一种深海近底三脚架观测平台的制作方法

1.本发明涉及深海海底探测技术领域，特别是涉及一种深海近底三脚架观测平台。


背景技术：

2.深海海底拥有着丰富的矿藏资源，生存着许多人类尚未了解的海洋生物和很多尚未探索的海底火山及地质变化。同时，深海海底的变化对全球气候变化，以及人类造成的污染对其影响都是当前海洋研究中的重大课题。为了解这些变化规律，只有借助于先进的海底探测技术进行现场时空尺度的变化过程实时测量。传统的海底取样实验室分析等探测方法已严重制约着人类对深海物理、化学、生物和地质变化规律的了解和研究。只有开发和探索新的深海探测技术和方法，才能推进深海海底研究的不断发展。
3.海底原位测量技术，通过锚系将测量系统固定在海底的某一位置实现对海底变化过程进行长期定点的实时观测。其开放式的框架可以用于多种海洋调查仪器和传感器的集成，同时本身可提供多种数据采集模式，根据不同的调查和实验目的可对特定的海底区域中的沉积物的运动规律、海流变化、鱼类活动习性、地质变化、化学元素分布等各种变化进行短期或长达一年的现场(in situ)实时(real time)专项或综合测量。特别适合海底火山、海底热液、海底生物习性及海底板块运动等特殊现象的观测研究。
4.深海近底三角架观测平台(以下简称三脚架平台)是投放在深海海底进行海底边界观测的仪器支撑载体。具有固定安装各种海洋观测仪器，并携带这些仪器从水面沉降到海底，进行海底边界层原位测量，通过声学通讯手段建立海底与海面甲板之间的通讯，接收海面甲板指令，具有对三脚架平台中的仪器安装架进行姿态调整功能。完成任务后，根据甲板指令或按自动设置程序，依靠浮体系统自动上升到海面。信标机在海面发出信息与铱星联网报告所在位置和时间，实施三脚架平台回收。


技术实现要素：

5.为解决以上技术问题，本发明提供一种深海近底三脚架观测平台，解决三脚架着陆冲击问题，保护三脚架上的仪器。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.本发明提供一种深海近底三脚架观测平台，包括三脚架平台、配重系统、缓冲系统和浮力系统；所述配重系统设置于所述三脚架平台底部，所述缓冲系统和所述浮力系统设置于所述三脚架平台上方。
8.可选的，所述三脚架平台包括三脚支撑架和调整平台；所述调整平台设置于所述三脚支撑架顶部，所述配重系统设置于所述三脚支撑架底部，所述缓冲系统和所述浮力系统设置于所述三脚支撑架上方。
9.可选的，所述调整平台包括固定圆环和调节圆环，所述固定圆环固定设置于所述三脚支撑架顶部，所述固定圆环顶部设置有固定框架，所述调节圆环顶部设置有调节框架，所述固定框架与所述调节框架之间活动连接；所述固定圆环和所述调节圆环之间设置有x
向调节机构和y向调节机构；所述x向调节机构和所述y向调节机构之间夹角为90度；所述固定框架与所述缓冲系统和所述浮力系统相连接。
10.可选的，所述x向调节机构包括x向调节电机和x向电机支架；所述x向电机支架一端与所述调节圆环转动连接，另一端设置有所述x向调节电机，所述x向调节电机的动力输出轴与一x向丝杆螺母的一端相连接，x向丝杆螺母另一端与一x向丝杆的一端相连接，所述x向丝杆的另一端与所述固定圆环活动铰接。
11.可选的，所述y向调节机构包括y向调节电机和y向电机支架；所述y向电机支架一端与所述调节圆环转动连接，另一端设置有所述y向调节电机，所述y向调节电机的动力输出轴与一y向丝杆螺母的一端相连接，y向丝杆螺母另一端与一y向丝杆的一端相连接，所述y向丝杆的另一端与所述固定圆环活动铰接。
12.可选的，所述配重系统包括配重电机、套管、配重丝杆、连接板和配重块；所述套管设置于所述三脚架平台的底部，所述配重电机设置于所述套管顶部，所述配重电机的动力输出轴与配重螺母的一端相连接，所述配重螺母的另一端与配重丝杆的一端相连接，所述配重丝杆的另一端贯穿所述套管与所述连接板螺纹连接，所述配重块设置于所述连接板底部。
13.可选的，所述缓冲系统包括缓冲框架、缓冲电机和缓冲叶片；所述缓冲叶片的两端可传动的设置于所述缓冲框架内，相邻的所述缓冲叶片之间传动连接，所述缓冲电机与所述缓冲叶片传动连接。
14.可选的，所述浮力系统包括多个浮力球。
15.可选的，所述多个浮力球设置于所述缓冲系统周围。
16.可选的，还包括信标机，所述信标机设置于所述三脚架平台上方。
17.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
18.本发明中的深海近底三脚架观测平台主要结构包括三脚架平台、配重系统、缓冲系统和浮力系统；三脚架平台作为主体结构用于安装各种仪器，配重系统用于深海近底三脚架观测平台的投放，可以使深海近底三脚架观测平台快速沉向海底；浮力系统能够在回收过程中提供足够的浮力；缓冲系统可以在深海近底三脚架观测平台接近海底时提供缓冲，保护三脚架上的仪器；配合信标机提供定位功能，以实现回收。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明深海近底三脚架观测平台的结构示意图；
21.图2为本发明深海近底三脚架观测平台中缓冲系统和浮力系统的结构示意图。
22.附图标记说明：1、信标机；2、缓冲框架；3、缓冲电机；4、缓冲叶片；5、浮力球；6、凯夫拉绳索；7、固定框架；8、固定圆环；9、三脚支撑架；10、配重电机；11、套管；12、连接板；13、配重块；14、调节圆环；15、调节框架。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.如图所示，本实施例提供一种深海近底三脚架观测平台，包括三脚架平台、配重系统、缓冲系统和浮力系统；所述配重系统设置于所述三脚架平台底部，所述缓冲系统和所述浮力系统设置于所述三脚架平台上方。
25.所述三脚架平台包括三脚支撑架9和调整平台；所述调整平台设置于所述三脚支撑架9顶部，所述配重系统设置于所述三脚支撑架9底部，所述缓冲系统和所述浮力系统设置于所述三脚支撑架9上方。
26.所述调整平台包括固定圆环8和调节圆环14，所述固定圆环8固定设置于所述三脚支撑架9顶部，所述固定圆环8顶部设置有固定框架7，所述调节圆环14顶部设置有调节框架15，所述固定框架7与所述调节框架15之间活动连接；所述固定圆环8和所述调节圆环14之间设置有x向调节机构和y向调节机构；所述x向调节机构和所述y向调节机构之间夹角为90度；所述固定框架7与所述缓冲系统和所述浮力系统相连接。
27.本具体实施例中，固定框架7中部可转动的设置有一转轴，转轴底部设置有一套管11，调节框架15的中部活动套接在套管11内。
28.所述x向调节机构包括x向调节电机和x向电机支架；所述x向电机支架一端与所述调节圆环14转动连接，另一端设置有所述x向调节电机，所述x向调节电机的动力输出轴与一x向丝杆螺母的一端相连接，x向丝杆螺母另一端与一x向丝杆的一端相连接，所述x向丝杆的另一端与所述固定圆环8活动铰接。
29.所述y向调节机构包括y向调节电机和y向电机支架；所述y向电机支架一端与所述调节圆环14转动连接，另一端设置有所述y向调节电机，所述y向调节电机的动力输出轴与一y向丝杆螺母的一端相连接，y向丝杆螺母另一端与一y向丝杆的一端相连接，所述y向丝杆的另一端与所述固定圆环8活动铰接。
30.调节圆环14上设置有角度传感器，角度传感器与x向调节机构和y向调节机构电连接，从而根据角度传感器的信号控制x向调节机构和y向调节机构，使调节圆环14处于水平位置。
31.仪器设置于调节圆环14上，通过x向调节机构和y向调节机构使调节圆环14保持水平，从而为仪器提供水平的支撑平台，保障仪器的正常工作。
32.所述配重系统包括配重电机10、套管11、配重丝杆、连接板12和配重块13；所述套管11设置于所述三脚架平台的底部，所述配重电机10设置于所述套管11顶部，所述配重电机10的动力输出轴与配重螺母的一端相连接，所述配重螺母的另一端与配重丝杆的一端相连接，所述配重丝杆的另一端贯穿所述套管11与所述连接板12螺纹连接，所述配重块13设置于所述连接板12底部。
33.所述缓冲系统包括缓冲框架2、缓冲电机3和缓冲叶片4；所述缓冲叶片4的两端可传动的设置于所述缓冲框架2内，相邻的所述缓冲叶片4之间传动连接，所述缓冲电机3与所述缓冲叶片4传动连接。
34.所述浮力系统包括十六个浮力球5。所述多个浮力球5设置于所述缓冲系统周围。
35.本实施例中的深海近底三脚架观测平台还包括信标机1，所述信标机1设置于所述三脚架平台上方，信标机1下方设置有太阳能电池板，用于为信标机1提供电力。
36.于更具体的实施例中，缓冲框架2和固定框架7之间通过凯夫拉绳索6连接。调节圆环14上设置有通讯模块，用于与地面进行通讯。
37.于更进一步的实施例中，浮力球5采用空心玻璃球，空心玻璃球外径450毫米，内径420毫米，重量22.3公斤，净浮力25公斤，工作深度6千米，浮力系统、缓冲系统和信标机1在水中自重共计100公斤，浮力球5提供浮力400公斤，则浮力系统在水中的净浮力为300公斤。
38.三脚架平台在水中自重120公斤，安装仪器在水中自重30公斤，连接板12和配重块13在水中自重360公斤(每个脚配重120公斤)，三脚架平台下降过程中的净重为210公斤；在释放完成后，连接板12和配重块13脱离三脚架平台，三脚架平台与浮体系统净浮力为150公斤，浮力大于重量，能够保证三脚架平台与浮体系统回到海面。
39.投放时，从船上将深海近底三脚架观测平台投放到海中，深海近底三脚架观测平台以自由落体形式向海底沉降，沉降过程中先加速，当阻力与重力相等后，匀速下降，在距离海底一定距离时，该距离可以认为设定，缓冲电机3驱动缓冲叶片4转动，使缓冲叶片4闭合，增加下降阻力，使深海近底三脚架观测平台减速降落到海底，缓冲叶片4重新打开。之后，角度传感器发出信号驱动x向调节机构和y向调节机构以调整调节圆环14的角度，使调节圆环14处于水平状态，安装在调节圆环14上的各类仪器开始工作。观测结束后，通过通讯模块向海近底三脚架观测平台发出指令，配重电机10驱动配重丝杆转动，使配重丝杆与连接板12脱离，从而，连接板12和配重块13与三脚支撑架9分离，使浮力球5提供的浮力大于重力，深海近底三脚架观测平台上升直到海面。通过信标机1提供的坐标信息，可以找到深海近底三脚架观测平台的位置，太阳能电池板为信标机1提供电力，保证信标机1长时间在海面的用电，以提高回收的可靠性。
40.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
41.本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。