專利名稱：深海探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水下探測裝置，尤其涉及一種可組合工作的水下探測裝置。
技術(shù)背景海底世界美麗而神奇。自地球誕生就不斷發(fā)生著的地殼運(yùn)動和數(shù)十億年不停息的百川歸海在海底孕育出了豐富的礦藏。海底石油、海底天然氣都是備受關(guān)注的能源資源；多金屬結(jié)核、富金屬底泥更是巨大的金屬礦藏；海底還有豐富的礦物鹽床，有著誘人的開發(fā)價值。人類千百年的海洋冒險，也在海底留下了無法估量的龐大寶藏。這一切都不停地吸引著人們進(jìn)行海底探險。
然而，世界海洋平均深度4000米，最深處更深達(dá)11000米，在這樣的深海海底進(jìn)行探索，有著各種難以想象的困難。首先，無線電波在水中快速衰減，使得海底世界通信不便。其次，水下深度每增加10米，壓力就增加1個大氣壓，海底世界壓力高達(dá)數(shù)百至上千大氣壓。尤其是，海底世界暗流涌動，加上缺乏海底地形水文資料，海底探索兇險萬分。
目前，深海探測作業(yè)的主要工具是潛水艇和無人探測器。其中采用較多的無人探測器主要由纜繩、殼體、探測系統(tǒng)以及配重系統(tǒng)組成。纜繩牽引探測器并承擔(dān)探測器的重量，同時擔(dān)負(fù)向探測系統(tǒng)供電和通信的任務(wù)。殼體保護(hù)內(nèi)部的探測系統(tǒng)在深海下正常工作。探測系統(tǒng)以聲納為主，配合其它儀器，執(zhí)行探測任務(wù)。配重系統(tǒng)在下潛及探測時提供探測器足夠的附加重量。
當(dāng)執(zhí)行探測任務(wù)時，由水面保障船上的卷揚(yáng)機(jī)卷動纜繩，將探測器緩慢放入水中，并逐步放纜，使探測器在自重及配重系統(tǒng)提供的附加重量下下沉。到達(dá)指定深度后，停止卷揚(yáng)機(jī)，打開探測系統(tǒng)進(jìn)行工作。完成探測任務(wù)后，關(guān)閉探測器，命令配重裝置拋棄配重塊，開動卷揚(yáng)機(jī)回收探測器。
然而，由于受到水底地形的影響，聲納系統(tǒng)受到的干擾很大，這樣的單個探測器進(jìn)行的水底探測效果并不理想。為了準(zhǔn)確探測一片海區(qū)，常常需要進(jìn)行多點(diǎn)和/或多次測量，耗時耗財耗力。此外，長達(dá)萬米的纜繩也對水面保障船上的卷揚(yáng)機(jī)有很高的要求。尤其是外部輸電，采用的輸電纜必須具有極高的拉伸強(qiáng)度和導(dǎo)電性能。使得海底探索成為了一項(xiàng)耗資龐大、困難重重的系統(tǒng)工程，目前世界上只有美法日等少數(shù)國家才能進(jìn)行。
因此，需要一種能有效減少探測次數(shù)，具有較高探測精度的海底探測裝置。同時，該裝置可以避免直接卷動萬米長纜和長距離輸電的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能有效減少探測次數(shù)，具有較高探測精度的海底探測裝置。能有效降低海底探測成本，兼具可擴(kuò)充性，并可避免直接卷動萬米長纜和長距離輸電的問題。
本發(fā)明提供了一種深海探測器，可以上下連接成串，每個深海探測器包括一纜繩，包括承重纜以及通信導(dǎo)線；一殼體，上半部分中央設(shè)有纜繩艙，纜繩艙頂上開有纜繩出口，殼體的其余部分構(gòu)成密封艙；一觀測系統(tǒng)；一配重系統(tǒng)；一懸掛系統(tǒng)，包括卷動纜繩的卷揚(yáng)機(jī)，該卷揚(yáng)機(jī)固定在殼體內(nèi)；一通信接口，設(shè)置在密封艙內(nèi)，與所述通信導(dǎo)線相連接，并連接所述觀測系統(tǒng)、配重系統(tǒng)和懸掛系統(tǒng)；以及給所述觀測系統(tǒng)、配重系統(tǒng)和懸掛系統(tǒng)供電的電源，該電源固定在密封艙內(nèi)。
本發(fā)明的深海探測器中的密封艙開有一個維護(hù)口。
本發(fā)明的深海探測器中的觀測系統(tǒng)包括一個聲納。還可以包括定深儀、攝像機(jī)以及光源。
本發(fā)明的深海探測器中的配重系統(tǒng)采用了爆炸螺栓連接配重塊。
本發(fā)明的深海探測器中的卷揚(yáng)機(jī)包括一電動機(jī)，位于密封艙內(nèi)；一傳動部件，位于密封艙內(nèi)，與卷揚(yáng)機(jī)相連接；以及一纜繩架，主體部分位于纜繩艙內(nèi)，延伸部分穿過纜繩艙壁與傳動部件相連接。
本發(fā)明的深海探測器中的懸掛系統(tǒng)還包括一對掛鉤對，上掛鉤固定在探測器頂部殼體外，下掛鉤固定在探測器底部殼體外，所述掛鉤對采用改進(jìn)型詹天佑自鎖鉤。
本發(fā)明的深海探測器中的電源采用高儲能電池；并可串并聯(lián)所述電池，組成電池組。
本發(fā)明的深海探測器還包括一記錄器，固定于密封艙內(nèi)，與所述探測系統(tǒng)相連接。
本發(fā)明的深海探測器還包括一取樣器，固定于殼體外。
通過將多個探測器連接成串，就能一次探測得到大量數(shù)據(jù)。尤其是多個探測器的聲納排列成聲納線列陣，就可以有效修正由于海底地貌引起的探測誤差，得到高精度的探測結(jié)果。并且隨不同的探測條件，可以改變探測器串聯(lián)的數(shù)目和間距，具有很大的擴(kuò)充性。成串工作更減小了每根纜繩的長度，使得卷揚(yáng)機(jī)易于工作。內(nèi)置電源則為探測器提供了所需的動力，避免了長距離輸電。
由此，本發(fā)明提供了一種能有效減少探測次數(shù)，具有較高探測精度的海底探測裝置。能有效降低海底探測成本，兼具可擴(kuò)充性。并且避免了直接卷動萬米長纜和長距離輸電。
該深海探測器還具有結(jié)構(gòu)簡單、便于連接、易于操作等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明最佳實(shí)施例的深海探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明最佳實(shí)施例的深海探測器的工作關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
參照圖1和圖2，是依據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例的深海探測器。它具有一根連接上下探測器的纜繩。包括提供拉力的承重纜10以及用于通信的通信導(dǎo)線12。
一個保護(hù)探測器的殼體17。殼體17的上半部分中央設(shè)有容納纜繩的纜繩艙18，纜繩艙18頂上開有纜繩出口20。殼體17的其余部分構(gòu)成隔水的密封艙19。為便于維護(hù)，密封艙19上還開有一個維護(hù)口(圖中未畫)。
一個執(zhí)行觀測任務(wù)的觀測系統(tǒng)。包括一個聲納7，是探測器的最主要探測手段。還包括定深儀15，攝像機(jī)6以及光源5。其中定深儀15，攝像機(jī)6以及光源5也可以根據(jù)情況省略。
一個為探測器提供附加重力的配重系統(tǒng)，包括鉛塊9和連接鉛塊9的爆炸螺栓14。鉛塊9也可以采用鐵塊、銅塊等其它配重物。根據(jù)不同情況，爆炸螺栓14也可以由電控掛鉤或電磁鐵等其它連接件代替。配重塊的放置位置可以在殼體17的底面下，也可以在殼體17的側(cè)面外。其中，上方的探測器可以采用較輕的配重，下方的探測器可以采用較重的配重。在本實(shí)施例中，在每一探測器的側(cè)面配置較輕的鉛塊，在最下方探測器的底部配置較重的鉛塊。
一個用來收放探測器的懸掛系統(tǒng)，包括一個卷動纜繩的卷揚(yáng)機(jī)，由位于密封艙19內(nèi)的電動機(jī)3，與電動機(jī)3相連接的傳動部件13，以及主體部分位于纜繩艙18內(nèi)、延伸部分穿過纜繩艙壁與傳動部件13相連接，用來卷放纜繩的纜繩架2組成。其中，傳動部件13可以是齒輪組、傳動軸等。也可以視情況將纜繩直接繞在電動機(jī)3的輸出軸上，而不必采用傳動部件13和纜繩架2。纜繩架2穿過纜繩艙18壁的部分采用端面密封，通過調(diào)節(jié)端面參數(shù)平衡海水壓力。懸掛系統(tǒng)還包括一對改進(jìn)型詹天佑自鎖鉤，上掛鉤1固定在探測器頂部殼體17外，下掛鉤8固定在探測器底部殼體17外。
一個連接所述觀測系統(tǒng)、配重系統(tǒng)和懸掛系統(tǒng)的通信接口16，設(shè)置在密封艙19內(nèi)，與通信導(dǎo)線12相連接。
還包括一個給所述觀測系統(tǒng)、配重系統(tǒng)和懸掛系統(tǒng)供電的電源11，該電源11固定在密封艙19內(nèi)，采用的是高儲能電池；并可串并聯(lián)所述電池，組成電池組。
本實(shí)施例中的探測器還包括一記錄器11，固定于密封艙19內(nèi)，與所述探測系統(tǒng)相連接。
本實(shí)施例中的探測器還包括一取樣器(圖中未畫)，固定于殼體17外。該取樣器可以是掛斗、取樣瓶等。
開始執(zhí)行探測任務(wù)時，將多個探測器上下排列成串。每個探測器的上掛鉤1連接到上一探測器的下掛鉤8。纜繩預(yù)先纏繞到纜繩架2上，承重纜10的上端連接到上一探測器的殼體17的底面，通信纜12的上端連接上一探測器的通信接口16。最上一級探測器的纜繩上端連接到水面保障船。探測器串下水后，控制人員通過通信纜12和通信接口16命令松開下掛鉤8，并啟動電動機(jī)3通過傳動部件13控制纜繩架2放纜，使探測器下沉到預(yù)定位置。各探測器的取樣器對不同深度的海水分別取樣，尤其是最下方探測器的取樣器，可以帶回珍貴的海底樣本。
而后船上控制人員控制聲納7、攝像機(jī)6、探照燈5開始工作。定深儀15可以反饋準(zhǔn)確的深度信息供控制人員參考。通過船上的控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)各個探測器中的聲納7，使它們成為聲納線列陣，協(xié)同工作。發(fā)現(xiàn)有意義的測量數(shù)據(jù)時，還可以啟動記錄器11，將數(shù)據(jù)即時保存。
完成任務(wù)后，啟動爆炸螺栓14，拋棄鉛塊9，減輕探測器重量。然后啟動卷揚(yáng)機(jī)卷纜，使探測器上升。上下探測器靠攏時，詹天佑自鎖鉤自動咬合，將上下探測器連成整體，便于探測器出水。探測器出水后，將每個探測器分開保存。從維護(hù)口取出記錄器15，并更換電池4或?qū)﹄姵?充電，準(zhǔn)備下次探測。
本實(shí)施例中，每一探測器配備1000米纜繩，10個探測器即可到達(dá)萬米深海。也可根據(jù)情況設(shè)置合適的長度。每一探測器還可根據(jù)工作深度選擇不同耐壓強(qiáng)度的殼體17，這樣可以進(jìn)一步減少探測成本。
以上所述就是本發(fā)明最佳的實(shí)施例。該實(shí)施例僅是舉例說明，并非用于限制本發(fā)明的范圍。對于熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員使用等同的技術(shù)手段、或者在權(quán)利要求所涵蓋的范圍內(nèi)的任何變形，都不能脫離本發(fā)明的權(quán)利范圍及其范疇。
權(quán)利要求1.一種深海探測器，可以上下連接成深海探測器串，每一個探測器包括一纜繩、一殼體、一觀測系統(tǒng)、以及一配重系統(tǒng)，其特征在于所述纜繩包括承重纜以及通信導(dǎo)線；所述殼體的上半部分中央設(shè)有纜繩艙，纜繩艙頂上開有纜繩出口，殼體的其余部分構(gòu)成密封艙；所述深海探測器還包括一懸掛系統(tǒng)，包括卷動纜繩的卷揚(yáng)機(jī)，所述卷揚(yáng)機(jī)固定在殼體內(nèi)；一通信接口，設(shè)置在密封艙內(nèi)，與所述通信導(dǎo)線相連接，并連接所述觀測系統(tǒng)、配重系統(tǒng)和懸掛系統(tǒng)；以及給所述觀測系統(tǒng)、配重系統(tǒng)和懸掛系統(tǒng)供電的電源，所述電源固定在密封艙內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種深海探測器，其特征在于，其中所述密封艙開有一個維護(hù)口。
3.如權(quán)利要求1所述的一種深海探測器，其特征在于，其中所述觀測系統(tǒng)包括一個聲納。
4.如權(quán)利要求3所述的一種深海探測器，其特征在于，其中所述觀測系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個定深儀以及一個攝像機(jī)和一個光源。
5.如權(quán)利要求1所述的一種深海探測器，其特征在于，其中所述配重系統(tǒng)包括配重塊和連接配重塊的爆炸螺栓。
6.如權(quán)利要求1所述的一種深海探測器，其特征在于，其中所述卷揚(yáng)機(jī)包括一電動機(jī)，位于密封艙內(nèi)；一傳動部件，位于密封艙內(nèi)，與卷揚(yáng)機(jī)相連接；以及一纜繩架，主體部分位于纜繩艙內(nèi)，延伸部分穿過纜繩艙壁與傳動部件相連接。
7.如權(quán)利要求1所述的一種深海探測器，其特征在于，其中所述懸掛系統(tǒng)進(jìn)一步包括一對掛鉤對，上掛鉤固定在探測器頂部殼體外，下掛鉤固定在探測器底部殼體外，所述掛鉤對采用改進(jìn)型詹天佑自鎖鉤。
8.如權(quán)利要求1所述的一種深海探測器，其特征在于，其中所述電源采用高儲能電池；并可串并聯(lián)所述電池，組成電池組。
9.如權(quán)利要求1所述的一種深海探測器，其特征在于，所述深海探測器進(jìn)一步包括一記錄器，固定于密封艙內(nèi)，與所述探測系統(tǒng)相連接。
10.如權(quán)利要求1所述的一種深海探測器，其特征在于，所述深海探測器進(jìn)一步包括一取樣器，固定在殼體外。
專利摘要提供了一種深海探測器線列陣，由多個深海探測器上下連接而成，每一深海探測器包括一纜繩，包括承重纜以及通信導(dǎo)線；一殼體，上半部分中央設(shè)有纜繩艙，纜繩艙頂上開有纜繩出口，殼體的其余部分構(gòu)成密封艙；一觀測系統(tǒng)；一配重系統(tǒng)；一懸掛系統(tǒng)，包括卷動纜繩的卷揚(yáng)機(jī)，該卷揚(yáng)機(jī)固定在殼體內(nèi)；一通信接口，設(shè)置在密封艙內(nèi)，與所述通信導(dǎo)線相連接，并連接所述觀測系統(tǒng)、配重系統(tǒng)和懸掛系統(tǒng)；以及給所述觀測系統(tǒng)、配重系統(tǒng)和懸掛系統(tǒng)供電的電源，該電源固定在密封艙內(nèi)。該深海探測器是一種能有效減少探測次數(shù)，具有較高探測精度的海底探測裝置。能降低海底探測成本，兼具可擴(kuò)充性，且結(jié)構(gòu)簡單、便于連接、易于操作。
文檔編號B63C11/34GK2598863SQ0322848
公開日2004年1月14日 申請日期2003年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月28日
發(fā)明者華鐘祥, 高其芳, 陳宜艇 申請人:上海勁鉆實(shí)業(yè)公司