CN1278903C - 海底平台的投放装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种海底平台的投放装置，其包括：设有吊环的投放框架，设置在该框架内的自动控制单元。在该框架的重心处还固定有承重支杆，该支杆下端通过铰链铰接有活动钩杆，在该框架内的底横梁上架设有由牵引制动控制的平动托钩；当活动钩杆的铰链外端被平动托钩的钩杆插托到该钩杆的铰链外端下面时，构成搭接挂钩。该挂钩可直接连接或通过缆绳及其挂缆套连接在平台的吊环与该投放框架之间。本投放装置将水下声学通信技术和水下摄像设备集成在投放架上，对投放地点选择并将观测设备安全投放，提高了观测系统着路的安全性和可靠性，节约了深海调查改造费用，充分利用现有调查船，为深海海底作业提供了新的技术支撑手段。
Description
技术领域
本发明涉及深海海底观测设备的改进，具体讲是一种海底平台的投放装置。该装置在深海投放海底观测设备系统时，能够通过在甲板上对海底状况进行现场实时的可视化监控，以选择合适的投放地点，从而保证水下观测设备能准确和安全的置放在海底。其属于深海海底定点观测设备系统的投放和着路技术领域。
背景技术
现有技术中，在深海中的长期海底综合参数监测系统应用中，海底定点探测平台主要采用无缆投放和有缆投放两种技术。无缆投放技术(既盲投)是将观测平台从甲板投入海水中，利用平台自身的重力在海水中进行自由下降运动，直到观测设备到达海底底部。该方法投放操作简单，便于船上作业。可是该方法的着路点受当时海流控制，其着路点具有很大的盲目性。并且对监测系统着路时的状态无法进行实时监控，容易引发因海底地形原因造成观测设备的倾倒而损坏测量设备，或引起设备的回收失败的事故。另一种投放技术是90年代起兴起的有缆投放，如由欧洲共同体合作研制的海底综合观测系统。其采用配有推进器的投放设备，利用投放设备上的摄像机和人工控制的推进器进行着路位置选择。选择完毕后，通过铠装投放缆发送指令使投放设备与观测平台脱离。该系统具有选择投放地点针对性强，自动化程度高等优点。可是也存在着对投放船只的装备要求高(考察船上必须拥有原深海电缆供电源和信号传输的铠装缆绞车)，不易于普通调查船上作业等缺点。这就严重地制约着常规深海调查工作的开展。因此对观测系统的着路是否安全还存在一定的盲目性。
发明内容
针对上述投放技术的优缺点，本发明的目的是：为了提高海底观测系统着路时的安全和可靠性，节约了深海调查改造费用，充分利用了现有调查船的设备，为深海海底作业提供了新的技术支撑手段，而设计一种新型的海底平台的投放装置。该装置要采用高功率的水下声信号传输装置，结合普通绞车的有缆投放技术和水下摄像技术，实现深海水下图像信号的无缆远距离传输。利用水下声学换能器和数字信号处理技术，将水下声学通信技术和水下摄像设备集成在投放架上，对投放地点进行选择和将观测设备系统的安全投放。
本发明的任务是由以下技术方案完成的，研制了一种海底平台的投放装置，其包括：设有吊环的投放框架，设置在该框架内的自动控制单元。在该框架的重心处还固定有承重支杆，该支杆下端通过铰链铰接有活动钩杆，在该框架内的底横梁上架设有由牵引机构控制的平动托钩；当活动钩杆的铰链外端被平动托钩的钩杆插托到该钩杆的铰链外端下面时，构成一搭接挂钩，该挂钩可直接连接或通过缆绳及其两端的挂缆套连接在海底观测平台的吊环与该投放框架之间；当平动托钩的钩杆被牵引而脱离活动钩杆的铰链外端时，即该钩杆的铰链外端由其自重处于垂直状态时，该吊环或该绳缆的挂缆套便自动脱离该挂钩，形成海底观测平台与该投放框架之间的脱钩状态。
所述的平动托钩，其形状或呈直角形，或呈锐角形。
所述的平动托钩，控制其的牵引机构包括：架设在投放框架内两底横梁上的移动滑杆，牵引该滑杆的弹簧和声学释放器；其中，与该滑杆中部连固的卡环可以脱离或锁定在声学释放器上，两支弹簧对称安装在该卡环两侧的该滑杆上，两支弹簧的另一端固定在投放框架的侧边框上；与该滑杆中部垂直相连的平动托钩在该卡环脱离声学释放器时，随弹簧力而平动脱离活动钩杆的铰链外端。
所述的移动滑杆，在该卡环两侧的该滑杆上还对称安装有缓冲摆杆。
所述的投放框架，在该框架的外支腿上，还设置有水下摄像机。
所述的投放框架，在该框架内还设置有水下声应答器和水下声学调治解调器。
本发明的优点是：通过海水介质实现声信号的长距离传输，其垂直传输距离可达10000米。由于将水下摄像机的图像信号以无线的形式实时传到调查船的声信号接受装置，并由声学接收装置将接收到的信号还原成实时的水下环境图像，所以实现了水下图像传输模式。由于采用宽分散波谱技术，使信号传输误吗率小于10-7，基本达到了有缆信号传输的精度。由于活动钩杆与平动托钩的插托而构成了的搭接挂钩装置，又由于采用声学释放器在水平方向上控制两根弹簧既减少了垂直方向的高度，又合理的利用了投放设备的有效空间。同时改变了传统的由释放器直接与负重相连而引起的对负重重量的限制。使用小于一吨负重的释放器既可进行重量达几吨的海底定点观测系统。
附图及其实施例
本发明的实施例结合附图进一步说明如下。本发明的保护范围不仅局限于实施例中。
图1为海底平台的投放装置结构示意图。
图2为海底平台的投放装置的俯视结构图。
图3为应用本投放装置实施投放海底平台操作的示意图。
图4为水下图像通信系统与本投放装置的通信应用示意图。
参见图1--4，制成的海底平台的投放装置，其包括：设有吊环4的投放框架3，设置在该框架3内的自动控制单元6。在该框架3的重心处还固定有承重支杆9，该支杆9下端通过铰链铰接有活动钩杆10，在该框架3内的底横梁20上架设有由牵引机构控制的平动托钩11；当活动钩杆10的铰链外端被平动托钩11的钩杆插托到该钩杆10的铰链外端下面时，构成一搭接挂钩，该挂钩可直接连接或通过缆绳18及其两端的挂缆套19连接在海底观测平台17的吊环(图中未画出)与该投放框架3之间；当平动托钩11的钩杆被牵引而脱离活动钩杆10的铰链外端时，即该钩杆10的铰链外端由其自重处于垂直状态时，该吊环(图中未画出)或该绳缆18的挂缆套19便自动脱离该挂钩，形成海底观测平台17与该投放框架3之间的脱钩状态。也就是说，在不受约束状态下，活动钩杆10受重力作用可以处于垂直状态。 投放海底观测平台17前，将挂缆套19放到活动钩杆10上并将其置于水平位置， 然后将平动托钩11拉到活动钩杆10的下面即形成一搭接挂钩的结构。
所述的平动托钩11，其形状或呈直角形，或呈锐角形。
所述的平动托钩11，控制其的牵引机构包括：架设在投放框架3内两底横梁20上的移动滑杆16，牵引该滑杆16的弹簧2和声学释放器8；其中，与该滑杆16中部连固的卡环5可以脱离或锁定在声学释放器8上，两支弹簧2对称安装在该卡环5两侧的该滑杆16上，两支弹簧2的另一端固定在投放框架3的侧边框21上；与该滑杆16中部垂直相连的平动托钩11在该卡环5脱离声学释放器8时，随弹簧力而平动脱离活动钩杆10的铰链外端。
在投放海底观测平台17前，由于声学释放器8是通过与弹簧2相连的卡环5与弹簧2连接的，并且卡环5可以锁定或脱离于声学释放器8上的。这样，当声学释放器8锁定卡环5时，该卡环5连固的移动滑杆16即被锁定，与该滑杆16中部垂直相连的平动托钩11就被锁定。在进行海底观测平台17的投放时，即海底观测平台17与该投放框架3之间脱钩时，声学释放器8先执行脱钩动作，其与卡环5的连接先被打开，移动滑杆16及其连固的平动托钩11因受弹簧2的收缩弹力作用而被拉向左边，既形成如图3所示的状态。由于该平动托钩11发生水平移动，而使活动钩杆10失去平动托钩11的支撑而由其自重处于垂直状态。这样即可使得被投放的海底观测平台17上的挂缆套19自动脱离，形成脱钩动作，完成投放海底观测平台17的任务。
所述的移动滑杆16，在该卡环5两侧的该滑杆16上还对称安装有缓冲摆杆15。该摆杆15是用于缓冲因弹簧2产生的惯性，保证水平移动的移动滑杆16及其连固的平动托钩11能够移动平缓可靠。由于移动滑杆16与平动托钩11是连为一体的，而且移动滑杆16又是滑动架设在两底横梁20上。所以该投放的海底观测平台17的重量，是通过平动托钩11和移动滑杆16及其两底横梁20来承担的，而且移动滑杆16承担的力主要转换到两底横梁20上。因此本发明的牵引机构是将单一的受力，转换成多点受力，提高了牵引机构的承受载荷的能力，使得声学释放器8所承受的载荷主要是水平方向上的弹簧2产生的拉力，而不是直接承担被投放的海底观测平台17设备庞大的重力，因此保证了本投放装置的通用性。因为原声学释放器8的脱钩动作采用电动机进行脱钩操作，因此原来对其所能承受的大载荷的原声学释放器的制造要求是很高的，其成本也是昂贵的。
所述的投放框架3，在该框架3的外支腿13上，还设置有水下摄像机1。
所述的投放框架3，在该框架3内还设置有水下声应答器7和水下声学调治解调器12。为进一步说明本投放装置的实际应用，图4是水下与船上进行通讯的应用实例。通过船上的水面声学调制解调器22来接受由水下声学调制解调器12发送过来的图像压缩信号。该压缩信号经计算机进行图像还原后在显示器上显示并同时储存在计算机硬盘中供分析用。水面声换能器14是与水下声学应答器7相连的。通过该水面声换能器1 4向水下声学应答器7发送脱钩指令。利用这对声学应答器解决了水下声学调制解调器7在数据传输中无法执行数据的接受任务。本投放装置所设置的声学调制解调器7，其覆盖角为60°至80°，可以基本上覆盖了由海流或船只移动所引起的位置变化。
总之，本投放装置的特点是结构简单、性能可靠，深海操作简单，便于深海水下实验的推广；其次，由于采用了信号的无线传输技术，节约了海洋调查船的设备改造费用，提高了海底综合观测设备投放的准确性。可用于各种深海水下观测任务例如温，盐、深的梯度变化及水样采集等综合调查任务中，丰富了科研调查和海洋工程技术的立体可视化手段。
本领域的普通技术人员都会理解，在本发明的保护范围内，对于上述实施例进行修改，添加和替换都是可能的，其都没有超出本发明的保护范围。
Claims (6)
1、一种海底平台的投放装置，其包括：设有吊环的投放框架，设置在该框架内的自动控制单元，其特征在于：在该框架的重心处还固定有承重支杆，该支杆下端通过铰链铰接有活动钩杆，在该框架内的底横梁上架设有由牵引机构控制的平动托钩；当活动钩杆的铰链外端被平动托钩的钩杆插托到该钩杆的铰链外端下面时，构成一搭接挂钩，该挂钩可直接连接或通过缆绳及其两端的挂缆套连接在海底观测平台的吊环与该投放框架之间；当平动托钩的钩杆被牵引而脱离活动钩杆的铰链外端时，即该钩杆的铰链外端由其自重处于垂直状态时，该吊环或该绳缆的挂缆套便自动脱离该挂钩，形成海底观测平台与该投放框架之间的脱钩状态。
2、根据权利要求1所述海底平台的投放装置，其特征在于：所述的平动托钩，其形状或呈直角形，或呈锐角形。
3、根据权利要求1或2所述海底平台的投放装置，其特征在于：所述的平动托钩，控制其的牵引机构包括：架设在投放框架内两底横梁上的移动滑杆，牵引该滑杆的弹簧和声学释放器；其中，与该滑杆中部连固的卡环可以脱离或锁定在声学释放器上，两支弹簧对称安装在该卡环两侧的该滑杆上，两支弹簧的另一端固定在投放框架的侧边框上；与该滑杆中部垂直相连的平动托钩在该卡环脱离声学释放器时，随弹簧力而平动脱离活动钩杆的铰链外端。
4、根据权利要求3所述海底平台的投放装置，其特征在于：所述的移动滑杆，在该卡环两侧的该滑杆上还对称安装有缓冲摆杆。
5、根据权利要求1所述海底平台的投放装置，其特征在于：所述的投放框架，在该框架的外支腿上，还设置有水下摄像机。
6、根据权利要求1所述海底平台的投放装置，其特征在于：所述的投放框架，在该框架内还设置有水下声应答器和水下声学调治解调器。
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