CN113124838A - 一种应用于潜标的水下力学及姿态监测*** - Google Patents

一种应用于潜标的水下力学及姿态监测*** Download PDF

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金璐
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季福武
周怀阳
吕欣
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Abstract

本发明涉及一种应用于潜标的水下力学及姿态监测***，包括浮球组、沉底重块，以及设于浮球组和沉底重块之间的潜标主体，潜标主体包括依次连接的多个仪器包，各相邻仪器包之间，以及仪器包与浮球组之间、仪器包和沉底重块之间均通过系留缆索连接，仪器包上设有姿态传感器，仪器包和系留缆索的连接处设有拉力传感器。与现有技术相比，本发明具有便于提高潜标结构设计等优点。

Description

一种应用于潜标的水下力学及姿态监测***
技术领域
本发明涉及海洋技术领域，尤其是涉及一种应用于潜标的水下力学及姿态监测***。
背景技术
潜标是一种通过系留缆索将各类仪器、设备串接起来，锚泊在指定的站位，实现对海洋水下环境进行长期定点多参数剖面观测的装置。在潮汐、波浪及水流作用下，潜标系留缆索可能会承受较大的载荷，布放在系留缆索上的仪器也会产生较大摆动及偏转，从而可能引起系留缆索失效并可能影响仪器的正常运转。
为保障潜标及其所搭载海洋仪器在水下工作的可靠性，现有技术中，通常会在潜标中配置姿态传感器，从而采集潜标的水下姿态，但是随着潜标的结构复杂化，搭载的传感器或者仪表越来越丰富，潜标的下潜深度越来越深，仅仅依赖于姿态传感器难以提供足够的数据以提高潜标的可靠性。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种应用于潜标的水下力学及姿态监测***，在仪器包的两端设置了拉力传感器，监测仪器包及各段系留缆索在水下的受拉状态，结合在各层位仪器包上安装姿态传感器，监测潜标系留缆索、各层位仪器包及其搭载的水下传感器等在水下的倾角、扭转等姿态，能在复杂海洋环境下监测潜标仪器包、系留缆索等核心部件在水下的倾角、扭转、拉力等关键参数变化，以不断优化改进潜标设计，提高潜标及其所搭载海洋环境传感器在水下的可靠性。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种应用于潜标的水下力学及姿态监测***，包括浮球组、沉底重块，以及设于浮球组和沉底重块之间的潜标主体，所述潜标主体包括依次连接的多个仪器包，各相邻仪器包之间，以及仪器包与浮球组之间、仪器包和沉底重块之间均通过系留缆索连接，所述仪器包上设有姿态传感器，所述仪器包和系留缆索的连接处设有拉力传感器。
所述仪器包共设有两个，从上之下分别为第一仪器包和第二仪器包。
所述仪器包内设有温盐深传感器和单点海流计。
一个仪器包内温盐深传感器和单点海流计均分别为1个。
所述浮球组包括两个串联的浮球。
所述两个浮球通过系留缆索连接。
所述相邻仪器包之间的系留缆索的长度为5米。
所述仪器包与沉底重块之间的系留缆索的长度为5米。
所述沉底重块为水泥块。
所述沉底重块的质量为1吨。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：在仪器包的两端设置了拉力传感器，监测仪器包及各段系留缆索在水下的受拉状态，结合在各层位仪器包上安装姿态传感器，监测潜标系留缆索、各层位仪器包及其搭载的水下传感器等在水下的倾角、扭转等姿态，能在复杂海洋环境下监测潜标仪器包、系留缆索等核心部件在水下的倾角、扭转、拉力等关键参数变化，以不断优化改进潜标设计，提高潜标及其所搭载海洋环境传感器在水下的可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为浮球组的示意图；
图3为第一仪器包的示意图；
图4为沉底重块的示意图；
其中：1、第一系留缆索，2、浮球固定凸耳，3、浮球组，4、第二系留缆索，5、传感器固定凸耳，6、第一拉力传感器，7、第一仪器包，8、第一姿态传感器，9、第二拉力传感器，10、第三系留缆索，11、第三拉力传感器，12、第二仪器包，13、第二姿态传感器，14、第四拉力传感器，15、第四系留缆索，16、重块固定环，17、沉底重块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种应用于潜标的水下力学及姿态监测***，如图1所示，包括浮球组3、沉底重块17，以及设于浮球组3和沉底重块17之间的潜标主体，潜标主体包括依次连接的多个仪器包，各相邻仪器包之间，以及仪器包与浮球组3之间、仪器包和沉底重块17之间均通过系留缆索连接，仪器包上设有姿态传感器，仪器包和系留缆索的连接处设有拉力传感器。
在仪器包的两端设置了拉力传感器，监测仪器包及各段系留缆索在水下的受拉状态，结合在各层位仪器包上安装姿态传感器，监测潜标系留缆索、各层位仪器包及其搭载的水下传感器等在水下的倾角、扭转等姿态，能在复杂海洋环境下监测潜标仪器包、系留缆索等核心部件在水下的倾角、扭转、拉力等关键参数变化，以不断优化改进潜标设计，提高潜标及其所搭载海洋环境传感器在水下的可靠性。
仪器包共设有两个，从上之下分别为第一仪器包7和第二仪器包12，第一仪器包7和浮球组3之间的为第二系留缆索4，第一仪器包7和第二仪器包12之间的为第三系留缆索10，第二仪器包12和沉底重块17之间的为第四系留缆索15，第一仪器包7上下两端的分别为第一拉力传感器6和第二拉力传感器9，第二仪器包12两端的分别为第三拉力传感器11和第四拉力传感器14.
仪器包内设有温盐深传感器和单点海流计，一个仪器包内温盐深传感器和单点海流计均分别为1个。
浮球组3包括两个串联的浮球，两个浮球通过第一系留缆索1连接。
相邻仪器包之间的系留缆索的长度为5米，仪器包与沉底重块17之间的系留缆索的长度为5米。
沉底重块17为水泥块，本实施例中，沉底重块17的质量为1吨。
本申请的应用过程如下：
(1)在码头准备好所有零部件、安装工具等，检查各浮球、各系留缆索、各仪器包、各传感器、沉底重块等在内所有零部件状况，确保其外观无损伤。
(2)分别测试各拉力传感器、各姿态传感器、温盐深传感器、单点海流计等在内的仪器设备，确保下水前各仪器性能正常，供电、通信、采集及存储数据正常。
(3)各浮球两端均安置有浮球连接环，将第一系留缆索1串接各浮球的浮球连接环，用以连接浮球。
(4)将1台温盐深传感器、1台单点海流计、第一姿态传感器8等安装在第一仪器包7的合适位置。将第一拉力传感器6、第二拉力传感器9分别安装在第一仪器包7两端。
(5)将1台温盐深传感器、1台单点海流计、第二姿态传感器13等安装在第二仪器包12的合适位置，将第三拉力传感器11、第四拉力传感器14分别安装在第二仪器包12两端。
(6)通过第二系留缆索4连接浮球组3一端的浮球连接环及第一拉力传感器的传感器固定凸耳5，通过第三系留缆索10连接第二拉力传感器9一端的传感器固定凸耳及第三拉力传感器一端的传感器固定凸耳。
(7)通过第四系留缆索15连接第四拉力传感器14一端的传感器固定凸耳及沉底重块17一端的重块固定环16。
(8)整套装置组装完成。
(9)在码头测试整套***，确保装置包括拉力传感器、姿态传感器、温盐深传感器、单点海流计等在内的仪器供电、通信、数据采集、存储等一切正常。
(10)将装置起吊上施工船，施工船将其布放下水。
(11)作业完成，船只撤离。

Claims (10)

1.一种应用于潜标的水下力学及姿态监测***，包括浮球组(3)、沉底重块(17)，以及设于浮球组(3)和沉底重块(17)之间的潜标主体，其特征在于，所述潜标主体包括依次连接的多个仪器包，各相邻仪器包之间，以及仪器包与浮球组(3)之间、仪器包和沉底重块(17)之间均通过系留缆索连接，所述仪器包上设有姿态传感器，所述仪器包和系留缆索的连接处设有拉力传感器。
2.根据权利要求1所述的一种应用于潜标的水下力学及姿态监测***，其特征在于，所述仪器包共设有两个，从上之下分别为第一仪器包(7)和第二仪器包(12)。
3.根据权利要求1所述的一种应用于潜标的水下力学及姿态监测***，其特征在于，所述仪器包内设有温盐深传感器和单点海流计。
4.根据权利要求3所述的一种应用于潜标的水下力学及姿态监测***，其特征在于，一个仪器包内温盐深传感器和单点海流计均分别为1个。
5.根据权利要求1所述的一种应用于潜标的水下力学及姿态监测***，其特征在于，所述浮球组(3)包括两个串联的浮球。
6.根据权利要求1所述的一种应用于潜标的水下力学及姿态监测***，其特征在于，所述两个浮球通过系留缆索连接。
7.根据权利要求1所述的一种应用于潜标的水下力学及姿态监测***，其特征在于，所述相邻仪器包之间的系留缆索的长度为5米。
8.根据权利要求1所述的一种应用于潜标的水下力学及姿态监测***，其特征在于，所述仪器包与沉底重块(17)之间的系留缆索的长度为5米。
9.根据权利要求1所述的一种应用于潜标的水下力学及姿态监测***，其特征在于，所述沉底重块(17)为水泥块。
10.根据权利要求9所述的一种应用于潜标的水下力学及姿态监测***，其特征在于，所述沉底重块(17)的质量为1吨。
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