[发明专利]节能型海洋次表层垂直剖面测量系统

说明书

技术领域

本发明属于海洋环境立体监测领域，具体地说是一种利用力矩平衡和能量守恒原理，实现对水体参数进行长期、定点、实时、立体监测的节能型海洋次表层垂直剖面测量系统。

背景技术

海洋定点观测系统主要分锚泊浮标和潜标两大类。锚泊浮标的研制始于第二次世界大战以后，到20世纪70年代后期、80年代前期趋于成熟。在潜标方面，早在20世纪80年代，就开发使用了自容式潜标系统，并广泛应用于海洋科学研究、水下工程前期调查、海洋军事等领域。传统上它通常由锚定的一系列串联CTD（温盐深仪)、海流计（或其他观测仪器）组成，而数据存储方式多为自容式；这种系统的缺点是只能在离散的几个层次上采样，不能实现连续剖面观测，并且组装而成的锚系稳定性较差、投放回收难度大。为了改进上述困难，近年来有很大的技术进步，美国Woods Hole海洋研究所最先提出具备自动升降功能的剖面观测系统的原型设计并获得专利，随后将专利授权McLane公司生产商业化产品，即McLane Moored Profiler(MMP)。加拿大Bedford海洋研究所也设计了一种利用波浪能作为动力的自动升降剖面观测系统，并授权Brooke海洋技术公司生产商业化产品，该系统正在扩展实时传输功能。但是，这些垂直剖面的连续观测系统都不具备高度的节能技术，很难长时间在海上工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能型海洋次表层垂直剖面测量系统。该测量系统通过锚泊回收系统进行系统定位和回收，依靠潜标式主浮体上的节能传动装置控制剖面测量平台的上浮和下潜，而剖面测量平台可根据需要搭载水文、水质等传感器，能在海面和潜标式主浮体之间进行循环升降运动，并在运动过程中进行海洋要素的采集，以节能的方式实现对海洋次表层垂直剖面要素的长期连续观测。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括剖面测量平台、潜标式主浮体及锚泊回收系统，其中锚泊回收系统包括引导缆、锚泊缆、释放器及重块，所述潜标式主浮体内设有为潜标式主浮体提供正浮力的浮力浮球及节能传动装置，该节能传动装置包括主动的大滚筒及从动的小滚筒，所述剖面测量平台通过引导缆与大滚筒相连，锚泊缆的一端缠绕在小滚筒上，另一端通过释放器与重块连接；所述大滚筒、小滚筒转向相反，分别收放引导缆和锚泊缆，大滚筒与小滚筒所受引导缆和锚泊缆拉力的力矩相平衡；所述剖面测量平台上分别安装有采集密封舱及传感器，该传感器在剖面测量平台随引导缆升降的过程中对采集密封舱内采集到的海洋要素进行测量。

其中：所述潜标式主浮体的外部为保护壳体及安装在保护壳体上的尾翼，所述浮力浮球和节能传动装置上下设置在保护壳体内部；所述保护壳体的一端为半球状结构，尾翼位于另一端，保护壳体的中间部分为圆柱状流线型结构；所述浮力浮球为多组、位于保护壳体201内的中上部，每组均通过浮球固定架固定在安装于保护壳体内的支撑架体上；

所述大滚筒及小滚筒的两端均设有连接定位板，两连接定位板之间安装有多根连接轴、与两连接定位板构成一框架，大滚筒及小滚筒上下容置于该框架内，并分别转动安装在所述两连接定位板之间，所述大滚筒及小滚筒通过一对齿轮啮合同步转动；所述小滚筒的小滚筒轴转动安装在支撑架体上，小滚筒轴为丝杠，小滚筒两端的小滚筒端盖为丝母、螺纹连接在所述小滚筒轴上，在大、小滚筒收放引导缆、锚泊缆的同时，节能传动装置整体沿小滚筒轴的轴向往复移动；

所述大滚筒包括由密封筒及通过O形密封圈密封连接在密封筒两端的大滚筒端盖组成的密封壳体，以及分别设置在该密封壳体内的电机、控制电路板、内支轴、重物摆，其中两端的大滚筒端盖的外表面均固接有外支轴，该外支轴通过大滚筒滚动轴承安装在所述连接定位板上，任一端的外支轴上固接有大滚筒齿轮；所述内支轴的两端分别通过内轴承转动安装在两大滚筒端盖上，重物摆悬挂在该内支轴上、并可绕内支轴的轴向中心线摆动；所述电机及控制电路板分别安装在重物摆上，电机与控制电路板电连接，电机的输出轴连接有齿轮，任一端的大滚筒端盖的内表面安装有内齿轮、与所述齿轮啮合，电机的输出轴在密封壳体内部的密封空间中转动，通过齿轮与内齿轮的啮合驱动整个大滚筒旋转，将转动传递到大滚筒的外部；