海底平臺的投放裝置的製作方法

2023-09-10 23:46:05 1

專利名稱：海底平臺的投放裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及深海海底觀測設備的改進，具體講是一種海底平臺的投放裝置。該裝置在深海投放海底觀測設備系統時，能夠通過在甲板上對海底狀況進行現場實時的可視化監控，以選擇合適的投放地點，從而保證水下觀測設備能準確和安全的置放在海底。其屬於深海海底定點觀測設備系統的投放和著路技術領域。
背景技術：
現有技術中，在深海中的長期海底綜合參數監測系統應用中，海底定點探測平臺主要採用無纜投放和有纜投放兩種技術。無纜投放技術(既盲投)是將觀測平臺從甲板投入海水中，利用平臺自身的重力在海水中進行自由下降運動，直到觀測設備到達海底底部。該方法投放操作簡單，便於船上作業。可是該方法的著路點受當時海流控制，其著路點具有很大的盲目性。並且對監測系統著路時的狀態無法進行實時監控，容易引發因海底地形原因造成觀測設備的傾倒而損壞測量設備，或引起設備的回收失敗的事故。另一種投放技術是90年代起興起的有纜投放，如由歐洲共同體合作研製的海底綜合觀測系統。其採用配有推進器的投放設備，利用投放設備上的攝像機和人工控制的推進器進行著路位置選擇。選擇完畢後，通過鎧裝投放纜發送指令使投放設備與觀測平臺脫離。該系統具有選擇投放地點針對性強，自動化程度高等優點。可是也存在著對投放船隻的裝備要求高(考察船上必須擁有原深海電纜供電源和信號傳輸的鎧裝纜絞車)，不易於普通調查船上作業等缺點。這就嚴重地制約著常規深海調查工作的開展。因此對觀測系統的著路是否安全還存在一定的盲目性。

發明內容
本實用新型的目的是針對上述投放技術的優缺點，為了提高海底觀測系統著路時的安全和可靠性，節約了深海調查改造費用，充分利用了現有調查船的設備，為深海海底作業提供了新的技術支撐手段，而設計一種新型的海底平臺的投放裝置。該裝置要採用高功率的水下聲信號傳輸裝置，結合普通絞車的有纜投放技術和水下攝像技術，實現深海水下圖像信號的無纜遠距離傳輸。利用水下聲學換能器和數位訊號處理技術，將水下聲學通信技術和水下攝像設備集成在投放架上，對投放地點進行選擇和將觀測設備系統的安全投放。
本實用新型的任務是由以下技術方案完成的，研製了一種海底平臺的投放裝置，其包括設有吊環的投放框架，設置在該框架內的自動控制單元。在該框架的重心處還固定有承重支杆，該支杆下端通過鉸鏈鉸接有活動鉤杆，在該框架內的底橫梁上架設有由牽引制動機構控制的平動託鉤；當活動鉤杆的鉸鏈外端被平動託鉤的鉤杆插託到該鉤杆的鉸鏈外端下面時，構成一搭接掛鈎，該掛鈎可直接連接或通過纜繩及其兩端的掛纜套連接在海底觀測平臺的吊環與該投放框架之間；當平動託鉤的鉤杆被牽引而脫離活動鉤杆的鉸鏈外端時，即該鉤杆的鉸鏈外端由其自重處於垂直狀態時，該吊環或該繩纜的掛纜套便自動脫離該掛鈎，形成海底觀測平臺與該投放框架之間的脫鉤狀態。
所述的平動託鉤，其形狀或呈直角形，或呈銳角形。
所述的平動託鉤，控制其的牽引制動機構包括架設在投放框架內兩底橫梁上的移動滑杆，牽引制動該滑杆的彈簧和聲學釋放器；其中，與該滑杆中部連固的卡環可以脫離或鎖定在聲學釋放器上，兩支彈簧對稱安裝在該卡環兩側的該滑杆上，兩支彈簧的另一端固定在投放框架的側邊框上；與該滑杆中部垂直相連的平動託鉤在該卡環脫離聲學釋放器時，隨彈簧力而平動脫離活動鉤杆的鉸鏈外端。
所述的移動滑杆，在該卡環兩側的該滑杆上還對稱安裝有緩衝擺杆。
所述的投放框架，在該框架的外支腿上，還設置有水下攝像機。
所述的投放框架，在該框架內還設置有水下聲應答器和水下聲學調治解調器。
本實用新型的優點是通過海水介質實現聲信號的長距離傳輸，其垂直傳輸距離可達10000米。由於將水下攝像機的圖像信號以無線的形式實時傳到調查船的聲信號接受裝置，並由聲學接收裝置將接收到的信號還原成實時的水下環境圖像，所以實現了水下圖像傳輸模式。由於採用寬分散波譜技術，使信號傳輸誤嗎率小於10-7，基本達到了有纜信號傳輸的精度。由於活動鉤杆與平動託鉤的插託而構成了的搭接掛鈎裝置，又由於採用聲學釋放器在水平方向上控制兩根彈簧既減少了垂直方向的高度，又合理的利用了投放設備的有效空間。同時改變了傳統的由釋放器直接與負重相連而引起的對負重重量的限制。使用小於一噸負重的釋放器既可進行重量達幾噸的海底定點觀測系統。
附圖及其實施例本實用新型的實施例結合
如下圖1為海底平臺的投放裝置結構示意圖。
圖2為海底平臺的投放裝置的俯視結構圖。
圖3為應用本投放裝置實施投放海底平臺操作的示意圖。
圖4為水下圖像通信系統與本投放裝置的通信應用示意圖。
參見圖1——4，製成的海底平臺的投放裝置，其包括設有吊環4的投放框架3，設置在該框架3內的自動控制單元6。在該框架3的重心處還固定有承重支杆9，該支杆9下端通過鉸鏈鉸接有活動鉤杆10，在該框架3內的底橫梁18上架設有由牽引制動機構2-12控制的平動託鉤11；當活動鉤杆10的鉸鏈外端被平動託鉤11的鉤杆插託到該鉤杆10的鉸鏈外端下面時，構成一搭接掛鈎9-10-11，該掛鈎9-10-11可直接連接或通過纜繩18及其兩端的掛纜套19連接在海底觀測平臺17的吊環(圖中未畫出)與該投放框架3之間；當平動託鉤11的鉤杆被牽引而脫離活動鉤杆10的鉸鏈外端時，即該鉤杆10的鉸鏈外端由其自重處於垂直狀態時，該吊環(圖中未畫出)或該繩纜18的掛纜套19便自動脫離該掛鈎9-10-11，形成海底觀測平臺17與該投放框架3之間的脫鉤狀態。也就是說，在不受約束狀態下，活動鉤杆10受重力作用可以處於垂直狀態。投放海底觀測平臺17前，將掛纜套19放到活動鉤杆10上並將其10置於水平位置，然後將平動託鉤11拉到活動鉤杆10的下面即形成一搭接掛鈎9-10-11的結構。
所述的平動託鉤11，其形狀或呈直角形，或呈銳角形。
所述的平動託鉤11，控制其的牽引制動機構包括架設在投放框架3內兩底橫梁20上的移動滑杆16，牽引制動該滑杆16的彈簧2和聲學釋放器8；其中，與該滑杆16中部連固的卡環5可以脫離或鎖定在聲學釋放器8上，兩支彈簧2對稱安裝在該卡環5兩側的該滑杆16上，兩支彈簧2的另一端固定在投放框架3的側邊框21上；與該滑杆16中部垂直相連的平動託鉤11在該卡環5脫離聲學釋放器8時，隨彈簧力而平動脫離活動鉤杆10的鉸鏈外端。
在投放海底觀測平臺17前，由於聲學釋放器8是通過與彈簧2相連的卡環5與彈簧2連接的，並且卡環5可以鎖定或脫離於聲學釋放器8上的。這樣，當聲學釋放器8鎖定卡環5時，該卡環5連固的移動滑杆16即被鎖定，與該滑杆16中部垂直相連的平動託鉤11就被鎖定。在進行海底觀測平臺17的投放時，即海底觀測平臺17與該投放框架3之間脫鉤時，聲學釋放器8先執行脫鉤動作，其8與卡環5的連接先被打開，移動滑杆16及其連固的平動託鉤11因受彈簧2的收縮彈力作用而被拉向左邊，既形成如圖3所示的狀態。由於該平動託鉤11發生水平移動，而使活動鉤杆10失去平動託鉤11的支撐而由其自重處於垂直狀態。這樣即可使得被投放的海底觀測平臺17上的掛纜套19自動脫離，形成脫鉤動作，完成投放海底觀測平臺17的任務。
所述的移動滑杆16，在該卡環5兩側的該滑杆16上還對稱安裝有緩衝擺杆15。該擺杆15是用於緩衝因彈簧2產生的慣性，保證水平移動的移動滑杆16及其連固的平動託鉤11能夠移動平緩可靠。由於移動滑杆16與平動託鉤11是連為一體的，而且移動滑杆16又是滑動架設在兩底橫梁20上。所以該投放的海底觀測平臺17的重量，是通過平動託鉤11和移動滑杆16及其兩底橫梁20來承擔的，而且移動滑杆16承擔的力主要轉換到兩底橫梁20上。因此本實用新型的牽引制動機構是將單一的受力，轉換成多點受力，提高了牽引制動機構的承受載荷的能力，使得聲學釋放器8所承受的載荷主要是水平方向上的彈簧2產生的拉力，而不是直接承擔被投放的海底觀測平臺17設備龐大的重力，因此保證了本投放裝置的通用性。因為原聲學釋放器8的脫鉤動作採用電動機進行脫鉤操作，因此原來對其8所能承受的大載荷的原聲學釋放器的製造要求是很高的，其8成本也是昂貴的。
所述的投放框架3，在該框架3的外支腿13上，還設置有水下攝像機1。
所述的投放框架3，在該框架3內還設置有水下聲應答器7和水下聲學調治解調器12。為進一步說明本投放裝置的實際應用，圖4是水下與船上進行通訊的應用實例。通過船上的水面聲學數據機22來接受由水下聲學數據機12發送過來的圖像壓縮信號。該壓縮信號經計算機進行圖像還原後在顯示器上顯示並同時儲存在計算機硬碟中供分析用。水面聲換能器14是與水下聲學應答器7相連的。通過該水面聲換能器14向水下聲學應答器7發送脫鉤指令。利用這對聲學應答器7——14解決了水下聲學數據機7在數據傳輸中無法執行數據的接受任務。本投放裝置所設置的聲學數據機7，其覆蓋角為60°至80°，可以基本上覆蓋了由海流或船隻移動所引起的位置變化。
總之，本投放裝置的特點是結構簡單、性能可靠，深海操作簡單，便於深海水下實驗的推廣；其次，由於採用了信號的無線傳輸技術，節約了海洋調查船的設備改造費用，提高了海底綜合觀測設備投放的準確性。可用於各種深海水下觀測任務例如溫，鹽、深的梯度變化及水樣採集等綜合調查任務中，豐富了科研調查和海洋工程技術的立體可視化手段。
本領域的普通技術人員都會理解，在本實用新型的保護範圍內，對於上述實施例進行修改，添加和替換都是可能的，其都沒有超出本發明的保護範圍。
權利要求1.一種海底平臺的投放裝置，其包括設有吊環的投放框架，設置在該框架內的自動控制單元，其特徵在於在該框架的重心處還固定有承重支杆，該支杆下端通過鉸鏈鉸接有活動鉤杆，在該框架內的底橫梁上架設有由牽引制動機構控制的平動託鉤；當活動鉤杆的鉸鏈外端被平動託鉤的鉤杆插託到該鉤杆的鉸鏈外端下面時，構成一搭接掛鈎，該掛鈎可直接連接或通過纜繩及其兩端的掛纜套連接在海底觀測平臺的吊環與該投放框架之間；當平動託鉤的鉤杆被牽引而脫離活動鉤杆的鉸鏈外端時，即該鉤杆的鉸鏈外端由其自重處於垂直狀態時，該吊環或該繩纜的掛纜套便自動脫離該掛鈎，形成海底觀測平臺與該投放框架之間的脫鉤狀態。
2.根據權利要求1所述海底平臺的投放裝置，其特徵在於所述的平動託鉤，其形狀或呈直角形，或呈銳角形。
3.根據權利要求1或2所述海底平臺的投放裝置，其特徵在於所述的平動託鉤，控制其的牽引制動機構包括架設在投放框架內兩底橫梁上的移動滑杆，牽引制動該滑杆的彈簧和聲學釋放器；其中，與該滑杆中部連固的卡環可以脫離或鎖定在聲學釋放器上，兩支彈簧對稱安裝在該卡環兩側的該滑杆上，兩支彈簧的另一端固定在投放框架的側邊框上；與該滑杆中部垂直相連的平動託鉤在該卡環脫離聲學釋放器時，隨彈簧力而平動脫離活動鉤杆的鉸鏈外端。
4.根據權利要求3所述海底平臺的投放裝置，其特徵在於所述的移動滑杆，在該卡環兩側的該滑杆上還對稱安裝有緩衝擺杆。
5.根據權利要求1所述海底平臺的投放裝置，其特徵在於所述的投放框架，在該框架的外支腿上，還設置有水下攝像機。
6.根據權利要求1所述海底平臺的投放裝置，其特徵在於所述的投放框架，在該框架內還設置有水下聲應答器和水下聲學調治解調器。
專利摘要本實用新型是一種海底平臺的投放裝置，其包括設有吊環的投放框架，設置在該框架內的自動控制單元。在該框架的重心處還固定有承重支杆，該支杆下端通過鉸鏈鉸接有活動鉤杆，在該框架內的底橫梁上架設有由牽引制動控制的平動託鉤；當活動鉤杆的鉸鏈外端被平動託鉤的鉤杆插託到該鉤杆的鉸鏈外端下面時，構成搭接掛鈎。該掛鈎可直接連接或通過纜繩及其掛纜套連接在平臺的吊環與該投放框架之間。本投放裝置將水下聲學通信技術和水下攝像設備集成在投放架上，對投放地點選擇並將觀測設備安全投放，提高了觀測系統著路的安全性和可靠性，節約了深海調查改造費用，充分利用現有調查船，為深海海底作業提供了新的技術支撐手段。
文檔編號B63B27/26GK2680574SQ200420007428
公開日2005年2月23日 申請日期2004年3月22日 優先權日2004年3月22日
發明者李思忍, 於新生, 曹志敏 申請人:中國海洋大學