CN209290619U - 一种油囊式Argo浮标浮力精确控制方法的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及海洋监测设备领域，尤其是一种油囊式Argo浮标浮力精确控制方法的实验装置，包括主耐压舱，在所述主耐压舱内设有与控制模块相连的液压调节装置，所述液压调节装置经管路分别与内油囊、外油囊相连，在所述管路上设有压力传感器；用以监测内油囊体积的体积监测装置，监测浮标上浮和下潜速度的速度监测装置，监测海水密度、深度的数据监测装置。本实用新型结构设计合理，利用本装置进行相关实验，得出浮标运动速度的精确控制方法，使浮标在下潜和上浮的过程中保持匀速运动，保持浮标的垂直运动相对稳定，有助于浮标的数据采集，使浮标搭载的传感器有效捕捉海洋现象，避免重要数据丢失。

Description

一种油囊式Argo浮标浮力精确控制方法的实验装置

技术领域

本实用新型涉及海洋监测设备领域，尤其是一种油囊式Argo浮标浮力精确控制方法的实验装置。

背景技术

Argo浮标是一种广泛用于深海信息采集的自主式水下观测平台。它利用净浮力进行驱动，通过浮力调节机构实现正负净浮力的周期性转化，从而实现浮标的自主下沉与上浮，在上下运动的同时随洋流漂流，可搭载多种用于海洋观测的传感器采集海洋环境参数，并可以在海面上通过卫星系统进行数据传输与指令接收。

目前大部分Argo浮标浮力调节机构属于油液压系统，通过保持浮标重力不变，改变浮标体积达到净浮力的调节，液压系统由电机，液压泵，液压阀，内外油囊，管路等组成，当液压泵将内油囊的油液泵入外油囊时，浮标体积增大，净浮力增大；当液压泵将外油囊的油液泵入内油囊时，浮标体积减小，净浮力减少。而Argo浮标的控制方式多是在上浮下潜的过程中保持一定的净浮力，在上浮与下潜转换的位置使净浮力方向反转。由于海水的温度，盐度，密度以及浮标耐压壳体体积随海水的深度不断变化，导致浮标受到的浮力不断发生变化，而浮力的变化反映到浮标的垂向运动上后，导致浮标产生不规律的变速运动，浮标的垂直运动十分不稳定，对于浮标的数据采集产生极大的局限性，会导致浮标搭载的传感器不能有效捕捉海洋现象，易导致重要数据丢失。

实用新型内容

本实用新型提供了一种油囊式智能Argo浮标浮力精确控制方法的实验装置，在实验过程中，利用实际采集的数据对实验模型进行校正，利用校正好的模型对浮标进行试验，利用本装置进行相关实验，得出浮标运动速度的精确控制方法，使浮标在下潜和上浮的过程中保持匀速运动，保持浮标的垂直运动相对稳定，有助于浮标的数据采集，使浮标搭载的传感器有效捕捉海洋现象，避免重要数据丢失，解决了现有技术中存在的问题。

本实新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种油囊式Argo浮标浮力精确控制方法的实验装置，包括主耐压舱，在所述主耐压舱内设有与控制模块相连的液压调节装置，所述液压调节装置经管路分别与内油囊、外油囊相连，在所述管路上设有压力传感器；

用以监测内油囊体积的体积监测装置，监测浮标上浮和下潜速度的速度监测装置，监测海水密度、深度的数据监测装置；

所述压力传感器、体积监测装置、速度监测装置、数据监测装置分别经导线与控制模块相连。

优选的，所述液压调节装置包括设置在主耐压舱内部的液压泵，液压泵经联轴器与电机相连，电机经导线与能源模块相连，所述能源模块经导线与控制模块相连；所述液压泵经管路与液压阀块相连，液压阀块经管路分别于内油囊、外油囊相连，所述液压阀块经导线和控制模块相连。

优选的，所述内油囊设置在内油囊耐压舱内部，所述外油囊设置在保护罩内部，所述保护罩表面设有贯穿内外的通孔。

优选的，所述内油囊耐压舱与主耐压舱之间经连接架相连。

优选的，所述体积监测装置包括安装在内油囊耐压舱内部的直线位移传感器。

优选的，所述速度监测装置包括安装在主耐压舱内部的加速度传感器，所述加速度传感器经导线和控制模块相连。

优选的，所述数据监测装置包括安装在连接架上的CTD温盐深仪。

优选的，所述能源模块包括锂电池。

优选的，所述连接架选用螺纹钢连接架。

本实用新型采用上述结构的有益效果是，在实验过程中，利用实际采集的数据对实验模型进行校正，利用校正好的模型对浮标进行试验，利用本装置进行相关实验，得出浮标运动速度的精确控制方法，使浮标在下潜和上浮的过程中保持匀速运动，保持浮标的垂直运动相对稳定，有助于浮标的数据采集，使浮标搭载的传感器有效捕捉海洋现象，避免重要数据丢失。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中，1、主耐压舱；2、控制模块；3、管路；4、内油囊；5、外油囊；6、压力变送器；7、液压泵；8、联轴器；9、电机；10、能源模块；11、液压阀块； 12、内油囊耐压舱；13、保护罩；14、连接架；15、直线位移传感器；16、加速度传感器；17、CTD温盐深仪。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

如图1所示，一种油囊式Argo浮标浮力精确控制方法的实验装置，包括主耐压舱1，在所述主耐压舱1内设有与所述控制模块2相连的液压调节装置，所述液压调节装置经管路3分别与内油囊4、外油囊5相连，在所述管路3上设有压力变送器6；

用以监测内油囊4体积的体积监测装置，监测浮标上浮和下潜速度的速度监测装置，监测海水密度、深度的数据监测装置；

所述压力变送器6、体积监测装置、速度监测装置、数据监测装置分别经导线与控制模块2相连。

为了确定浮标在上浮和下潜过程中是否到达各个浮力调节点，通过压力变送器6实时监测管路3中的油压，因为外油囊5与外部海水接触，所述管路3 中的油压和所处深度的海水压力相同，所以压力变送器6测得油压即为浮标所在深度的海水压力，通过体积检测装置实时监测内油囊4的体积变化，当期望的外油囊5体积增加量达到上一次浮力调节后外油囊5体积的10％时，选执行浮力调节动作，此深度即为上浮过程中的浮力调节点。所述Argo浮标的控制模块 2为本领域的公知常识，属于市售产品，在此未作赘述。

所述液压调节装置包括设置在主耐压舱1内部的液压泵7，液压泵7经联轴器8与电机9相连，电机9经导线与能源模块10相连，所述能源模块10经导线与控制模块2相连；所述液压泵7经管路与液压阀块11相连，液压阀块11 经管路3分别于内油囊4、外油囊5相连，所述液压阀块11经导线和控制模块 2相连。

所述内油囊4设置在内油囊耐压舱12内部，所述外油囊5设置在保护罩13 内部，所述保护罩13表面设有贯穿内外的通孔。

所述内油囊耐压舱12与主耐压舱1之间经连接架14相连。通过连接架14 固定内油囊耐压舱12和主耐压舱1，使内油囊耐压舱12和主耐压舱1连接牢固且保持良好的密封性。

所述内油囊耐压舱12的上、下端盖通过螺纹连接保持良好的密封性，通过连接架14与主耐压舱1连接，将内油囊单独放入内油囊耐压舱12中，可减少主耐压舱1长度，从而减少加工难度。

所述体积监测装置包括安装在内油囊耐压舱12内部的直线位移传感器15。在浮标整个浮力调节的过程中，通过直线位移传感器15监测内油囊4体积，从而监测每次浮力调节时的外油囊5体积变化，所述直线位移传感器15焊接固定在内油囊耐压舱12上。

为了实时监测浮标在上浮和下潜过程中的速度，所述速度监测装置包括安装在主耐压舱1内部的加速度传感器16，所述加速度传感器16经导线和控制模块2相连。

所述数据监测装置包括安装在连接架14上的CTD温盐深仪17。当CTD温盐深仪17采集数据时，可以利用采集到的数据实时的对建立的模型进行修正，例如：根据历史数据4000m时的密度是1046.12kg/m3，而CTD温盐深仪17实际测到的数据是1046.50，根据CTD温盐深仪17实际采集的数据对建立的海水密度关于深度的剖面模型进行修正。

所述能源模块10包括锂电池。在实验过程中，能源模块10可选择锂电池，并且选用可充电的锂电池，使用起来简单方便，节能环保。

所述连接架14选用螺纹钢连接架。螺纹钢架方便加工使用，成本低。

使用时，控制模块2发送指令到电机9转动，通过联轴器8带动液压泵7 将液压油经管路3与液压阀块11从外油囊5泵入到内油囊4中，通过联轴器8 带动液压泵7将液压油经管路通过液压阀块11后，使液压油再经管路3从外油囊5泵入到内油囊4，外油囊5体积减小，浮标净浮力方向向下，浮标下潜，在下潜过程中，通过压力变送器6实时监测是否到达各个浮力调节点，在浮力调节时由直线位移传感器15监测内油囊4体积从而监测外油囊5体积，并限制泵油量，在每次浮力调节完成后，外部实验的控制系统自带程序通过运动学公式以及所建立的海水密度关于深度的剖面模型和浮标体积关于水深的剖面模型计算出下一个浮力调节点以及外油囊体积减少量；

当压力变送器6检测到浮标到达目标深度时，液压阀块11改变油路方向，电机9转动，带动液压泵7将液压油经管路3通过液压阀块11从内油囊4泵入到外油囊5，外油囊5体积增大，浮标净浮力方向向上，浮标上浮，在上浮过程中，通过CTD温盐深仪17采集数据，通过压力变送器6实时监测是否到达各个浮力调节点。

上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种油囊式Argo浮标浮力精确控制方法的实验装置，其特征在于，包括主耐压舱，在所述主耐压舱内设有与控制模块相连的液压调节装置，所述液压调节装置经管路分别与内油囊、外油囊相连，在所述管路上设有压力传感器；

用以监测内油囊体积的体积监测装置，监测浮标上浮和下潜速度的速度监测装置，监测海水密度、深度的数据监测装置；

所述压力传感器、体积监测装置、速度监测装置、数据监测装置分别经导线与控制模块相连。

2.根据权利要求1所述的一种油囊式Argo浮标浮力精确控制方法的实验装置，其特征在于，所述液压调节装置包括设置在主耐压舱内部的液压泵，液压泵经联轴器与电机相连，电机经导线与能源模块相连，所述能源模块经导线与控制模块相连；所述液压泵经管路与液压阀块相连，液压阀块经管路分别于内油囊、外油囊相连，所述液压阀块经导线和控制模块相连。

3.根据权利要求2所述的一种油囊式Argo浮标浮力精确控制方法的实验装置，其特征在于，所述内油囊设置在内油囊耐压舱内部，所述外油囊设置在保护罩内部，所述保护罩表面设有贯穿内外的通孔。

4.根据权利要求3所述的一种油囊式Argo浮标浮力精确控制方法的实验装置，其特征在于，所述内油囊耐压舱与主耐压舱之间经连接架相连。

5.根据权利要求4所述的一种油囊式Argo浮标浮力精确控制方法的实验装置，其特征在于，所述体积监测装置包括安装在内油囊耐压舱内部的直线位移传感器。

6.根据权利要求4或5所述的一种油囊式Argo浮标浮力精确控制方法的实验装置，其特征在于，所述速度监测装置包括安装在主耐压舱内部的加速度传感器，所述加速度传感器经导线和控制模块相连。

7.根据权利要求6所述的一种油囊式Argo浮标浮力精确控制方法的实验装置，其特征在于，所述数据监测装置包括安装在连接架上的CTD温盐深仪。

8.根据权利要求2所述的一种油囊式Argo浮标浮力精确控制方法的实验装置，其特征在于，所述能源模块包括锂电池。

9.根据权利要求4所述的一种油囊式Argo浮标浮力精确控制方法的实验装置，其特征在于，所述连接架选用螺纹钢连接架。