CN113030938B - 一种海洋环境勘探装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种海洋环境勘探装置，包括勘察船、支撑杆、伸缩杆以及检测主体，检测主体包括圆筒主体、浮力囊、数据处理单元以及检测机构，检测机构包括弧形受力板、连杆、弹簧以及测距雷达，数据处理单元包括主控单元、计时单元以及存储单元，圆筒主体可以漂浮在海面上，获取沉入到海中不同深度，海面上产生的波浪以及海中的海流会冲击弧形受力板，使测距雷达与圆筒主体之间的距离缩小，通过该距离以及计时单元记录的时间可以获得弧形受力板移动的速度，并以此获取波浪或海流的速度，而由于弧形受力板数量为多个，因此可以根据不同位置的测距雷达来判断波浪或海流的方向，以此可以获得波浪数据和海流数据，为海洋岩土工程建设提供数据支持。

Description

一种海洋环境勘探装置

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，特别涉及一种海洋环境勘探装置。

背景技术

海洋资源开发具有重大战略意义，随着海洋产业的发展，海洋不但会成为人类未来重要的资源、能源基地，也会成为世界各国争夺扩展和发展空间的主要战场，海洋岩土工程包括近岸工程以及离岸工程，其中离岸工程包括建设于浅海或半深海的各种平台以及海底管线等，根据所处海洋环境以及建设目的的不同，海洋岩土工程的侧重点也会存在差异。

海洋的水文环境勘探是指对待建设区域的海洋环境进行分析，获取该区域海洋的水文环境数据，用以判断区域是否符合建设要求，海洋水文环境勘探是进行海洋岩土工程的必要前提，而在海洋建设平台时，需要考虑到海面波浪以及海底海流的冲刷，因此对于波浪和海流的流向以及速度的检测有着重要意义，然而目前的检测方式大多采用浮标检测方法，浮标会随着海水漂浮到不同位置，导致无法实现定点的洋流检测，从而无法保证将要在该点位的建设的平台支撑柱是否可以承受洋流冲刷。

发明内容

鉴以此，本发明提出一种海洋环境勘探装置，可以实现在同一个点位的海面波浪和海底海流的方向、流速的检测，获取的海洋环境数据有利于平台支撑柱的选取以及建设。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种海洋环境勘探装置，包括勘察船、支撑杆、伸缩杆以及检测主体，所述支撑杆一端与勘察船侧壁连接，另一端与伸缩杆连接，所述检测主体设置在伸缩杆底端；所述检测主体包括圆筒主体、浮力囊、数据处理单元以及检测机构，所述圆筒主体与伸缩杆底端连接，所述浮力囊设置在圆筒主体外壁，所述数据处理单元设置在圆筒主体内部，其包括主控单元、计时单元以及存储单元，所述检测机构环绕设置在浮力囊上方的圆筒主体外壁上，其包括弧形受力板、连杆、弹簧以及测距雷达，所述连杆一端与圆筒主体外壁连接，另一端穿过弧形受力板，所述弧形受力板与连杆滑动连接，所述弹簧连接弧形受力板凹面以及圆筒主体外壁，所述测距雷达设置在弧形受力板凹面上，并朝向圆筒主体侧壁；所述主控单元分别与计时单元、存储单元以及测距雷达电连接；

所述圆筒主体内部分成电气腔以及注水腔，所述注水腔位于电气腔下方，所述数据处理单元设置在电气腔内部，所述圆筒主体外壁设置有注水管以及出水管，所述注水管以及出水管上均设置有电磁阀，所述注水腔分别与注水管以及出水管连通，其内部设置有水泵，所述水泵设置在出水管一侧，所述数据处理单元还包括定时单元，所述主控单元分别与定时单元、电磁阀以及水泵电连接。

优选的，所述弧形受力板侧壁上设置有通孔，所述连杆穿过通孔，其侧壁设置有滑条，所述通孔侧壁设置有滑槽，所述滑条位于滑槽中。

优选的，所述连杆远离圆筒主体的一端设置有限位板，所述限位板的直径大于通孔直径。

优选的，所述伸缩杆包括若干伸缩节，所述伸缩节依次连接，位于最上方的所述伸缩节与支撑杆连接，位于最下方的所述伸缩节与圆筒主体连接。

优选的，还包括旋转电机、取样筒以及旋转盘，所述旋转盘设置在圆筒主体底面，所述取样筒设置在圆筒主体侧壁上，其底部与旋转盘上表面接触，所述圆筒主体内部还设置有驱动腔，所述驱动腔位于注水腔下方，所述旋转电机设置在驱动腔内，其输出轴伸出到圆筒主体外部，并与旋转盘顶面连接，所述主控单元与旋转电机电连接；所述取样筒底面设置有取样口，所述旋转盘上设置有通槽，所述旋转电机驱动旋转盘旋转使通槽与取样口重合。

优选的，所述注水腔内壁垂直设置有若干红外发射管，所述红外发射管一侧的注水腔内壁上滑动设置有浮板，所述浮板上设置有红外接收管，所述主控单元分别与红外接收管以及红外发射管电连接。

优选的，所述数据处理单元还包括延时单元，所述延时单元进行延时并发送电信号给主控单元，所述主控单元控制旋转电机驱动旋转盘旋转使通槽与取样口错开。

优选的，还包括指示灯，所述指示灯设置在支撑杆与伸缩杆连接的一端的顶部，所述主控单元与指示灯电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种海洋环境勘探装置，勘察船将检测主体移动到待检测点位后，开启对该点位的海洋环境检测，此时圆筒主体漂浮在海面上，海面上产生的波浪会冲击弧形受力板，通过测距雷达检测弧形受力板距离圆筒主体的长度来判断波浪的速度，同时弧形受力板的数量为多个，从而可以判断出波浪的方向，而在检测一段时间后，圆筒主体可以下沉进入到海底中，此时弧形受力板会受到海中的海流的冲击，以此来获取海中海流的流向以及速度，从而最终可以获取海面上波浪的参数数据以及海中不同伸入的海流的参数数据，为后期选取平台支撑柱提供指导。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种海洋环境勘探装置的结构示意图；

图2为本发明的一种海洋环境勘探装置的检测主体的结构示意图；

图3为本发明的一种海洋环境勘探装置的检测主体的连杆与弧形受力板的连接结构示意图

图4为本发明的一种海洋环境勘探装置的电路原理图；

图中，1为勘察船，2为支撑杆，3为伸缩杆，4为检测主体，5为圆筒主体，6为浮力囊，7为数据处理单元，8为主控单元，9为计时单元，10为存储单元，11为弧形受力板，12为连杆，13为弹簧，14为测距雷达，15为电气腔，16为注水腔，17为注水管，18为出水管，19为电磁阀，20为水泵，21为定时单元，22为通孔，23为滑条，24为限位板，25为伸缩节，26为旋转电机，27为取样筒，28为旋转盘，29为驱动腔，30为取样口，31为通槽，32为红外发射管，33为浮板，34为红外接收管，35为延时单元，36为指示灯，37为滑槽。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供一具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

参见图1至图4，本发明提供的一种海洋环境勘探装置，包括勘察船1、支撑杆2、伸缩杆3以及检测主体4，所述支撑杆2一端与勘察船1侧壁连接，另一端与伸缩杆3连接，所述检测主体4设置在伸缩杆3底端；所述检测主体4包括圆筒主体5、浮力囊6、数据处理单元7以及检测机构，所述圆筒主体5与伸缩杆3底端连接，所述浮力囊6设置在圆筒主体5外壁，所述数据处理单元7设置在圆筒主体5内部，其包括主控单元8、计时单元9以及存储单元10，所述检测机构环绕设置在浮力囊6上方的圆筒主体5外壁上，其包括弧形受力板11、连杆12、弹簧13以及测距雷达14，所述连杆12一端与圆筒主体5外壁连接，另一端穿过弧形受力板11，所述弧形受力板11与连杆12滑动连接，所述弹簧13连接弧形受力板11凹面以及圆筒主体5外壁，所述测距雷达14设置在弧形受力板11凹面上，并朝向圆筒主体5侧壁；所述主控单元8分别与计时单元9、存储单元10以及测距雷达14电连接。

本发明的一种海洋环境勘探装置，为海洋岩土工程建设提供数据支持，其中在建设平台时，需要在平台底部设置若干支撑柱，而为保证平台的稳固，支撑柱需要承受海水的冲刷，对于从海上伸入到海中的支撑柱而言，其主要承受的海水冲刷包括两部分，第一部分是海面上产生的波浪的冲刷，第二部分是海中海流的冲刷，由于深度以及外界因素的不同，波浪以及海流对支撑柱的冲刷是不相同的，在进行海洋岩土工程建设前，需要对支撑柱安装点位的波浪、海流的流速以及流向进行检测，从而可以选取相应的支撑柱，在保证平台建设的同时节省一定的成本。

由于支撑柱建设完成以后地理位置不会发生改变，因此所检测的波浪信息和海流信息应处于同于垂直线上，为此本发明设置了勘察船1，通过支撑杆2连接伸缩杆3后对检测主体4的位置进行固定，从而可以保证检测主体4位于支撑柱的安装点位上，防止检测主体4位置发生偏移后导致检测数据无法使用。

在圆筒主体5的侧壁上设置了浮力囊6，浮力囊6可以使圆筒主体5漂浮在海面上，而由于检测机构设置在浮力囊6上方，当圆筒主体5漂浮在海面上时，浮力囊6顶部与海面持平，因此检测机构可以用于检测波浪数据，当海面上产生波浪时，波浪会冲击弧形受力板11，使弧形受力板11沿着连杆12向圆筒主体5方向滑动，测距雷达14与圆筒主体5之间的距离缩小，此时主控单元8根据测距雷达14距圆筒主体5的长度以及计时单元9记录的时间来获得弧形受力板11的移动速度，再消除掉环境的噪声数据后即可获得波浪的流速，而由于弧形受力板11的数量为多个，主控单元8根据不同的测距雷达14发送的数据来判断波浪的方向，从而最终可以获得波浪的方向以及速度。

对于海流的检测而言，其检测原理与波浪相同，当圆筒主体5漂浮在海面上一段时间后，伸缩杆3伸长，圆筒主体5沉入海中，从而可以根据弧形受力板11受冲击的情况来判断海中海流的方向以及速度，而调节圆筒主体5停留在不同的深度后，可以获得不同深度的海流信息，最终可以根据波浪数据和海流数据来判断支撑柱的选型。

对于本发明的检测机构而言，弧形受力板11通过弹簧13与圆筒主体5连接，当弧形受力板11受到波浪或海流的冲击时，会使弹簧13压缩，而由于波浪和海流并非时刻产生，因此在没有波浪和海流时，弹簧13的弹力可以使弧形受力板11恢复到初始位置，从而可以等待下一次的波浪或海流冲击，通过长时间的检测后，可以获得一段时间内的波浪数据以及不同深度的海流数据，并将波浪数据和海流数据存入到存储单元10中，待工作人员回收检测主体4时，可以从存储单元10中获取波浪数据和海流数据进行海洋环境分析。

所述圆筒主体5内部分成电气腔15以及注水腔16，所述注水腔16位于电气腔15下方，所述数据处理单元7设置在电气腔15内部，所述圆筒主体5外壁设置有注水管17以及出水管18，所述注水管17以及出水管18上均设置有电磁阀19，所述注水腔16分别与注水管17以及出水管18连通，其内部设置有水泵20，所述水泵20设置在出水管18一侧，所述数据处理单元7还包括定时单元21，所述主控单元8分别与定时单元21、电磁阀19以及水泵20电连接。

圆筒主体5漂浮在海面上时可以获取波浪数据，通过所设置的定时单元21来控制获取波浪数据的时间，当时间结束后，主控单元8可以控制注水管17上的电磁阀19开启，此时海水可以从注水管17进入到注水腔16中，增加圆筒主体5的重量，当圆筒主体5的重力大于浮力囊6的浮力时，圆筒主体5会沉入到海中，通过控制注水腔16内进水量的多少可以控制圆筒主体5停留在海中的不同深度。

当海流数据采集完毕后，主控单元8可以控制出水管18的电磁阀19开启，并控制水泵20将注水腔16中的水抽出到外部，圆筒主体5重力减小后会向上浮起，最终浮出到海面上，此时工作人员可以回收检测主体4进行数据的传输。

优选的，所述弧形受力板11侧壁上设置有通孔22，所述连杆12穿过通孔22，其侧壁设置有滑条23，所述通孔22侧壁设置有滑槽37，所述滑条23位于滑槽37中，所述连杆12远离圆筒主体5的一端设置有限位板24，所述限位板24的直径大于通孔22直径。

所设置的滑条23滑槽37可以防止弧形受力板11在受到外力移动时发生偏移，弧形受力板11受到海水冲击会弹簧13推动时，滑槽37会沿着滑条23滑动。

优选的，所述伸缩杆3包括若干伸缩节25，所述伸缩节25依次连接，位于最上方的所述伸缩节25与支撑杆2连接，位于最下方的所述伸缩节25与圆筒主体5连接。

圆筒主体5重力增加时，会使得伸缩节25伸长，而当圆筒主体5重力减少上浮时，会使得伸缩节25缩短。

优选的，还包括旋转电机26、取样筒27以及旋转盘28，所述旋转盘28设置在圆筒主体5底面，所述取样筒27设置在圆筒主体5侧壁上，其底部与旋转盘28上表面接触，所述圆筒主体5内部还设置有驱动腔29，所述驱动腔29位于注水腔16下方，所述旋转电机26设置在驱动腔29内，其输出轴伸出到圆筒主体5外部，并与旋转盘28顶面连接，所述主控单元8与旋转电机26电连接；所述取样筒27底面设置有取样口30，所述旋转盘28上设置有通槽31，所述旋转电机26驱动旋转盘28旋转使通槽31与取样口30重合。

本发明还提供了海水取样功能，用于分析海水内含有的盐度、海冰、气象、悬浮泥沙及通量、沉积物热导率等等，在圆筒主体5外壁设置了若干个取样筒27，取样筒27呈环形分布，每个取样筒27对应不同深度的海水样本，当圆筒主体5的注水腔16内注入海水后，主控单元8可以控制旋转电机26带动旋转盘28转动，使得旋转盘28的通槽31与第一个取样筒27的取样口30重合，此时海水可以进入到取样筒27中进行存储，当圆筒主体5再次下降后，旋转盘28可以再次旋转，使通槽31与下一个取样筒27的取样口30重合，以此类推，可以获得不同深度的海水样本。

优选的，所述注水腔16内壁垂直设置有若干红外发射管32，所述红外发射管32一侧的注水腔16内壁上滑动设置有浮板33，所述浮板33上设置有红外接收管34，所述主控单元8分别与红外接收管34以及红外发射管32电连接。

在注水腔16的内壁垂直设置了若干红外发射管32，同时在红外发射管32一侧设置了浮板33，浮板33上设置了红外接收管34，当往注水腔16内注水时，浮板33的高度会升高，当红外接收管34上升到最下方的红外发射管32一侧时，可以接收到红外发射管32发送的红外光，此时圆筒主体5下沉到预定的深度，红外接收管34会产生电信号给主控单元8，此时主控单元8可以控制旋转电机26带动旋转盘28旋转，使通槽31与第一个取样筒27的取样口30重合，实现海水取样，以此类推，红外接收管34上升到不同高度的红外发射管32一侧时，主控单元8可以根据电信号来依次驱动旋转电机26来实现不同取样筒27的取样。

优选的，所述数据处理单元7还包括延时单元35，所述延时单元35进行延时并发送电信号给主控单元8，所述主控单元8控制旋转电机26驱动旋转盘28旋转使通槽31与取样口30错开。

在主控单元8控制旋转电机26带动旋转盘28使通槽31与取样筒27的取样口30重合后，所设置的延时单元35会延时一段时间，然后主控单元8可以控制旋转电机26带动旋转盘28转动，使通槽31与取样口30错开后，实现对取样筒27的取样口30的封堵，而在下一次取样时，主控单元8可以再次控制旋转电机26带动旋转盘28旋转。

优选的，还包括指示灯36，所述指示灯36设置在支撑杆2与伸缩杆3连接的一端的顶部，所述主控单元8与指示灯36电连接。

当圆筒主体5上升到海面上后，主控单元8可以控制指示灯36亮起，用以提示工作人员数据采集完成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种海洋环境勘探装置，其特征在于，包括勘察船、支撑杆、伸缩杆以及检测主体，所述支撑杆一端与勘察船侧壁连接，另一端与伸缩杆连接，所述检测主体设置在伸缩杆底端；所述检测主体包括圆筒主体、浮力囊、数据处理单元以及检测机构，所述圆筒主体与伸缩杆底端连接，所述浮力囊设置在圆筒主体外壁，所述数据处理单元设置在圆筒主体内部，其包括主控单元、计时单元以及存储单元，所述检测机构环绕设置在浮力囊上方的圆筒主体外壁上，其包括弧形受力板、连杆、弹簧以及测距雷达，所述连杆一端与圆筒主体外壁连接，另一端穿过弧形受力板，所述弧形受力板与连杆滑动连接，所述弹簧连接弧形受力板凹面以及圆筒主体外壁，所述测距雷达设置在弧形受力板凹面上，并朝向圆筒主体侧壁；所述主控单元分别与计时单元、存储单元以及测距雷达电连接；

所述圆筒主体内部分成电气腔以及注水腔，所述注水腔位于电气腔下方，所述数据处理单元设置在电气腔内部，所述圆筒主体外壁设置有注水管以及出水管，所述注水管以及出水管上均设置有电磁阀，所述注水腔分别与注水管以及出水管连通，其内部设置有水泵，所述水泵设置在出水管一侧，所述数据处理单元还包括定时单元，所述主控单元分别与定时单元、电磁阀以及水泵电连接。

2.根据权利要求1所述的一种海洋环境勘探装置，其特征在于，所述弧形受力板侧壁上设置有通孔，所述连杆穿过通孔，其侧壁设置有滑条，所述通孔侧壁设置有滑槽，所述滑条位于滑槽中。

3.根据权利要求2所述的一种海洋环境勘探装置，其特征在于，所述连杆远离圆筒主体的一端设置有限位板，所述限位板的直径大于通孔直径。

4.根据权利要求1所述的一种海洋环境勘探装置，其特征在于，所述伸缩杆包括若干伸缩节，所述伸缩节依次连接，位于最上方的所述伸缩节与支撑杆连接，位于最下方的所述伸缩节与圆筒主体连接。

5.根据权利要求1所述的一种海洋环境勘探装置，其特征在于，还包括旋转电机、取样筒以及旋转盘，所述旋转盘设置在圆筒主体底面，所述取样筒设置在圆筒主体侧壁上，其底部与旋转盘上表面接触，所述圆筒主体内部还设置有驱动腔，所述驱动腔位于注水腔下方，所述旋转电机设置在驱动腔内，其输出轴伸出到圆筒主体外部，并与旋转盘顶面连接，所述主控单元与旋转电机电连接；所述取样筒底面设置有取样口，所述旋转盘上设置有通槽，所述旋转电机驱动旋转盘旋转使通槽与取样口重合。

6.根据权利要求5所述的一种海洋环境勘探装置，其特征在于，所述注水腔内壁垂直设置有若干红外发射管，所述红外发射管一侧的注水腔内壁上滑动设置有浮板，所述浮板上设置有红外接收管，所述主控单元分别与红外接收管以及红外发射管电连接。

7.根据权利要求5所述的一种海洋环境勘探装置，其特征在于，所述数据处理单元还包括延时单元，所述延时单元进行延时并发送电信号给主控单元，所述主控单元控制旋转电机驱动旋转盘旋转使通槽与取样口错开。

8.根据权利要求1所述的一种海洋环境勘探装置，其特征在于，还包括指示灯，所述指示灯设置在支撑杆与伸缩杆连接的一端的顶部，所述主控单元与指示灯电连接。