CN106143803A - 漂流浮标 - Google Patents
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Abstract
本发明属于海洋监测技术领域，提供了一种测量准确、定位和通讯信号更好的漂流浮标，包括浮球和连接于浮球底部的水帆，所述浮球包括半球形底部和半球形底部上端的凸起部，所述凸起部内部顶端设置有卫星通讯天线模块，所述半球形底部内部设置有定位通讯模块、电池和开关，所述浮球内的卫星通讯天线模块、定位通讯模块、电池和开关安装好后由发泡剂填充，半球形底部下设置有挂环；所述水帆包括牵引绳和水帆主体，所述牵引绳一端连接挂环，另一端连接水帆主体，所述水帆主体为圆筒形，所述水帆主体包括筒状的水帆布料以及支撑于水帆布料内部的支撑架，所述水帆主体的水帆布料上具有多个孔洞。
Description
技术领域
本发明属于海洋监测技术领域，尤其涉及一种海面漂流浮标。
背景技术
海洋占了地球表面的近71％，认知和经略海洋已然成为中华民族的意志与梦想。利用海面漂流浮标对海洋近表层的拉格朗日运动进行观测直接而有效，但需把握核心技术，从而为整个观测系统注入灵魂，并实现相关技术的最佳配合。
海洋漂流浮标对海洋监测是目前最基本的方式，海洋漂流浮标通常包括浮球和水帆两部分。在实际应用中，漂流浮标容易被一些渔民因为好奇而打捞上来；加上海洋环境变幻莫测，需要海洋漂流浮标能实现与海水的流速越接近越好，这样的测量数据最为准确，数据准确是我们对洋流做出准确分析的基础，但是现有的漂流浮标由于设计与选材的缺陷，导致测量数据与实际偏差较大，造成较大的误差。
如公开号为CN104002927A的中国发明专利申请公开说明书所公开的一种可调节浮力的漂流浮标，标体为圆柱腔体，又如公开号为CN203767030U的中国实用新型专利说明书公开的一种漂 流浮标，标体为球形。
海面漂流浮标测量的是水帆的拉格朗日运动，应最大化减少其它各部分对水帆拉格朗日运动的影响，现有技术中的海面漂流浮标浮球呈球形，体积偏大，不利于强风条件下观测准确性的控制和弱风条件下拖曳性的减控，也不利于近水面通讯的有效实现，对拉格朗日以观测有较大影响；此外，漂流浮标需要进行卫星定位和通讯，而现有技术中为了使卫星定位和通讯的天线远离水面，通常需要漂流浮标的标体做得较大，影响了漂流浮标的测量精度，同时也更容易被人发现；将现有技术中鲜有对漂流浮标浮球的形状研究。
水帆又名海流板，水帆是漂流浮标的重要部件，系统漂移的动力，被测层水流作用于水帆产生拖曳力，带动水面的浮标体漂移。然后通过浮标体内部封装的定位传输模块来发送定位数据。
现有的水帆通常为伞式海流板，伞式海流板之所以广泛的被采纳是由于使用了成本低，重量轻和质地细密的伞布，为布放前的包装和运输都提供了良好的条件，还因为只要伞状板和标体的联线长度控制适度，可以不影响标体在垂直方向上对波浪的感应。它的缺点是布放难，伞布始终处于开状态是很难做到的。有的甚 至从布放开始,伞布的联线始终绞在一起,从未张开过。但尽管如此，伞状海流板还是有人在用,它的布放深度通常在30m水深以上。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种体积小巧、测量准确、定位和通讯信号更好的用于海面漂流浮标。
漂流浮标，包括浮球和连接于浮球底部的水帆，所述浮球包括半球形底部和半球形底部上端的凸起部，所述凸起部内部顶端设置有卫星通讯天线模块，所述半球形底部内部设置有定位通讯模块、电池和开关，所述浮球内的卫星通讯天线模块、定位通讯模块、电池和开关安装好后由发泡剂填充，半球形底部下设置有挂环；所述水帆包括牵引绳和水帆主体，所述牵引绳一端连接挂环，另一端连接水帆主体，所述水帆主体为圆筒形，所述水帆主体包括筒状的水帆布料以及支撑于水帆布料内部的支撑架，所述水帆主体的水帆布料上具有多个孔洞。
进一步，所述浮球主体至少顶部部分外表面设置有疏水涂层。
进一步，所述开关为干簧管磁控开关，浮球主体外表面对应 位置设置有与磁性开关对应的磁铁。
进一步，所述电池设置于浮球底部，开关和定位通讯模块设置于浮球中部。
进一步，所述浮球的材质为玻璃钢；所述浮球外表面涂装为海水的颜色。
进一步，所述凸起部沿竖直方向向上延伸，凸起部的直径随延伸方向逐渐缩小，凸起部的顶端为曲面。
进一步，所述水帆主体分为至少2节，水帆主体上下两端及每两节水帆主体的连接部位分别设置一个支撑架。
进一步，每一节水帆主体的水帆布料上设有2个沿径向相对的孔洞；每一节水帆主体的水帆布料上的两个孔洞之间的连线与相邻一节水帆主体的水帆布料上的两个孔洞之间的连线垂直。
进一步，所述骨架材料为PPR聚丙烯无规共聚物，水帆布料为尼龙布。
进一步，所述水帆布料外表面具有绒毛。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
卫星通讯天线模块设置于凸出部内，可以在不增大浮球体积的情况下，使天线远离海面，可增强信号强度，降低电池消耗。 本发明的浮球能减少风阻和水阻，使得浮球对水下水帆的拉格朗日运动的影响减小到最低，提高测量准确度。
附图说明
图1为漂流浮标的结构示意图；
图2为漂流浮标中浮球的局部剖视结构示意图；
图3为漂流浮标中水帆的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本实施例的漂流浮标，包括浮球10和连接于浮球底部的水帆20，参见图2，所述浮球近似于上小下大的葫芦形，包括半球形底部1和半球形底部上端的凸起部2，所述凸起部2沿竖直方向向上延伸，凸起部2的直径随延伸方向逐渐缩小，凸起部2的顶端为曲面。
所述浮球内安装有卫星通讯天线模块3、定位通讯模块7、电池5和开关6。其中，卫星通讯天线模块3设置于所述凸出部2内部顶端，可以远离海面，增强通讯的方向和范围，所述电池5设置于半球形底部1内的底部，开关6和定位通讯模块7设置于半球形底部1中部，所述开关6优选为磁性开关，如干簧管磁控开关，半球形底部1外表面对应位置设置有磁铁。卫星通讯天线 模块3、电池5、开关6和定位通讯模块7安装好后，浮球内用发泡剂填充，可以保证内部器件位置固定，不随海浪等摇晃而变位；提升抗冲击能力。重量较大的电池5设置于半球形底部1内的底部，可保持浮球的稳定性。半球形底部1下设置有挂环8。
由于水膜阻碍电磁波的穿透，所以在所述凸出部2外表面设置有疏水涂层，能有效减小水膜附着，所述疏水涂层优选为氟碳聚合物涂层。所述浮球的材质为玻璃钢，结实耐用防海水腐蚀，易于电磁波穿透，模具成形效果好。所述浮球外表面涂装为海水的颜色，防止被轻易发现而破坏，提升观测寿命。
本实施例的浮球高75mm，半球形底部1的半径为25mm，通过重量控制使浮球在工作期间，保证三分之一体积在水下，三分之二体积漂浮在水上。
参见图3，所述水帆20，包括牵引绳24和水帆主体，所述牵引绳24一端连接挂环8，另一端连接水帆主体，所述水帆主体为圆筒形，所述水帆主体包括筒状的水帆布料21以及支撑于水帆布料内部的支撑架22，所述水帆主体的水帆布料上具有多个孔洞25。水帆布料和支撑架的设计可方便运输和保证水帆在海水中呈展开状态。孔洞可防止水帆发生曲卷变形，除了孔洞以外的实体部 分决定水帆对海流的感应效果，决定水帆随着被测海流同步漂移的准确性。
所述水帆主体分为7节，每节长度92cm，直径92cm，总长6.44m；孔洞直径为45cm；水帆主体上下两端及每两节水帆主体的连接部位分别设置一个环形的支撑架2。
每一节水帆主体的水帆布料上设有2个沿径向相对的孔洞。每一节水帆主体的水帆布料上的两个孔洞之间的连线与相邻一节水帆主体的水帆布料上的两个孔洞之间的连线垂直。
所述骨架材料为PPR聚丙烯无规共聚物，水帆布料为尼龙布。水帆布料需要有很好的亲水性，保证水帆与海水同速前进，本实施例中，水帆材料设计为尼龙布，除了亲水性良好外，还具有组织坚固、耐磨损、耐撕裂特点。
所述水帆布料外表面具有绒毛，可保证水帆与海水的无滑脱。
测试船只携带具备底跟踪功能的ADCP(声学多普勒流速剖面仪)，选定起点布放本实施例的漂流浮标，测试船只携带底跟踪功能的ADCP跟随水帆移动，得到水帆运动路径中的多点的流速，根据多点的流速与最终水帆的速度作对比。
水帆布放中间位置位于水深6.6米处(被测海流深度)，测试 船只携带底跟踪功能的ADCP以一定距离跟随水帆轨迹移动，目的是为了得到该海域中的水帆测试区域的真实海流速度。
计算水帆10min分钟的平均海流速度与ADCP采集速度进行对比：
从表中可以得出测试水帆测流的绝对误差在2cm/s左右、相对误差为10％左右；总体平均绝对误差为1.7236cm/s、相对误差为13.3111％
计算水帆20min分钟的平均海流速度与ADCP采集速度进行对比：
从表中可以得出测试水帆测流的绝对误差在2cm/s左右、相对误差为10％左右；总体平均绝对误差为1.7407cm/s、相对误差为13.4822％。
Claims (10)
1.漂流浮标，包括浮球和连接于浮球底部的水帆，其特征在于：所述浮球包括半球形底部和半球形底部上端的凸起部，所述凸起部内部顶端设置有卫星通讯天线模块，所述半球形底部内部设置有定位通讯模块、电池和开关，所述浮球内的卫星通讯天线模块、定位通讯模块、电池和开关安装好后由发泡剂填充，半球形底部下设置有挂环；所述水帆包括牵引绳和水帆主体，所述牵引绳一端连接挂环，另一端连接水帆主体，所述水帆主体为圆筒形，所述水帆主体包括筒状的水帆布料以及支撑于水帆布料内部的支撑架，所述水帆主体的水帆布料上具有多个孔洞。
2.根据权利要求1所述的漂流浮标，其特征在于：所述浮球主体至少顶部部分外表面设置有拒水涂层。
3.根据权利要求2所述的漂流浮标，其特征在于：所述开关为干簧管磁控开关，浮球主体外表面对应位置设置有与磁性开关对应的磁铁。
4.根据权利要求3所述的漂流浮标，其特征在于：所述电池设置于浮球底部，开关和定位通讯模块设置于浮球中部。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的漂流浮标，其特征在于：所述浮球的材质为玻璃钢；所述浮球外表面涂装为海水的颜色。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的漂流浮标，其特征在于：所述凸起部沿竖直方向向上延伸，凸起部的直径随延伸方向逐渐缩小，凸起部的顶端为曲面。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的漂流浮标，其特征在于：所述水帆主体分为至少2节，水帆主体上下两端及每两节水帆主体的连接部位分别设置一个支撑架。
8.根据权利要求7所述的漂流浮标，其特征在于：每一节水帆主体的水帆布料上设有2个沿径向相对的孔洞；每一节水帆主体的水帆布料上的两个孔洞之间的连线与相邻一节水帆主体的水帆布料上的两个孔洞之间的连线垂直。
9.根据权利要求8所述的漂流浮标，其特征在于：所述骨架材料为PPR聚丙烯无规共聚物，水帆布料为尼龙布。
10.根据权利要求9所述的漂流浮标，其特征在于：所述水帆布料外表面具有绒毛。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161123 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |