[发明专利]一种海洋垂直剖面测量装置及其工作方法

权利要求书

1.一种海洋垂直剖面测量装置，其特征在于：包括载人移动式的水下平台(4)，所述水下平台(4)中设有作业舱(401)，作业舱(401)内固定安装绞车(3)，绞车(3)通过系留缆(2)与主浮体(1)连接，并带动主浮体(1)沿垂直方向往复运动，作业舱(401)顶部设有供主浮体(1)和系留缆(2)通过的启闭机构，主浮体(1)上搭载有探测设备；水下平台(4)内安装信息系统(402)、电力系统(404)和液压系统(406)，所述信息系统(402)、电力系统(404)和液压系统(406)分别通过信息网络(403)、电力网络(405)和液压网络(407)与绞车(3)相连，水下平台(4)上还搭载有大量程ADCP(408)；

所述主浮体(1)的安装结构为：包括两个半球状浮力球体(101)，两个浮力球体(101)由抱箍(102)固定成球体结构，抱箍(102)一侧设有预留接口(103)，另一侧设有多参数水质仪防撞框架(109)，多参数水质仪防撞框架(109)内安装所述探测设备，探测设备包括多参数水质仪传感器组(107)和多参数水质仪电子舱(108)，以及位于主浮体(1)顶部的高精度ADCP(104)，高精度ADCP(104)底部设有电子舱，电子舱内安装姿态传感器(105)，高精度ADCP(104)外部设有高精度ADCP防撞框架(106)；主浮体(1)底部设有主浮体接口(110)，主浮体(1)内部安装有主浮体电子舱(111)，主浮体电子舱(111)通过主浮体接口(110)与系留缆(2)的上端连接；

系留缆(2)的结构为：采用光电复合缆(201)，光电复合缆(201)外层采用Kevlar缆或包塑钢缆，光电复合缆(201)内层为高压供电缆和信号缆构成的复合线缆；光电复合缆(201)上间隔安装有多个盐度传感器、应力传感器、光纤水听器或温深传感器(202)；

主浮体(1)中安装有相互垂直的第一姿态调节机构和第二姿态调节机构，第一姿态调节机构和第二姿态调节机构在空间位置互相垂直，且第一姿态调节机构位于第二姿态调节机构的下侧，第一姿态调节机构包括第一电机(112)，第一电机(112)输出端连接有第一螺杆(113)，第一螺杆(113)上套有沿其运动的第一滑块(114)，第二姿态调节机构包括第二电机(115)，第二电机(115)输出端连接有第二螺杆(116)，第二螺杆(116)上套有沿其运动的第二滑块(117)；

第一姿态调节机构和第二姿态调节机构通过主浮体电子舱(111)发出控制指令，控制高精度ADCP(104)的朝向垂直向上；

多参数水质仪传感器组(107)包括温度传感器、电导率传感器、压力传感器、叶绿素传感器、浊度传感器、pH传感器、溶解氧传感器、PAR传感器、荧光素传感器、溢油传感器、硝酸盐传感器和高度计，多参数水质仪电子舱(108)提供13路信号采集通道。

2.如权利要求1所述的一种海洋垂直剖面测量装置，其特征在于：绞车(3)的结构为：包括绞车框架(301)，绞车框架(301)固定在水下平台(4)的作业舱(401)内，绞车框架(301)内下部通过绞车电机(303)安装有移动卷筒(302)，移动卷筒(302)上卷绕系留缆(2)，移动卷筒(302)由绞车电机(303)驱动正转放缆或反转收缆，绞车框架(301)内底部设有驱动杆(304)，移动卷筒(302)下方的法兰盘穿过驱动杆(304)，并带动整个移动卷筒(302)沿驱动杆(304)轴向滑移；绞车框架(301)顶面外部安装锁止机构(308)，锁止机构(308)上部安装托住主浮体(1)的主浮体托架(307)，系留缆(2)头部通过输送机构(306)连接至锁止机构(308)中，绞车框架(301)顶面内部安装控制输送机构(306)的液压阀箱(305)。

3.如权利要求1所述的一种海洋垂直剖面测量装置，其特征在于：所述信息网络(403)为由信号线缆组成的网络，所述液压网络(407)为由液压管路组成的网络。

4.利用权利要求1所述的一种海洋垂直剖面测量装置的工作方法，其特征在于：其具体工作流程如下：

第一步：水下平台(4)进入目标海域，水下平台(4)通过上的探测设备进行扫海式走航测量，在测量过程中通过实时监控测量数据，发现高价值测量点位后，水下平台(4)动力悬停或者坐底观测；

第二步：打开作业舱(401)的启闭机构，设定主浮体(1)的升降次数和升降高度，并启动主浮体(1)上的探测设备，即多参数水质仪传感器组(107)、高精度ADCP(104)和姿态传感器(105)；

第三步：绞车电机(303)控制绞车(3)内的移动卷筒(302)正转，对系留缆(2)进行放缆，并通过输送机构(306)将连接在系留缆(2)上端的主浮体(1)向作业舱(401)外送出，主浮体(1)上升同时安装在其上的探测设备和系留缆(2)上的传感设备进行探测和数据传输，当主浮体(1)达到预定高度，移动卷筒(302)制动，锁止机构(308)锁止系留缆(2)，记录探测设备数据，锁止机构(308)松开系留缆(2)，移动卷筒(302)反转收揽，主浮体(1)下降，采集探测设备数据，直至下降到预定高度，并记录探测设备数据；

第四步：重复第三步中的步骤，记录每次的探测设备数据，主浮体(1)达到所设定的升降次数后，由主浮体(1)及系留缆(2)构成的系留潜标完成测量任务，主浮体(1)收回至作业舱(401)，启闭机构关闭，水下平台(4)重新回到走航测量模式；

第五步：第四步中，主浮体(1)达到所设定的升降次数后，由主浮体(1)及系留缆(2)构成的系留潜标仍未完成预定的测量任务，则重复第三步和第四步，直至本航次测量任务完成。