CN210338218U - 一种微型海洋监测浮标 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微型海洋监测浮标，包括上外壳、下外壳、第一支撑板、电机和螺杆，所述上外壳与下外壳套接以围成密封容置空腔，所述第一支撑板、电机及螺杆均设置于密封容置空腔中；所述电机与上外壳固定连接，所述第一支撑板与下外壳固定连接，且第一支撑板上设置有螺孔，所述螺杆的一端与电机固定连接，所述螺杆的另一端穿过螺孔，且所述螺杆与螺孔啮合；电机驱动螺杆转动时，螺杆相对螺孔旋转以驱动第一支撑板运动，所述下外壳相对于上外壳运动以改变密封容置空腔的体积大小。通过微型海洋监测浮标自身的体积大小改变以调整其所受浮力，实现微型海洋监测浮标在竖直方向上移动。

Description

一种微型海洋监测浮标

技术领域

本实用新型涉及自动监测浮标领域，尤其涉及一种微型海洋监测浮标。

背景技术

由于海洋面积广大，深度很深，深海区和远海区均很难进入，深海区压力巨大、环境腐蚀性和光学不透明性都是很大的问题，开发海洋资源的瓶颈主要在于难以进行海洋认知的相关研究。研究开发海洋资源要先对海洋形成一个完整的认知，从无机环境到有机生物都是我们需要了解的。深海及远海的环境和生物相关资料都很难获取，这也是我们开发海洋资源的一个瓶颈。

此外，由于海洋环境的复杂和资源难以采样研究，因此在深海和远海的研究中，每一次科研活动都要付出极高的代价来获取有限的资源和样本，其作业范围也十分有限，当舰船、潜艇的能源余留一般时就必须返航进行补充，影响了作业周期，效率也比较低。而且在海水中，高频内波是沿海水域水平应变的主要原因。当这些波在海洋中传播时，它们在波浪的顶部形成一个会聚区。根据现有的理论模型可以预测水的深度会控制浮游生物积聚在波谷中，其中水平应变从收敛变化到发散。在开发深海资源时，由于当前技术限制很难做到垂直下降，需要采取有一定水平分量的运动方式进行下降。海洋中数量最为庞大的是难以计数的浮游生物，这些食物链的最底端的生物是海洋循环代谢的基础。海洋中蕴含着极为丰富的资源，同时受限于海水对电磁波具有较强的吸收能力，因此传统的水下微型海洋监测浮标都是由一根线缆与岸上或主机进行联通，其中包含了通信与供能，但是受制于线缆长度和重量以及波浪的影响决定了它们均不适宜进行深海与远海的工作。因此急需一种能够自主运动、低功耗的微型海洋监测浮标。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种微型海洋监测浮标，以克服现有的海洋监测浮标在水下无法竖直移动、功耗高，难以对深海资源进行长时间探测的问题。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种微型海洋监测浮标，包括上外壳、下外壳、第一支撑板、电机和螺杆，所述上外壳与下外壳套接以围成密封容置空腔，所述第一支撑板、电机及螺杆均设置于密封容置空腔中；

所述电机与上外壳固定连接，所述第一支撑板与下外壳固定连接，且第一支撑板上设置有螺孔，所述螺杆的一端与电机固定连接，所述螺杆的另一端穿过螺孔，且所述螺杆与螺孔啮合；

电机驱动螺杆转动时，螺杆相对螺孔旋转以驱动第一支撑板运动，所述下外壳相对于上外壳运动以改变密封容置空腔的体积大小。

进一步地，所述第一支撑板的中央设置有通孔及法兰螺母，所述螺孔设置于法兰螺母上；

所述螺杆穿过螺孔及通孔后伸入下外壳内。

进一步地，所述上外壳及下外壳均设置成桶状，且上外壳的开口套接下外壳的开口；

所述上外壳与下外壳之间设置有环形密封圈，所述环形密封圈的外侧抵接上外壳，所述环形密封圈的内侧抵接下外壳。

进一步地，还包括联轴器，所述联轴器分别与电机转子及螺杆连接，所述电机转子与螺杆同步转动；

所述上外壳及下外壳均为POM轻质材料制成的外壳。

进一步地，所述上外壳内还设置有第二支撑板及第三支撑板，其中，第二支撑板与上外壳固定连接，且电机与第二支撑板固定连接；

所述第三支撑板与第一支撑板之间设置有若干第一支撑柱，所述第一支撑柱的两端分别与第三支撑板及第一支撑板固定连接；

所述第二支撑板上垂直延伸出若干第二支撑柱，所述第二支撑柱及螺杆均穿过第三支撑板，所述第二支撑柱及螺杆均与第三支撑板活动连接。

进一步地，所述第一支撑柱包括三根，三根第一支撑柱的横截面与中心之间的连线互成120°夹角，所述第二支撑柱包括三根，三根第二支撑柱的横截面与中心之间的连线互成120°夹角；

所述第一支撑柱套接第二支撑柱，或者是第一支撑柱与第二支撑柱错位排布。

进一步地，所述第三支撑板上设置有滑套，所述第二支撑柱穿过滑套且伸入下外壳内。

进一步地，所述下外壳底部还设置有第四支撑板，所述第四支撑板与下外壳固定连接，所述第一支撑板设于下外壳内；

所述第四支撑板垂直延伸出若干第三支撑柱，所述第三支撑柱的两端分别与第四支撑板及第一支撑板固定连接。

进一步地，所述下外壳底部还设置有电池，所述电池用于为电机供能；

所述电池上设置有中央孔道，所述中央孔道用于容置螺杆。

进一步地，所述上外壳顶部设置通信装置，用于与外部进行通讯；

所述下外壳底部还设置传感器，用于采集海水环境信息及生物信息；

所述第二支撑板上还设置有控制电路及存储芯片，所述控制电路用于控制电机运行，所述存储芯片用于存储传感器采集的信息。

进一步地，所述电池、电机、通信装置、传感器、控制电路及存储芯片之间电连接。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型微型海洋监测浮标，包括上外壳、下外壳、第一支撑板、电机和螺杆，上外壳与下外壳套接以围成密封容置空腔，第一支撑板、电机及螺杆均设置于密封容置空腔中。当电机驱动螺杆转动时，螺杆相对螺孔旋转以驱动第一支撑板趋近或者远离上外壳运动。由此，下外壳随之相对于上外壳运动，上、下外壳相互远离时，微型海洋监测浮标扩张，体积增大、内部空气压强减小，所受浮力增大，竖直上升；当上、下外壳相互趋近时，微型海洋监测浮标收缩，体积减小、内部空气压强增大，所受浮力减小，竖直下降。由此，通过微型海洋监测浮标自身的体积大小改变以调整其所受浮力，实现微型海洋监测浮标在竖直方向上移动。

附图说明

图1为本实用新型微型海洋监测浮标体积最小状态示意图；

图2为图1所示微型海洋监测浮标体积最大状态示意图。

图中：1、第二支撑板；2、第二支撑柱；3、第三支撑板；4、第一支撑板；41、第一支撑柱；5、第四支撑板；51、第三支撑柱；6、通信装置；7、上外壳；8、控制电路；9、电机；10、联轴器；11、滑套；12、螺杆；13、法兰螺母；14、环形密封圈；15、电池；16、下外壳；17、传感器。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1所示，为本实用新型一种实施方式的微型海洋监测浮标体积最小时的状态示意图(剖面图)；如图2所示，为本实用新型一种实施方式的微型海洋监测浮标体积最大时的状态示意图(剖面图)。该微型海洋监测浮标，包括上外壳7、下外壳16、第一支撑板4、电机9和螺杆12。在本实施例中，上外壳7与下外壳16均设置成桶状，且上外壳7的开口直径大于下外壳16的开口直径，将上外壳7的开口从上往下套接下外壳16的开口，由此，上外壳7与下外壳16合围成密封容置空腔。在其它实施例中，也可以是下外壳16的开口直径大于上外壳7的开口直径，下外壳16从下往上套接上外壳7，同样能够由上外壳7与下外壳16合围成密封容置空腔。在其它实施例中，上外壳7与下外壳16还可以设置成半球形，半球形的外壳开口处设置成桶状，同样通过上外壳7与下外壳16套接以形成可伸缩变化体积大小的密封容置空腔。

在上述密封容置空腔中还设置有第一支撑板4、电机9及螺杆12。其中，电机9与上外壳7的顶部固定连接，第一支撑板4位于下外壳16中且与下外壳16固定连接，且第一支撑板4处于上外壳7与下外壳16套接重叠处。在该第一支撑板4上设置有螺孔，螺杆12的上端与电机9固定连接，螺杆12的下端穿过螺孔，且螺杆12通过其杆身上的螺纹与螺孔啮合。当电机9正向旋转时同步驱动螺杆12正向转动，螺杆12相对于第一支撑板4的螺孔旋转，进而推动第一支撑板4亦即下外壳16向下移动，微型海洋监测浮标扩张，体积增大、内部空气压强减小，所受浮力增大，竖直上升。当电机9反向旋转时同步驱动螺杆12反向转动，螺杆12相对于第一支撑板4的螺孔旋转，进而拉动第一支撑板4亦即下外壳16向上移动，微型海洋监测浮标收缩，体积减小、内部空气压强增大，所受浮力减小，竖直下降。本实用新型微型海洋监测浮标自身的体积大小改变以调整其所受浮力，实现微型海洋监测浮标在竖直方向上移动。在其它实施方式中，上外壳7与下外壳16套接前提下，还可以通过电机9以其他方式驱动上外壳7与下外壳16相互靠近或者远离，例如通过电机9驱动滑块将下外壳16推离上外壳7，当需要缩小微型海洋监测浮标的体积大小时，再通过内置拉簧将上外壳7与下外壳16拉近。

作为优选的实施方式，上述第一支撑板4上的螺孔为设置于法兰螺母13上的螺孔，法兰螺母13的下端与第一支撑板4固定连接，例如可以是通过螺丝固定连接或者焊接，同时，第一支撑板4上也设置有通孔，法兰螺母13的螺孔与第一支撑板4的通孔上下对应。组装该微型海洋监测浮标时，可以将螺杆12从上往下依次穿过螺孔及通孔后伸入下外壳16内，螺杆12通过其杆身上的螺纹与螺孔啮合。使用时，通过螺杆12旋转以推离或者拉近第一支撑板4，促使上外壳7与下外壳16趋近或者远离。通过法兰螺母13与螺杆12啮合，也有利于螺杆12与第一支撑板4之间的稳定的连接，有效防止螺纹在螺杆12上下移动时损坏螺孔。在其他实施方式中，法兰螺母13也可以设置于第一支撑板4下方，即螺杆12从上往下依次穿过通孔及螺孔后伸入下外壳16内。

作为优选的实施方式，上外壳7与下外壳16的套接位置设置有环形密封圈14，环形密封圈14的外侧抵接上外壳7，环形密封圈14的内侧抵接下外壳16。通过环形密封圈14的内外两侧分别抵接下外壳16及上外壳7，确保上外壳7与下外壳16套接合围成密封容置空腔。上外壳7套接下外壳16，既能确保上外壳7套接下外壳16之间的滑动连接，也能确保上外壳7与下外壳16套接合围成的空腔的密封效果。另外，将微型海洋监测浮标放入水中时，通过水对上外壳7的压力及对环形密封圈14的压力，进而使得环形密封圈14的内外两侧更加紧密贴合上外壳7的内壁以及下外壳16的外壁，使得微型海洋监测浮标内部实现完全的密封。

作为优选的实施方式，电机9上还套接有联轴器10，联轴器10的两端分别与电机转子及螺杆12连接，通过联轴器10实现电机9与螺杆12之间的传动连接，电机9转动时，通过联轴器10将旋转动能传输至螺杆12，实现电机转子与螺杆12同步转动。

作为优选的实施方式，上外壳7及下外壳16均为POM轻质材料制成的外壳。POM轻质材料具有较好的物理特性，即耐压性和耐腐蚀性很好，结构强度也足以支撑潜入海水以下十几米乃至几十米。

作为优选的实施方式，上外壳7内还设置有第二支撑板1及第三支撑板3，其中，第二支撑板1的顶部与上外壳7的顶部固定连接，电机9与第二支撑板1的底部固定连接，由此，上外壳7、第二支撑板1及电机9三者固定在一起。第三支撑板3与第一支撑板1之间设置有三根第一支撑柱41，第一支撑柱41的上下两端分别与第三支撑板3及第一支撑板4固定连接，三根第一支撑柱41的横截面与第一支撑板4的中心之间的连线互成120°夹角。在其它实施方式中，第一支撑柱41的数量还可以是两根、四根、五根或者六根等，第一支撑柱41均匀分布于第一支撑板4，例如六根第一支撑柱41的横截面与第一支撑板4的中心之间的连线互成60°夹角，确保第一支撑柱41均匀承受第三支撑板3施加的作用力。由于第一支撑板4与下外壳16固定连接，因此，下外壳16同时起到支撑第一支撑板4及第三支撑板3的作用。在本实施例中，第一支撑板4设置于下外壳16内，第三支撑板3设置于上外壳7内，通过第一支撑板4及第三支撑板3能够进一步固定住上外壳7与下外壳16的连接，防止上外壳7相对于下外壳16上下滑动时脱连接。

在本实施例中，第二支撑板1上垂直向下延伸出三根第二支撑柱2，第二支撑柱2与第二支撑板1固定连接。第二支撑柱2及螺杆12均穿过第三支撑板3，且第二支撑柱2及螺杆12均伸入下外壳16中。在本实施例中，第三支撑板3上设置有滑套11，第二支撑柱2穿过滑套11且伸入下外壳16内，即第二支撑柱2与第三支撑板3活动连接。当上外壳7相对于下外壳16滑动至最远距离时(微型海洋监测浮标体积最大)，第二支撑柱2仍然在第三支撑板3下方，即第二支撑柱2未从滑套11中滑脱；当上外壳7相对于下外壳16滑动至最近距离时(微型海洋监测浮标体积最小)，第二支撑柱2的下端头不至于抵触第一支撑板4，即第二支撑柱2的下端头始终处于第三支撑板3与第一支撑板4之间，由此能够限制上外壳7相对于下外壳16滑动的轨迹以及滑动距离(微型海洋监测浮标的最大体积以及最小体积)，防止上外壳7与下外壳16脱连接，确保微型海洋监测浮标的密封效果。在其它实施方式中，还可以在上外壳7上设置滑块，在下外壳16上设置滑轨，通过滑轨对滑块的限位作用，实现上外壳7相对于下外壳16滑动的最远或者最近距离。

作为优选的实施方式，三根第二支撑柱2的横截面与第二支撑板1的中心之间的连线互成120°夹角，第二支撑柱2与第一支撑柱41错位排布。在其它实施方式中，第二支撑柱2的数量还可以是两根、四根、五根或者六根等，第二支撑柱2均匀分布于第二支撑板1，例如六根第二支撑柱2的横截面与第二支撑板1的中心之间的连线互成60°夹角，确保第二支撑柱2均匀承受第三支撑板3施加的作用力。在其它实施例中，第一支撑柱41可以设置成中空筒状，第二支撑柱2穿过第一支撑柱41后伸入下外壳16中。此时，第一支撑柱41套接第二支撑柱2，即将第二支撑柱2上下滑动过程中施加的力直接传导至第一支撑柱41，进而作用于下外壳16，防止上外壳7与下外壳16旋转。

作为优选的实施方式，下外壳16底部还设置有第四支撑板5，第四支撑板5与下外壳16的底部固定连接，第四支撑板5垂直向上延伸出三根第三支撑柱51，第三支撑柱51的两端分别与第四支撑板5及第一支撑板4固定连接，由此，通过第三支撑柱51将第一支撑板4固定在下外壳16内。在本实施例中，三根第三支撑柱51的横截面与第四支撑板5的中心之间的连线互成120°夹角，由此平衡第一支撑板4的重力。在其它实施例中，第三支撑柱51的数量还可以是两根、四根、五根及六根。

作为优选的实施方式，第二支撑板1上还设置有控制电路8，控制电路8设置于电机9与第二支撑板1之间，控制电路8用于控制电机9的运行，通过控制电路8的控制作用，确保电机9按照设定的程序运行。

作为优选的实施方式，下外壳16底部还设置有电池15，电池15设置于下外壳16的底部，且电池15的重心与微型海洋监测浮标的重心在同一竖直线上，由此，通过电池15的设置位置能够保证微型海洋监测浮标保持“不倒”状态，防止微型海洋监测浮标受力而翻倒。电池15用于为电机9供能，也能起到无线运行的作用，克服传统供能线缆对微型海洋监测浮标约束(限制)效果，扩大该微型海洋监测浮标的使用范围。

作为优选的实施方式，电池15上设置有中央孔道，中央孔道用于容置螺杆12。当螺杆12旋转过程中上下移动时，螺杆12的下端头始终在中央孔道中上下移动，即中央孔道提供螺杆12伸缩空间，防止电池15与螺杆12相互抵触。

作为优选的实施方式，上外壳7的外侧顶部还设置通信装置6，通过通信装置6可以确保该微型海洋监测浮标能够与外部(例如可以是舰船、岛屿等，操作人员可以在舰船或者岛屿上操控该微型海洋监测浮标)通讯联系，方便操作人员实时获取该微型海洋监测浮标收集的海洋信息，以及控制该微型海洋监测浮标的下潜或者上浮状态。

作为优选的实施方式，下外壳16底部还设置传感器17和存储芯片，用于采集海水环境信息及生物信息，进一步将采集的海水环境信息及生物信息存储于存储芯片，传感器17也可以将采集的信息通过通信装置6实施传输至后台控制系统，方便操作人员获取该微型海洋监测浮标收集的海洋信息。

作为优选的实施方式，电池15、电机9、通信装置6、传感器17、控制电路8及存储芯片之间电连接，电连接方式既能确保上述装置之间的电导通，也能确保上述装置之间的有效控制。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种微型海洋监测浮标，其特征在于，包括上外壳、下外壳、第一支撑板、电机和螺杆，所述上外壳与下外壳套接以围成密封容置空腔，所述第一支撑板、电机及螺杆均设置于密封容置空腔中；

所述电机与上外壳固定连接，所述第一支撑板与下外壳固定连接，且第一支撑板上设置有螺孔，所述螺杆的一端与电机固定连接，所述螺杆的另一端穿过螺孔，且所述螺杆与螺孔啮合；

电机驱动螺杆转动时，螺杆相对螺孔旋转以驱动第一支撑板运动，所述下外壳相对于上外壳运动以改变密封容置空腔的体积大小。

2.根据权利要求1所述的微型海洋监测浮标，其特征在于，所述第一支撑板的中央设置有通孔及法兰螺母，所述螺孔设置于法兰螺母上；

所述螺杆穿过螺孔及通孔后伸入下外壳内。

3.根据权利要求2所述的微型海洋监测浮标，其特征在于，所述上外壳及下外壳均设置成桶状，且上外壳的开口套接下外壳的开口；

所述上外壳与下外壳之间设置有环形密封圈，所述环形密封圈的外侧抵接上外壳，所述环形密封圈的内侧抵接下外壳。

4.根据权利要求1所述的微型海洋监测浮标，其特征在于，还包括联轴器，所述联轴器分别与电机转子及螺杆连接，所述电机转子与螺杆同步转动；

所述上外壳及下外壳均为POM轻质材料制成的外壳。

5.根据权利要求1所述的微型海洋监测浮标，其特征在于，所述上外壳内还设置有第二支撑板及第三支撑板，其中，第二支撑板与上外壳固定连接，且电机与第二支撑板固定连接；

所述第三支撑板与第一支撑板之间设置有若干第一支撑柱，所述第一支撑柱的两端分别与第三支撑板及第一支撑板固定连接；

所述第二支撑板上垂直延伸出若干第二支撑柱，所述第二支撑柱及螺杆均穿过第三支撑板，所述第二支撑柱及螺杆均与第三支撑板活动连接。

6.根据权利要求5所述的微型海洋监测浮标，其特征在于，所述第一支撑柱包括三根，三根第一支撑柱的横截面与中心之间的连线互成120°夹角，所述第二支撑柱包括三根，三根第二支撑柱的横截面与中心之间的连线互成120°夹角；

所述第一支撑柱套接第二支撑柱，或者是第一支撑柱与第二支撑柱错位排布。

7.根据权利要求5所述的微型海洋监测浮标，其特征在于，所述第三支撑板上设置有滑套，所述第二支撑柱穿过滑套且伸入下外壳内。

8.根据权利要求7所述的微型海洋监测浮标，其特征在于，所述下外壳底部还设置有第四支撑板，所述第四支撑板与下外壳固定连接，所述第一支撑板设于下外壳内；

所述第四支撑板垂直延伸出若干第三支撑柱，所述第三支撑柱的两端分别与第四支撑板及第一支撑板固定连接。

9.根据权利要求8所述的微型海洋监测浮标，其特征在于，所述下外壳底部还设置有电池，所述电池用于为电机供能；

所述电池上设置有中央孔道，所述中央孔道用于容置螺杆。

10.根据权利要求5所述的微型海洋监测浮标，其特征在于，所述上外壳顶部设置通信装置，用于与外部进行通讯；

所述下外壳底部还设置传感器，用于采集海水环境信息及生物信息；

所述第二支撑板上还设置有控制电路及存储芯片，所述控制电路用于控制电机运行，所述存储芯片用于存储传感器采集的信息。

Images