本發(fā)明涉及海洋測量浮標(biāo)，特別涉及一種遠(yuǎn)距離非接觸方式的海洋聲學(xué)測量浮標(biāo)。

背景技術(shù)：

海洋測量浮標(biāo)是海洋環(huán)境觀測的重要設(shè)備，包括水上浮標(biāo)和水下浮標(biāo)。水上浮標(biāo)在海面上裝有多種氣象要素傳感器，分別測量風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、氣溫和濕度等氣象要素；水下浮標(biāo)在觀測海面下放置多種水文要素傳感器，分別測量不同深度上波浪、水深、水溫、鹽度以及聲學(xué)信號等海洋環(huán)境要素。

海洋聲學(xué)測量浮標(biāo)是重要的水下浮標(biāo)，以獲取水下聲學(xué)信號為主，為水下目標(biāo)探測、定位、識別等研究提供水下聲學(xué)信號以及相關(guān)的海洋環(huán)境資料。傳統(tǒng)海洋聲學(xué)測量浮標(biāo)多采用膠體陣和分離式電纜陣的方式，將多個聲學(xué)傳感器和觀測儀器連接成觀測陣列，用于測量海面下不同深度層面的海洋聲學(xué)和相關(guān)環(huán)境參數(shù)。

膠體陣海洋聲學(xué)測量浮標(biāo)是將聲學(xué)傳感器按照預(yù)先設(shè)計固定成陣，成陣的位置不易改動，陣體材料不能循環(huán)利用，造成資源浪費。

分離式電纜陣海洋聲學(xué)測量浮標(biāo)采用多纜組合的方式，根據(jù)項目需要配置電纜數(shù)目和每條電纜的長度。圖1顯示現(xiàn)有分離式電纜陣的基本結(jié)構(gòu)及其多纜組合方式。

如圖1所示，分離式電纜陣海洋聲學(xué)測量浮標(biāo)的浮體3浮在海面上，浮體3下部設(shè)置儀器艙4，儀器艙4連接多條測量電纜，每條測量電纜上連接一個溫鹽深測量儀6和一個聲學(xué)傳感器7，測量電纜的末端懸掛鉛魚8。溫鹽深測量儀6和聲學(xué)傳感器7測得的信號通過儀器艙4的電纜接口5傳遞到內(nèi)部的數(shù)據(jù)記錄儀進(jìn)行記錄、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)。浮體3上設(shè)置起吊架1，起吊架1的一側(cè)栓系打撈繩2，用于設(shè)備的布放與回收。

現(xiàn)有的分離式電纜陣的海洋聲學(xué)測量浮標(biāo)，需要測量電纜與儀器艙有多個接口，要求這些接口在連接中，水密可靠性必須高。同時，電纜自身及其與聲學(xué)傳感器連接處也要做好防水、防滲漏及海洋防腐處理。因此，整個浮標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，系統(tǒng)安裝和使用過程比較繁瑣。而且，分離式電纜陣使系統(tǒng)重量成倍增加，為防電纜被拉斷，浮標(biāo)系泊結(jié)構(gòu)中必須有復(fù)雜的保護(hù)措施，浮標(biāo)系統(tǒng)的運輸、存儲、海上布放、回收的安全性更是不易保障?？傊?，現(xiàn)有海洋聲學(xué)測量浮標(biāo)采用分離式電纜陣帶來了諸多問題，影響測量浮標(biāo)的海上布放、回收和測量工作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有海洋聲學(xué)測量浮標(biāo)采用固體膠陣和分離式電纜陣存在的問題，本發(fā)明推出新型結(jié)構(gòu)的海洋聲學(xué)測量浮標(biāo)系統(tǒng)，采用集成式單條電纜陣代替原分離式電纜陣，將多個聲學(xué)傳感器等距離硫化到主纜上，每個聲學(xué)傳感器中的信號線分別與主纜中各信號線連接，并在電纜與儀器艙之間連接受力器以解決集成式單條電纜陣與系統(tǒng)儀器艙的連接和系統(tǒng)承重問題。

本發(fā)明涉及的海洋聲學(xué)測量浮標(biāo)系統(tǒng)包括浮體、儀器艙、受力器、集成式單條電纜陣。浮體嵌在儀器艙上部的外側(cè)，儀器艙下面通過受力器連接集成式單條電纜陣，集成式單條電纜陣上設(shè)置聲學(xué)傳感器,聲學(xué)傳感器的信號線連接儀器艙的控制裝置,集成式單條電纜陣體下端懸掛鉛魚。

所述的浮體采用發(fā)泡橡膠材料制成，嵌在儀器艙上部的外側(cè)，為系統(tǒng)提供足夠的浮力，而且具有良好的穩(wěn)定性。

所述的儀器艙呈圓柱狀，為不銹鋼加工制作的水密艙體，內(nèi)部設(shè)置控制裝置和系統(tǒng)工作電池，控制裝置包括信號發(fā)射電路和信號轉(zhuǎn)換電路。

儀器艙上端口設(shè)置起吊架，用于在系統(tǒng)布放與回收過程中栓系打撈繩。打撈繩以起吊架開口為中心，繩端系在起吊架一側(cè)，在布放、回收過程中用于防止系統(tǒng)起吊時的左右搖擺。

所述的集成式單條電纜陣通過受力器連接在儀器艙下面，包括多條信號線編織成的主電纜和等距離硫化到主電纜上的多個聲學(xué)傳感器。每個聲學(xué)傳感器中的信號線分別與主電纜中對應(yīng)信號線連接，主電纜與儀器艙由多芯接插件連接。主電纜上等間隔安裝溫鹽深測量儀，在獲取聲學(xué)信號的同時采集溫度、鹽度和深度信息。各傳感器接收到信號后，在系統(tǒng)儀器艙內(nèi)進(jìn)行處理，測量結(jié)果可存儲在浮標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)或通過浮標(biāo)系統(tǒng)浮體上安裝的發(fā)射機發(fā)送到地面接收站。

所述的受力器是連接儀器艙和集成式單條電纜陣的裝置，受力器材料采用高強度鋼，具備較好的抗疲勞和抗斷裂強度，用于陣體的承重，有緩沖、減震作用。受力器包括過纜端件、受力桿、受力吊臂。受力吊臂呈叉型結(jié)構(gòu)，上部的一個端頭固定在儀器艙的艙體底部外面，下部開口的兩個端頭設(shè)置貫穿孔，受力桿兩端穿進(jìn)貫穿孔中，受力桿還穿過從過纜端件穿過的纜體端頭的主電纜受力繩繩環(huán)。受力桿將主電纜的纜體端頭與受力吊臂連接在一起，完成受力器和電纜的連接。受力吊臂的下部開口由弧形擋板封堵，弧形擋板內(nèi)灌注硫化膠。電纜的信號纜從弧形擋板與受力吊臂之間的空隙穿出連接水密接插件。

受力器與儀器艙之間加裝彈性膠體制作的陣體減震段，可有效減小電纜陣體因波浪引起的上下起伏和搖擺引起的噪聲。

本發(fā)明涉及的海洋聲學(xué)測量浮標(biāo)系統(tǒng)，采用集成式單條電纜陣，結(jié)構(gòu)更簡單，重量更輕便，減少了系統(tǒng)制作過程的復(fù)雜性。而且利用受力器作為陣體承重部件將陣體與儀器艙連接在一起，能很好地承載陣體重量，在浮標(biāo)系統(tǒng)使用過程中也可起到緩沖作用。海洋聲學(xué)測量浮標(biāo)系統(tǒng)可根據(jù)項目需要同時采集水下不同深度的海洋環(huán)境噪聲信號和溫鹽深等海洋環(huán)境參數(shù),也可觀測水下聲源發(fā)射的聲信號并進(jìn)行處理，測量數(shù)據(jù)可存儲在系統(tǒng)內(nèi)以待系統(tǒng)回收后進(jìn)行后期處理，也可通過系統(tǒng)上安裝的發(fā)射機發(fā)送到地面接收站。本發(fā)明涉及的海洋聲學(xué)測量浮標(biāo)系統(tǒng)為海洋聲學(xué)環(huán)境觀測提供更全面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為原有海洋聲學(xué)浮標(biāo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的海洋聲學(xué)測量浮標(biāo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的受力器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記說明：

1.起吊架2.打撈繩

3.浮體4.儀器艙

5.電纜接口6.溫鹽深測量儀

7.聲學(xué)傳感器8.鉛魚

9.陣體減震段10.受力器

11.集成式單條電纜陣12.纜體

13.過纜端件14.弧形擋板

15.受力桿16.受力吊臂

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步說明。

圖2和圖3分別顯示本發(fā)明的海洋聲學(xué)測量浮標(biāo)系統(tǒng)和受力器的基本結(jié)構(gòu)。

如圖所示，本發(fā)明涉及的海洋聲學(xué)測量浮標(biāo)系統(tǒng)，包括浮體3、儀器艙4、受力器10、集成式單條電纜陣11。浮體3嵌在儀器艙4上部的外側(cè)，儀器艙4下面通過受力器10連接集成式單條電纜陣11，儀器艙4上端口設(shè)置起吊架1，集成式單條電纜陣11下端懸掛陣體鉛魚8。

所述的儀器艙4呈圓柱狀，是不銹鋼加工制作的水密艙體，內(nèi)部設(shè)置控制裝置和系統(tǒng)工作電池，控制裝置包括信號發(fā)射電路和信號轉(zhuǎn)換電路。

儀器艙4上端口設(shè)置起吊架1，用于在系統(tǒng)布放與回收過程中栓系打撈繩。打撈繩2以起吊架1開口為中心，繩端系在起吊架1一側(cè)，在布放、回收過程中用于防止系統(tǒng)起吊時的左右搖擺。起吊架1呈圓形圍欄狀，用不銹鋼材料加工而成。

儀器艙4下端蓋受力桿連接陣體減震段9，電纜接口5連接集成式單條電纜陣的信號纜，受力器10一端連接陣體減震段9，另一端利用硫化膠與集成式單條電纜陣11連接在一起，集成式單條電纜陣11下端懸掛鉛魚8。

儀器艙4下方為底架和底端蓋，底端蓋上設(shè)置受力桿用于連接陣體減震段9。連接時，減震段9單端插入儀器艙4底端蓋上受力桿的雙耳中，加裝尼龍護(hù)套(避免噪聲)，用受力螺桿固定。將減震段9的另一雙耳端與受力器10的受力吊臂17連接，加裝尼龍護(hù)套(避免噪聲)，用螺桿固定。

所述的浮體3采用發(fā)泡橡膠材料制成，嵌在儀器艙4上部的外側(cè)，對接處安裝金屬限位箍，內(nèi)側(cè)嵌入尼龍防滑套。

所述的集成式單條電纜陣11包括多條信號線編織成的主電纜和等距離硫化到主電纜上的多個聲學(xué)傳感器7。連接聲學(xué)傳感器7信號線的主電纜信號線通過多芯接插件連接儀器艙4的控制裝置。每個聲學(xué)傳感器7中的信號線分別與主電纜中對應(yīng)信號線連接，主電纜與儀器艙4由多芯接插件連接。主電纜上等間隔安裝溫鹽深測量儀6，浮標(biāo)系統(tǒng)在獲取聲學(xué)信號的同時采集溫度、鹽度和深度信息。聲學(xué)測量浮標(biāo)系統(tǒng)各傳感器接收到信號后，在系統(tǒng)儀器艙內(nèi)進(jìn)行處理，測量結(jié)果可存儲在浮標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)或通過浮標(biāo)系統(tǒng)浮體上安裝的發(fā)射機發(fā)送到地面接收站。

所述的受力器10是連接儀器艙和集成式單條電纜陣的裝置，受力器材料采用高強度鋼，具備較好的抗疲勞和抗斷裂強度，用于陣體的承重，有緩沖、減震作用。受力器包括過纜端件、受力桿、受力吊臂。受力吊臂呈叉型結(jié)構(gòu)，上部的一個端頭固定在儀器艙的艙體底部外面，下部開口的兩個端頭設(shè)置貫穿孔，受力桿兩端穿進(jìn)貫穿孔中，受力桿還穿過從過纜端件穿過的纜體端頭的主電纜受力繩繩環(huán)。受力桿將主電纜的纜體端頭與受力吊臂連接在一起，完成受力器和電纜的連接。受力吊臂的下部開口由弧形擋板封堵，弧形擋板內(nèi)灌注硫化膠。電纜的信號纜從弧形擋板與受力吊臂之間的空隙穿出連接水密接插件。

受力器與儀器艙之間加裝彈性膠體制作的陣體減震段，可有效減小電纜陣體因波浪引起的上下起伏和搖擺引起的噪聲。

鉛魚8作為重塊懸掛在集成式單條電纜陣11下端，目的是讓陣體在水中盡量呈垂直狀態(tài)。

海洋聲學(xué)測量浮標(biāo)系統(tǒng)布放時，利用母船船載吊車的配套投放鉤將浮標(biāo)系統(tǒng)吊至船舷外，然后布放打撈繩2和集成式單條電纜陣11，浮標(biāo)系統(tǒng)飄遠(yuǎn)后再投放陣體鉛魚8。

海洋聲學(xué)測量浮標(biāo)系統(tǒng)回收時，先利用拋鉤器將打撈繩2拉至母船船尾處，然后母船船載吊車吊鉤與打撈繩2末端的起吊鋼纜連接，并將浮標(biāo)系統(tǒng)吊出水面至船尾甲板，最后利用船舷過纜滑輪將集成式單條電纜陣11回收至甲板，完成浮標(biāo)系統(tǒng)的回收。