。
回到图5A，图中示出主轴97的横截面，但因为越过齿轮14的范围，所以看不见齿轮14(见图4)。主轴97上配置齿轮凸轮25。该凸轮的圆周通过滚珠轴承98可在连杆24上内滑动。定位销26构成将连杆24固定在凸轮25上的第二固定件，以达到连杆24的要求的振动。
从图5C可以清楚看出，端盖16由一块固体塑料例如UHMW聚乙烯加工而成，这种塑料强度大，但加工成适当尺寸时又具有弹性。也可以采用其它全合适的替代材料。在端盖16上形成凹部109，在此凹部中装入马达30和电子组件106。在优选实施例中，聚乙烯是半透明的，加工的凹部形成薄的外部分111，在该外部分上配置红外线接收器60和发射器61，使薄部分111形成一个窗口(见图7A)，通过此窗口可以进行双向红外线通信。如图5A、5B和7A所示，沿窗114的外部配置传感器定位15，对其进行机械增强，从而可以防止在水下压力下该薄部分111的变形和/或损害，以及防止其它疏忽性损坏。
还可以在端盖的露出表面上进行加工，形成活动夹头28，该夹头像是一个伸入外侧凹部的柱子，该凹部的一个侧面由固定夹头29形成，而另一个侧面由斜面108形成。围绕固定夹头28的加工在面110上形成基本上环形的薄部分112，该薄部分相当薄，使得活动夹头可以弹性地挠曲，但同时又相当的厚，使得夹头28虽然经过多次挠曲，特别是加上深水压力的作用，该薄部分仍不破裂、扭曲或发生其它故障。固定于110上的底盘板有助于增强该薄部分。倾斜面108用于阻止在端盖16上形成堆积层(例如牡蛎、贝类等)，否则这种堆积层将妨碍固定夹头28的操作。
在活动夹头28上形成的并从面110伸出的是盲道113，在该盲道固定钻头坯件，该坯件作成突出于底盘板21，以便用连杆滑动，从而使活动夹头28挠曲。因此通过端盖16的机械加工可使活动夹头28和固定夹头29整体形成在端盖16内，因而不需要活动密封件，而是构成一个能够弹性弯曲的密封件。
如图5A、5B和7A所示，固定夹头插入件100固定于固定夹头29的机加工部分，而活动夹头插入件固定于活动夹头28的加工部分。插入件99和100通常用不锈钢制作，可以防止夹头28和29表面的破损，由于与卸扣销20接触常常发生这种破损。如图7A和7B所示，在端盖16上可以模制出或加工出凹入的空隙34，该空隙可使绳子卸扣销20的球形端部66进入由活动夹头插入件99和固定夹头插入件100形成的圈套93中。球端部66在沿槽口94移动之后便可被引入和固定就位，该槽口94凹入固定夹头插入件100。
图5B示出图5A的释放组件5，但齿轮14(图4)的主轴97已沿箭头58所示的方向进行转动。在图5中，主轴97已从其图5A所示的位置转动1/4圈，这导到齿轮凸轮25的偏心转动。这种运动使连杆24沿箭头78所示的方向移动，这种移动又使活动夹头28的钻头坯件27沿方向59移动。从而形成这种运动的实际支枢点107。因此经过充分运动，活动夹头28便偏离固定夹头29，因而绳子卸扣销便可以活动夹头28和固定夹头29的约束下释放出来。由于传动组件103的高的传动比，活动夹头28保持打开。上述转动1/4圈所需的时间约为30S，这表现出高传动比以及用于优选实施例的端盖材料的弹性。通常，活动夹头29通过马达30的反转可从图5B所示的打开位置返回到图5A所示的关闭位置，该马达30可沿箭头96的方向使主轴97反转。
如图6所示，固定于齿轮14的位置传感器18配置成可向马达控制器9传递关于夹头28运动的信号。位置传感器18可用适当的装置例如磁限开关或光学开关构成。当主轴97(图5B)已从图5A所示的位置转到图5B所示的位置时，信号便从位置传感器18送到控制器85。响应此信号控制器85(图2)便停止马达30(图5A和5B)，因而活动夹头28保持在图5B所示的打开位置。在需要复位活动夹头28到关闭位置时，可以反向转动马达30(图5A和5B)。马达30的反转导致主轴97(图5B)沿箭头96(图5B)的方向转动。因而可返回到图5A所示的状态。
图8A-8C示出图1B中浮标3的主体4的一个优选实施例。主体4为卷线筒形状，具有中央圆筒119，该圆筒围绕圆桶8模制。从该圆筒的两个端部伸出相应的法兰121。如图所示，在各个法兰的周边上形成若干把手120，该把手是一种可以用手抓住的方便装置，而两个相邻把手之间的V形部分123则形成一个位置，该位置在卸扣销20卡在夹头28和29中时可以紧紧卡住绳子6的自由部分，因而可防止绳子6的不希望的退卷。在浮标3正上升到水面90(图1)而绳子6正从主体4上退卷时，在把手120的这种装置将会产生磨擦。这种磨擦可降低浮标3的上升速度，因此可以减小绳子6发生缠结和/或浮标3损坏水面上船只的机会。图8B是图8A主体4的底视图，示出圆桶8上的螺纹122，释放组件5(图1B)可以螺纹啮合到该螺纹中。
图9和10示出释放装置5的另一实施例。模制端盖55，使其包括可以插入绳子卸扣销20的球形端部的卸扣销进入口56。配置一对驱动臂37，该驱动臂37伸过端盖55，形成一对夹头57。驱动臂37分别包括位于端盖55内的支枢点55，并且围绕支枢点95用弹性的柔性密封胶密封，从而防止水进入浮标的内部。
马达38配置成可用从马达伸出的螺纹轴39驱动滑块36。当螺纹轴39沿第一方向转动时，滑块沿箭头58的方向移动。这样便使各个驱动臂37向螺纹轴39的径向中心转动。当螺纹轴39向第二方向转动时，滑板36便沿箭头62的方向移动，这样便使各个驱动臂37转离螺纹轴39的径向中心。因此驱动臂37构成一对越过支枢点95的邻接卸扣销进入口的活动夹头。
图10示出在端盖55的下侧看到的活动夹头57和卸扣销进入口56的配置。电子单元63提供以上述方式对马达38的必须的操作控制。
图11A和11B中示出另一种浮标主体130的例子。主体130最好用铝制作，包括中央圆筒131，在该圆筒的端部上形成法兰132。法兰132是空心的，以使主体130产生正浮力，各个法兰具有许多圆筒形孔133。用金属管形成该孔，该金属管焊接在各个法兰132的环形侧表面134上。孔132的作用是增强侧面，以防止在深水的压力下被压塌。
图4至7B和图9和10的释放机构可以分别与图8A-8C的浮标主体联用，或与图11A和11B的主体联用。
图12A和12B示出另一个释放机构组件200，该组件形成在端盖201上，该端盖类似于图4-7B中所用的端盖。在此实施例中，从固定于端盖201上的底板上伸出机架组件202。该支架组件202由许多支架构成，释放机构组件200的操作部件装在这些支架上。具体是，电池组件和电子线路204装在机架组件202的后侧，而在近侧安装具有100∶1变速箱的马达205，从该马达中伸出驱动螺杆208。驱动螺杆208的非驱动端部由装在机架组件202上的驱动螺杆套套住。U形环210包着一部分驱动螺杆208并包括驱动螺母211，该螺母使U形环连接于驱动螺杆208。如图所示，驱动螺母211由簧环212固定在U形环210上。由于这种配置方式，当驱动螺杆208转动时，驱动螺母211以及U形环210便沿驱动螺杆208的长度移动。
从U形环210伸出狗腿形的杠杆臂207，该臂具有螺纹端部215，该端部用尼龙锁定螺母213牢固连接于U形环。狗腿杠杆臂207的另一端部216也有螺纹，作成可以与端盖201的活动夹头218内形成的互补螺纹啮合。另一个尼龙螺母214将狗腿杠杆臂207固定于端盖201上，该螺母穿过底板203上形成的孔228(见图13)。这样，臂207的弯曲运动导致在螺母214上的转动。
如同前面实施例一样，端盖201作成具有固定夹头219，在该夹头上固定有固定夹头插入件200，从而可将绳子卸扣销217定位在固定夹头插入件220和固定于活动夹头218上的互补活动插头插入件221之间。夹头板223装在端盖201的外侧部分，形成窗口224，通过该窗口可以进行红外线通信。如图12A所示，黑的聚乙烯管从靠近电子组件和电池组件204的位置通到靠近窗口224的薄部分。由于这种配置，两个聚乙烯管222(只能看到一个)供应给窗口224，一个管用于发射红外线信号，而另一管用于接收红外信号。
如图13清楚示出的，驱动螺杆208连接于传动轴225，该传动轴从马达和齿轮箱205伸出。当驱动螺杆208如图所示转动时，U形环210将沿箭头226的方向移动，从而将弯曲力矩作于在杠杆臂207上，使活动夹头218沿箭头227所示的方向摆动，从而打开夹头218和219。驱动螺杆的反向转动将关闭夹头218、219。
参照图12A，机架组件202包括微开关安装架206，在该安装架上可以安装一对微开关(为清楚起见，未示出此微开关，但技术人员是清楚的)。微开关靠近U形环210运动的端点，以便分别确定夹头的打开和关闭位置。因此通过检测各个微开关的状态，控制系统便可识别夹头的状态和释放机构200的操作，并且还知道打开或关闭结束时停止向马达205供电的时间。
现在转到图14，图中示出可用来操作图12A-13所示释放机构组件200的控制系统250。控制系统250由电池组件251供电，该电池组件用四个“D”尺寸的大功率的碱性电池组成，因而可长时间供电并提供标准的6V输入电压。该电池组件251经一对如图连接的双极双掷继电器256、267以不可调的方式驱动电动机205正转和反转。
控制系统250包括双模式可编程微功率电压调节器253，该调节器最好用MAX 663ACPA装置，该装置将输入电压从6V下调到3.6V DC，该电压涓流充电镍镉再充电电池255。该电池然后向控制系统250的其余电子电路供电，这些电路包括微控制器单元(MCU)、实时时钟254和红外线通信装置258。
MCU 252最好采用HCMOS微控制单元装置，例如由SGS ThomsonMicroelectroincs公司制造的ST6225F1装置。这种装置包括三个周边接口、装有机载振荡器的8位模拟数字转换器、3878位用户程序存贮器、数字监示器和计时器。用两个电阻R6和R7取样主电池组件251的电压输出，并输入到MCU252的模拟数字转换器，用于检测和监测主电池电压。
还装有实时时钟(RTC)254，该时钟最好采用Harris SemicondutorCorporation公司制造的CDP68HC 68TIE装置，该装置可以提供完全的时钟特征，包括秒、分、时、日期、月和年。RTC 254装有32KHz晶体259，因而尽可能减少了功率消耗，采用更快的振荡器会增加功率损耗。从图14可以清楚看出，操作MCU 252可使继电器256和257分别经晶体管Q1和Q2操作电动机205，或者使其正转，或者使其反转。电动机205(对应于夹头218、219)的位置由微开关261和262检测，该微开关提供MCU252的输入。装在浮标内靠近电子线路的渗漏检测器263也输入到MCU252，以检测其中潮气的存在。红外线通信装置258包括红外发射二极管264和红外线接收二极管265，这些二极管均连接于MCU250，如图所示。
按图12A-14的配置制作的可浸入水中的/可释放的浮标最好是可编程的和/或可协同手持通信终端控制器或个人计算机操作的。这种手持通信终端控制器的例子是“PSION WORKABOUT手持终端控制器”，它包括键盘及具有12行每行有29字符的显示屏。这种终端控制器可以经窗口224与通信组件模块258进行双向红外线通信。在正常状态下，MCU252处于“入睡模式”，直到由三个信号源中的一个装置通过可屏蔽中断将其叫醒，这三个信号源是用户测试通信、实时时钟254的报警输出或渗漏检测器263的输出。参考图15-19所示计算机程序图便可以以更好地理解包含图12A-14所示部件的浮标的操作。该程序可以分辨出手持终端控制器(或个人电脑)和浮标的操作。这些程序贮存在MCU 252和终端控制器中，并下述方式相互作用。
在需在浮标和手持终端控制器之间通信时，一当由用户“叫醒”，浮标便进入“叫醒模式”。接着显示通行词条、产品标题和选择菜单。然后用户选择“时间/日期设定”、夹头操作和反回到入睡模式中的一种。在预定时间之后如果没有用户输入，则控制系统250返回到入睡模式。然而可能发生两种例外。首先在时间/日期信息进入期间(但不是在进入之前)，其次在等待是/否提示的响应时不会自动返回到入睡模式。
另外，当选择夹头操作时，需要证实安全性(是/否)，以保证夹头的操作不伤及人员和设备。首先读取电池251的电压，然后接通电动机205，在0.5秒之后读取电池满负荷时的另一个电池电压。然后在检测打开和关闭时打印或显示这两个电压。
在用户最后确定为释放事件日期/时间的时刻，实时时钟每天至少中断一次。在如此操作时，MCU 250进入“唤醒模式”，随后检查电池电压。如果电池电压太低，则设法进入释放。另外，MCU 252检查现在日期是否与用户规定的释放事件日期相同。如果日期相同，则使夹头打开，进行浮标的释放，随后返回到“入睡模式”。还从通信接口打印出(传出)相同的电压信息，但是没有任是/否的确认。
渗漏检测器263包括平行配置的三个电极，它们在形体上均靠近连接于0电压的机架组件202。检测器263的输出信号输入到用作逻辑输入的针脚上，该逻辑输入通过内部工作电阻进行中断。渗漏到浮标的内的海水将使电路接零，由此得到低电平逻辑输入，造成中断。接着进行紧急释放。
现在转到图15，图中示出包括浮标和手持携带式终端控制器的系统流程操作，因此控制器包括上述的显示器和数据进入键，这些键包括：
一，0，进入，1，2，3，4，9，S和C
按优选实施例制作的浮标不包括开/关用的开关。代之以浮标在大部分服务时间处于“入睡模式”。在入睡时间，浮标只消耗很小的功率，因而延长了电池寿命。可以以下列三种方式之一将浮标从入睡模式唤醒：
用户想偏制日期/时间的程序；
将要发生实际释放事件的时候；
检测到渗漏时。
在被唤醒期间，在预定的不操作时间之后，又重新自动进入入睡模式。按照这种方式，MCU 252和手持终端控制器均具有程序码，该码启动这种操作模式并能够停用其间的通信。为开始通信，将配合手持终端控制器的红外线接收/发射器装在端盖201上，靠近窗口224，并压“进入键”两次。然后显示浮标序号，输入通行词提示。此顺序示于图15的步骤280。在进入有效通行词时，在步骤281向用户显示标题和菜单。该菜单提供了相应编号的四种选择：
1设计释放事件；
2设定浮标时钟；
3测试夹头
4进入入睡状态。
释放事件的设计对应于将来要求浮标从其系绳上释放出并漂浮到水面以便回收的时间和日期。在这进行这种设计步骤期间，禁止反回到引到入睡状态。开始时输入以年月日标记的释放日期。一当设定释放日期，再以24小时的格式设定释放时间。一当设定日期和时间，该显示器便向用户显示，以便检查和在别处记录下来。这是重要的，因为控制系统不包括可以咨询释放日期和时间的装置。这样，一当装置被程序化，便不能通过普通的操作修正已计划的释放事件日期和时间。在程序步284用户可以向“夹头是否已经关好”，如果没有关好，用户回转到主提示程序步285。如果用户在程序步286选择开关夹头，则使夹头关闭，由于采用高变速比，这种关闭可能需时高达30S。一当夹头关闭，绳子卸扣销便固定在夹头之间，标浮便由控制系统250调度，返回到其入睡模式。
菜单选项2提示用户进入现在日期和时间。这一步骤必需在设计释放日期和时间之前进行。在图15的程序部287和288示出这种操作。
菜单选项3提供如程序步289所示的夹头的测试操作，在该程序步中开始要求夹头关闭，如果回答是，进行关闭夹头程序的操作(如图18)所示，此后接着进行打开夹头的操作(见图19)。
在夹头的各个打开和关闭期间，在开始操作时和操作期间显示电池电压。这样便显示了电池251的无负载电压和电池251的全负载电压。因而向用户显示在正常操作条件下电池251的期望寿命。用户选择序号4可使浮标返回入睡模式291。
现在转到图18，图中示出关闭夹头的子程序300，该程序从误差标记的检查步骤301开始，以确定夹头的关闭是否是有伪。如果误差标记是无效的，则进行测试，决定夹头是否已在程序步302关闭。如果夹头已经关闭则在步骤303显示这种状态和电压。如果夹头设有关闭，则在程序步304读取和显示电池电压，在此时接通电动机205和起动计时器。通常在1/2秒之后，在程序步305读出电池电压，得到操作“期间”的电池电压。这种电压也可以按另一种方式检测，其中检测闭合的传感器262。如果在步骤306检测的电池电压太低，则在步骤307和308进行相应的显示并关闭电动机205。如果电池电压在预定范围内，则程序或者等待40秒或者等待关闭的传感器262检测到夹头关闭。该过程示于步骤309。如果趋出关闭时间，则在步骤310形成故障信号，电动机205在所示的步骤308断开。或者，在步骤311计时器不能使用和马达不能使用，这表示关闭的检测器262已检到这种情况。步311还使计数器增加1，以记录夹头的操作次数。
如图19所示，程序320表示打开夹头的过程，从步骤321开始，该步骤用打开的传感器261检测夹头是否已经打开。如果已经打开，则在步骤322和323打印这种状态。如果不是，在步骤324读出电池电压4，并在步骤324接通电动机205，使夹头打开，计时器起动。然后在半秒之后，在步骤325读取电池电压，显示操作期间的电池电压。如果检测到打开的传感器261，也产生这种结果。程序然后等待打开的传感器检测夹头打开的状态，在步骤327示出在夹头打开时计时器不能工作，电动机205断开。在步骤327还使上述计数器增加1，以记录夹头操作的次数。然后在步骤323打印打开的信息和打开之前和打开期间的电池电压。
图16示出时钟中断程序330，对正常的释放事件操作和紧急操作均发生时钟中断。如前所述，时钟中断每天均在规定释放时间发生。例如，如果在1998年7月1日早上8点计划在1998年7月10下午4点释放，则在每天下午4点发生时钟中断(即10次)，直到1998年7月10(包含10日)。程序开始于步骤331，该步骤检查电池251的电压状态。如果在步骤332检测的电压太低，则设定误差标志，并在步骤333用上述图19所示的夹头打开程序打开夹头。随后在步骤334装置回到入睡模式。如果电池电压在有效的范围内(即正常)，则显示日期和时间(连接于手持控制器时)，并在步骤335确定实际的日期是否是“释放日期”。如果不同，在步骤334返回到入睡模式，但如果实际日期是释放日期，则在步骤336调用图19的夹头打开程序。
图17示出存在渗漏时操作的程序340。在步骤341检测到渗漏时，在步骤342检查由渗漏标记唤醒的作用是否像运转期间的情况那样已失效。如果失效，浮标在步骤343反回到入睡模式。如果没有失效，则在步骤334调用夹头打开的子程序，使浮标立即浮到水面。
回到图15，程序包括许多隐选项单，第一是在步骤350看到的选项91，该选项可以再设定计数夹头驱动次数的驱动计数器。示于步骤352的选项92可显示每天的电池定值，在极端的环境和配置下例如在很冷或很热的水中可能需要这种定值。选项93示于步骤354，它可以再设定程序上的误差标志，而选项94示于步骤356，它确定是否需要第二次确认释放事件的日期和时间。
上述浮标和释放机构具有广泛的用途和应用。例如，牡蛎、扇贝和贻贝养殖场传统上位于潮汐区，因而在退潮时可以采集捕获物并可以养护养殖场。或者可以应用延绳法养殖，其中托盘挂在水面浮标上。这些方法对环境均造成有害的影响，包括占用公共娱乐区、造成视觉污染、噪声污染，并对游泳人和各种水体用户(航船等)造成危害。上述浮标能使养殖场配置在水下。重要的是，在需要收获和检查时，可预定或命令同时释放浮标，将养殖床带到水面上。这种配置是有利的。因为这种可使养殖场建在远离原本对娱乐人很感兴趣的海滩和海湾的地方，并且还不需要将养殖场建在平静的海区，减小了发生行船事故的危险，可以建立更大更有成本效益的养殖场，改进了安全性，并可以将繁殖场建在不同的温度区，以控制其繁殖。类似的配置还可以用在软体动物和鱼类繁殖场，以及收集牡蛎卵。
在海上操作中在无码头可用的地方通常采用永久性的锚定设备。这种锚定装置由于需要水面浮标，因而造成很大的危害。本发明的实施例使得这种锚定装置可以入沉入水中，直至在需要它们时，随后可使浮标连同其形成锚定装置或系泊装置的系绳或链子一起浮到水面上。小型船舶也可以用这种方法。有过这样的情况，由于锚的故障或停泊地选择得不好，船可能丢失或损坏，可以在水下光系统或声纳上实施本发明的各种实施例，将船引导至目的地。
上述浮标的一种特殊应用是用在石油工业中。具体是，在油港码头四周建立浮标阵列，以便在万一发生漏油或溢油时进行操作。在通常浸在水下的浮标之间紧拉着(沉在水中的)栏油栅，该拦油栅可用来防止油在水面上扩散。在万一发生漏油时，使浮标与码头海底上的固定锚松开，从而使拦油网栅升到水面上。因此发送适当的松开信号例如上述的水下声波信号便可以使拦油网栏即刻地基本上自动地展开。这种配置可以很快地展开，比现在的手工方法快很多倍。
在需要进行环境监测的地方，通常需要将设备长时期留在湖泊、江河或拦在堤坝的水中。一般为了收回设备需要浮标。然而这可能造成未经允许地接近有时价值数十万美元的设备。使信息失真或使得成年累月的工作失败。已有人用水面浮标作打靶练习，这也限制了研究计划。另外，在湖泊，江河中的浮标也对船只有害。上述浮标使得监测设备和有效负载可以安全地和可回收地定位。
因为上述浮标是计算机控制的，各个浮标或一组浮标一般具有识别码，所以可选择远距离编程或释放，而不会作用于可以检测信号的所有浮标上。上述实施例还可以改变，以收集浮标沉入和随后收回的次数数据。该数据可以用来控制捕鱼人的定额系统。这有助于减少过分捕捞，在应用实时时钟时，有助于减小不合季节的捕捞，在不适时间(例如夜晚)的部署等。
本发明的各种实施例可以只售给在特殊行业的有执照的用户，由此可建立批准的监察系统。政府管理部门可持有浮标序号、源码等的信息，而用户可以提供可由这些部门查询的控制器42。
应用微处理器控制可使上述浮标程序化，使得只能在特定季节期间(例如龙虾捕捞期间)操作。例如这种控制能够扩展到不能在日落之后或日出之前进行释放操作，不能设定或重新设定浮标，由此减少了在夜间的非法捕捞活动。
现在管理部门可能要用大量经费在海面上寻找固定在蟹笼或其它有效负载上的海面浮标。水面浮标必须提起来以便检查。如果发现蟹笼是不合法的，管理人员在起诉渔人之前必须等待渔人来收回和提起该装置。这使得抓捕很困难。
利用本发明的实施例，在浮标系统的远距离控制器42中包含全球定位系统(GPS)的卫生定位装置时，管理人员可以查询控制器，检索浮标浮出水面的位置和时间。当渔人到该地取回装置时，管理人员便可在正取回的时间出现在装置的位置，由此可以执行任何需要的检查。因而管理人员没有必要定位或掌握该装置。
捕捞季节过后可以查询在那种特殊行业(如龙虾业)的所有控制器42，并将信息装载到计算机中。这些信息包括时间、日期和全球定位系统(GPS)的配置各个浮标的位置，这些信息可以显著改进特种行业的管理。在某些应用中浮标本身也可改型包括GPS装置。卫星发射器可以作成能转发部署的位置和时间。
从上面可以明显看出，已经说明许多种配置，这种配置可被操作和可控地释放设于水中的浮标。特别是，应用传动和马达控制器可以防止驱动机构意外地松开，因而提供了更可靠的操作。
上面只说明本发明的许多实施例，技术人员可以明显看出，还可以进行许多变型而不会偏本发明的范围。例如，图9和10所示的两个夹头的型式可以结合在如在图1B、4、5A、5B和6实施例中加工的端盖上，由此可以去掉在图9和10所示实施例中所说明的弹性的柔性密封胶。另外，释放机构不一定要在没于水中的浮标上，而是可以例如定位在固定的结构件(例如在海底用的结构件)上，并作成可以释放连接于卸扣销上的有效负载。
Claims (43)
1.一种可释放的夹持装置，包括：
主体，具有至少两个夹头，该夹头作成可以松开地夹持一部件；位移装置，利用上述主体上形成的密封装置使其与上述部件分开，以将上述位移装置基本上封闭在上述主体内，上述位移装置可被操作而使至少其中一个夹头移动，从而释放和/或夹持上述部件，其中，上述至少一个夹头形成上述密封装置的至少一部分。
2.如权利要求1所述的装置，其中上述密封装置的至少一部分是弹性形变材料。
3.如权利要求2所述的装置，其中上述密封装置包括至少一个构件，该构件由上述弹性形变材料构成，其上整体形成至少上述一个夹头，上述一个夹头连接于上述移位装置，以便使该夹头可偏离另一个上述夹头，从而从其间释放上述部件。
4.如权利要求3所述的装置，其中上述另一夹头整体地形成在上述构件上，以形成上述密封装置的一部分。
5.如上述权利要求中任一项所述的装置，其中，上述密封装置还包括大体邻接上述主体一部分的静止密封件，在上述密封件上可以完成或破坏上述密封装置的密封。
6.如权利要求5所述的装置，在依赖于权利要求3时，其中上述构件被作成可以封闭上述主体上的一个开口，而上述静止密封件绕上述构件的至少周边构成。
7.如权利要求5或6所述的装置，其中上述静止密封件包括O形环。
8.如权利要求3或4所述的装置，其中上述一个夹头包括从上述构件的较薄部分中伸出的柱状结构件，而上述另一个夹头包括一个靠近上述一个夹头的上述构件的较厚的部分，或一个邻接上述一个夹头的互补的柱状结构件。
9.如上述任一项权利要求所述的装置，其中，上述部件是大体细长形的，包括一个作成可以啮合在夹头之间并由夹头夹紧的端部。
10.如权利要求9所述的装置，其中上述端部包括一个球，该球整体成形在位于上述夹头之间的销上。
11.如权利要求9或10所述的装置，其中上述至少一个活动夹头的表面包括金属增强的部分，该部分紧靠上述部件的上述端部。
12.如上述任一项权利要求所述的装置，其中上述位移装置包括电动机和传动装置，配置成可使上述至少一个夹头移离上述另一夹头。
13.如权利要求12所述的装置，上述位移装置还包括转换装置，该转换装置连接于传动装置并构造成可以将上述电动机产生的转动力经上述传动装置转换成弯曲力，并将上述弯曲力转移到上述至少一个夹头上，使上述一个夹头偏离和/或偏向另一个上述夹头。
14.如权利要求13所述的装置，其中上述转换装置包括一个臂，该臂具有连接于上述一个夹头的第一端部和连接于上述传动装置作偏心运动的第二端，上述偏心运动形成一个假想的枢点，上述一个夹头绕该枢点运动。
15.如权利要求13所述的装置，其中上述转换装置包括从上述传动装置伸出的驱动螺杆和一个臂，驱动螺母被作成可根据上述驱动螺杆的转动在上述驱动螺杆上沿上述驱动螺杆作纵向移动，而上述臂从上述驱动螺母悬垂并连接于上述一个夹头。
16.如权利要求15所述的装置，其中上述臂从上述驱动螺杆大体垂直延伸，上述驱动螺母沿上述驱动螺杆的运动将弯曲力矩施加在上述臂上，上述弯曲力矩经假想枢点传送到上述一个夹头上，该枢点形成在上述臂和上述一个夹头之间的连接处。
17.如权利要求13所述的装置，其中上述转换装置包括驱动螺杆，在该螺杆上配置一个可沿上述驱动螺杆运动的驱动块，上述驱动块包括位于上述驱动螺杆两侧的相对的孔，在各个孔中穿过一根臂，各个上述臂连接于上述夹头中相应一个夹头，从而根据上述驱动螺杆的转动，使上述夹头彼此背向和相向移动。
18.如权利要求13至17中任一项所述的装置，其中上述臂的一个端部至少嵌入到上述夹头内。
19.如上述任一项权利要求所述的装置，其中上述位移装置被作成可使上述两个夹头可以彼此背向和相向移动，从而释放和夹紧上述部件。
20.如上述任一项权利要求所述的装置，其中上述部件可操作地连接于一个点，因而从上述夹头中释放上述部件就允许上述主体和上述点之间发生相对运动。
21.如权利要求20所述的装置，其中上述点是有效负载和固定位置中的一种。
22.如上述任一项权利要求所述的装置，其中上述位移装置在收到信号时可操作。
23.如权利要求22所述的装置，其中上述信号是远距离发射和接收的信号，上述装置还包括接收器，用于接收上述信号和致动上述位移位置。
24.如权利要求22或23所述的装置，其中信号是由计时器装置产生的计时器信号，以在预定时间致动上述位移装置。
25.如权利要求24所述的装置，还包括通信装置，该装置作成可在上述计时器装置内设定上述预定时间。
26.如权利要求12-25中任一项所述的装置，其中上述马达是电动机，上述装置还包括电池电源和检查上述电池电源的操作电压的装置，上述用于检查的装置构造成当发现电池电压达到预定低电压状态时可使上述位移装置起动，打开上述夹头并释放上述部件。
27.一种水上浮标，包括上述任一项权利要求所述的装置。
28.一种可沉入水中和可回收的浮标，包括：
卷绕筒形的主体，该筒上绕有一定长度的线绳，线绳的一端固定在该主体上；
与该主体连接的气密密封空间，该空间内配置一驱动器；
一个部件，可从上述主体释放，该线绳的中间部分可固定在该部件上；
夹持机构，可由上述驱动器操作，以释放和/或夹持该部件，其中上述机构的至少一活动夹持部分包括上述空间的至少一部分密封装置。
29.如权利要求28所述的浮标，其中上述空间由一个盖密封，该盖包括位于上述盖和上述主体之间连接处的静止密封件，上述活动夹持部分整体成形在上述盖内。
30.如权利要求29所述的浮标，其中机加工上述盖以形成两个夹头，其中至少一个夹头是活动的，并在夹头之间配置由上述夹头可释放地夹持的上述部件，上述活动夹头连接于上述驱动器，从而可相对于另一夹头移动上述活动夹头。
31.如权利要求30所述的浮标，其中上述驱动器包括一根杆，该杆的一端连接于上述活动夹头，而其另一端连接于电动机和传动机构，该马达和传动机构配置成可使上述活动夹头移离和移近另一夹头，从而使上述部件被夹持在上述主体上或脱离该主体。
32.一种用在水体中的可没于水中/可回收的浮标系统，上述系统包括：
发射装置，可发射包含信息的信号，
如权利要求28-31中任一项所述的浮标，上述浮标还包括接收上述信号和按上述信息使上述驱动器操作的一个装置；
有效负载，上述线绳的另一端固定在该有效负载上。
33.如权利要求32所述的系统，其中上述浮标具有正浮力，而上述有效负载为负浮力，并比上述浮标的浮力有更大的量级。
34.如权利要求32或33所述的系统，其中，上述装置包括信号接收器，该接收器可接收上述发射器发射的信号，并将上述信息传送到连接于上述信号接收器和上述驱动器的控制单元，上述控制器可以判读上述信息，并按照该信息使上述驱动器操作。
35.如权利要求34所述的系统，其中上述信号被编码，以便由选择的浮标接收，上述信息包括计时信息，用以通过可控操作上述驱动器确定上述浮标的操作模式。
36.如权利要求35所述的系统，其中上述计时信息包括实时数据，上述控制单元包括一实时时钟，因此上述控制单元可被操作而监视上述实时时钟，以便在上述实时数据相符时使上述驱动器操作。
37.如权利要求34-36中任一项所述的系统，其中上述信号接收器包括红外线信号接收器和声波接收器中的至少一种。
38.如权利要求37所述的系统，其中上述浮标还包括红外线信号发射器，该发射器可发射关于上述浮标的编程和/或使用的信息。
39.如权利要求36或37所述的系统，其中上述红外线接收器和/或发射器靠近上述盖的薄部分配置，该薄部分对红外线基本上是透明的并形成上述浮标发射和接收上述信息的窗口。
40.如权利要求39所述的系统，其中上述盖用UHMW聚乙烯或具有类似特性的替代材料制造。
41.如权利要求2所述的装置，其中上述主体通过一个构件、一个静止密封件和一个可弹性形变的密封件的组合而被气密密封，上述至少一个夹头通过上述构件延伸以便由上述位移装置移动；该静止密封件配置在上述构件和上述主体之间的连接处；上述可弹性形变的密封件绕上述一个夹头并邻接所述构件形成。
42.如权利要求41所述的装置，其中上述构件基本上是固体和刚性的。
43.如权利要求30所述的装置，其中上述盖是固体和非柔性的，并且机加工上述盖就形成较薄的部分，该较薄部分使得相邻配置的整体成形的夹头具有弹性的柔性。
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