本發(fā)明涉及海洋監(jiān)測(cè)，具體涉及水下鋼纜爬行裝置、爬行方法及固定剖面的海洋監(jiān)測(cè)浮標(biāo)。

背景技術(shù)：

1、隨著科學(xué)技術(shù)不斷地革新和發(fā)展，海洋探測(cè)技術(shù)逐漸成熟，越多的海洋資源被探尋。為科學(xué)高效地監(jiān)測(cè)海洋實(shí)時(shí)狀況，各行各業(yè)同時(shí)也紛紛開(kāi)發(fā)出最先進(jìn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)海洋進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，相比于投放海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)浮標(biāo)與監(jiān)測(cè)船巡邏、修建監(jiān)測(cè)基站等，具有很多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為當(dāng)前最廣泛應(yīng)用且行之有效的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)手段。

2、海洋監(jiān)測(cè)浮標(biāo)一般需要具有可以定范圍或定點(diǎn)監(jiān)測(cè)的能力，以滿足在海洋監(jiān)測(cè)過(guò)程任何的監(jiān)測(cè)需求，現(xiàn)有技術(shù)中，用于海洋監(jiān)測(cè)的浮標(biāo)大多是以波浪能作為能源，隨著波浪進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換以及大尺度大剖面觀測(cè)，但浮標(biāo)監(jiān)測(cè)范圍只能隨著當(dāng)前海浪狀況的變化而不斷變化，無(wú)法自動(dòng)調(diào)整所需的監(jiān)測(cè)范圍，導(dǎo)致大部分監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)失效。對(duì)于一些需要定點(diǎn)定范圍的海洋監(jiān)測(cè)需求，就無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。現(xiàn)有技術(shù)中，也有人對(duì)水下鋼纜爬行裝置有一定的研究，cn202110675795.6其所針對(duì)的是水下鋼纜爬行機(jī)構(gòu)的鎖定，但存在著只能固定在某一位置的情況，無(wú)法在水下進(jìn)行自由的移動(dòng)，并沒(méi)有體現(xiàn)出爬行的特點(diǎn)，到目前位置，還沒(méi)有合適的水下鋼纜爬行裝置運(yùn)用于海洋觀測(cè)，仍然是以傳統(tǒng)的依靠波浪能驅(qū)動(dòng)的海洋觀測(cè)浮標(biāo)為主。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供水下鋼纜爬行裝置、爬行方法及固定剖面的海洋監(jiān)測(cè)浮標(biāo)，以解決上述背景技術(shù)中提出現(xiàn)有海洋觀測(cè)浮標(biāo)的觀測(cè)范圍只能隨著海浪狀況的變化而變化，不能按照需求自動(dòng)調(diào)整觀測(cè)范圍的的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的其中一個(gè)技術(shù)方案為：水下鋼纜爬行裝置，該裝置沿水下鋼纜的長(zhǎng)度方向上進(jìn)行爬行，進(jìn)而使加載在該裝置上的設(shè)備實(shí)現(xiàn)爬行，該裝置包括：

3、密封座1，其用于承載該裝置的部件；所述密封座1為中空的殼體；

4、減速機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2，用于為該裝置提供驅(qū)動(dòng)力；所述減速機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2安裝于密封座1內(nèi)，且其輸出端伸出密封座1外；

5、密封機(jī)構(gòu)3，其位于減速機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2的輸出端與密封座1相接處；

6、爬行驅(qū)動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)4，其用于與水下鋼纜嚙合或者打開(kāi)；

7、其中，減速機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2與爬行驅(qū)動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)4相連，驅(qū)動(dòng)爬行驅(qū)動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)4與水下鋼纜嚙合或者打開(kāi)，使該裝置沿水下鋼纜的長(zhǎng)度方向上進(jìn)行爬行。

8、進(jìn)一步的，所述減速機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2包括：

9、電機(jī)安裝板201；

10、限位開(kāi)關(guān)安裝板202，所述限位開(kāi)關(guān)安裝板202通過(guò)至少一個(gè)銅螺柱203與電機(jī)安裝板201平行設(shè)置；

11、減速電機(jī)204，所述減速電機(jī)204具有位于減速電機(jī)204殼體前后且同軸的減速電機(jī)第一輸出軸205和減速電機(jī)第二輸出軸206；減速電機(jī)第一輸出軸205通過(guò)軸端支撐環(huán)207伸出電機(jī)安裝板201外，且與密封機(jī)構(gòu)3相連；減速電機(jī)第二輸出軸206通過(guò)軸承伸出限位開(kāi)關(guān)安裝板202外；

12、限位驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)208，其固定安裝在減速電機(jī)第二輸出軸206的端部；

13、至少四個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)209，其圓周陣列分布在限位驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)208上；每個(gè)所述微動(dòng)開(kāi)關(guān)209均有簧片2010；

14、其中，所述減速電機(jī)204位于電機(jī)安裝板201和限位開(kāi)關(guān)安裝板202之間；

15、當(dāng)減速電機(jī)第二輸出軸206轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，限位驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)208會(huì)觸擊微動(dòng)開(kāi)關(guān)209上的簧片2010，進(jìn)而知曉爬行驅(qū)動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)4與水下鋼纜嚙合或者打開(kāi)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

16、進(jìn)一步的，所述密封機(jī)構(gòu)3包括：

17、軸密封套301，其固定安裝在密封座1上；

18、密封輸出軸302，其通過(guò)深溝球軸承303安裝在軸密封套301內(nèi)；

19、其中，密封輸出軸302的輸入端與減速電機(jī)第一輸出軸205相連；密封輸出軸302的輸出端與爬行驅(qū)動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)4相連。

20、所述爬行驅(qū)動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)4包括：

21、前凸輪401和后凸輪402，前凸輪401和后凸輪402同軸安裝在密封輸出軸302的輸出端上，前凸輪401的凸點(diǎn)和后凸輪402的凸點(diǎn)豎直錯(cuò)位設(shè)置；

22、至少四個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪回轉(zhuǎn)軸403，每?jī)蓚€(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪回轉(zhuǎn)軸403相互平行固定安裝在密封座1上；

23、至少四個(gè)齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404，每個(gè)齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404套裝在對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)齒輪回轉(zhuǎn)軸403上；

24、至少兩個(gè)豎直固定架405，每個(gè)所述豎直固定架405用于將同豎直方向一側(cè)的齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404的中心軸固定在一起；

25、上蓋板406，其安裝在兩個(gè)豎直固定架405上；

26、其中，位于上方同一水平線上的兩個(gè)齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404與后凸輪402的外輪廓相接觸；

27、位于下方同一水平線上的兩個(gè)齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404與前凸輪401的外輪廓相接觸。

28、所述齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404包括：

29、空心柱4041，其套裝在驅(qū)動(dòng)齒輪回轉(zhuǎn)軸403上；

30、齒輪4042，其齒輪4042為四分之一齒輪，所述齒輪4042安裝在空心柱4041上；

31、齒輪從動(dòng)件4043，其一端安裝在空心柱4041上；齒輪從動(dòng)件4043的來(lái)拿一端與前凸輪401或后凸輪402的外輪廓相接觸；

32、連接柱4044，其固定安裝在齒輪4042的邊緣上。

33、同一水平線上的兩個(gè)齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404之間還設(shè)有復(fù)位彈簧407，所述復(fù)位彈簧407的兩端分別與兩個(gè)齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404上的連接柱4044相連，其用于保證在齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404在無(wú)凸輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，始終保持處于嚙合狀態(tài)。

34、該裝置還包括插接件5，其用于接外部減速電機(jī)控制裝置和負(fù)責(zé)微動(dòng)開(kāi)關(guān)209的信息傳輸。

35、本發(fā)明采取的另一個(gè)技術(shù)方案為：水下鋼纜爬行方法，該方法適用于上述的水下鋼纜爬行裝置中，該方法包括：

36、s1、當(dāng)該裝置需要上爬時(shí)，通過(guò)控制減速機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2驅(qū)動(dòng)前凸輪401后凸輪402和齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)上面一組齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404的齒輪從動(dòng)件4043運(yùn)動(dòng)到后凸輪402靠近凸點(diǎn)處，當(dāng)下面一組齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404的齒輪從動(dòng)件4043運(yùn)動(dòng)到前凸輪401遠(yuǎn)離凸點(diǎn)處，此時(shí)，上面一組齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404打開(kāi)，下面一組齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404嚙合，使鋼纜從上向下運(yùn)動(dòng)，從而使得該裝置向上運(yùn)動(dòng)；

37、s2、當(dāng)該裝置需要下爬時(shí)，通過(guò)控制減速機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2驅(qū)動(dòng)前凸輪401后凸輪402和齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)上面一組齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404的齒輪從動(dòng)件4043運(yùn)動(dòng)到后凸輪402遠(yuǎn)離凸點(diǎn)處，當(dāng)下面一組齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404的齒輪從動(dòng)件4043運(yùn)動(dòng)到前凸輪401靠近凸點(diǎn)處，此時(shí)，上面一組齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404嚙合，下面一組齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404打開(kāi)，使鋼纜只能由下向上運(yùn)動(dòng)，從而使得該裝置向下運(yùn)動(dòng)。

38、s3、當(dāng)該裝置需要固定時(shí)，通過(guò)控制減速機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2驅(qū)動(dòng)前凸輪401后凸輪402和齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)上面一組齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404的齒輪從動(dòng)件4043運(yùn)動(dòng)到后凸輪402遠(yuǎn)離凸點(diǎn)處，當(dāng)下面一組齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404的齒輪從動(dòng)件4043運(yùn)動(dòng)到前凸輪401遠(yuǎn)離凸點(diǎn)處，此時(shí)，上面一組齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404嚙合，下面一組齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404也嚙合，兩對(duì)齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404嚙合住鋼纜，使得鋼纜相對(duì)于該裝置靜止，從而使得該裝置固定。

39、s4、當(dāng)該裝置需要自由落體時(shí)，通過(guò)控制減速機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2驅(qū)動(dòng)前凸輪401后凸輪402和齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)上面一組齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404的齒輪從動(dòng)件4043運(yùn)動(dòng)到后凸輪402靠近凸點(diǎn)處，當(dāng)下面一組齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404的齒輪從動(dòng)件4043運(yùn)動(dòng)到前凸輪401靠近凸點(diǎn)處，此時(shí)，上面一對(duì)齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404打開(kāi)，下面一對(duì)齒輪嚙合結(jié)構(gòu)404也打開(kāi)，該裝置會(huì)沿著鋼纜自由移動(dòng)，從而使得該裝置自由落體運(yùn)動(dòng)。

40、進(jìn)一步的，在s1-s4中，通過(guò)控制減速電機(jī)第二輸出軸206的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和轉(zhuǎn)動(dòng)方向，減速電機(jī)第二輸出軸206觸動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)的簧片2010，對(duì)應(yīng)的微動(dòng)開(kāi)關(guān)209發(fā)送前凸輪401和后凸輪402的位置信息，可以通過(guò)觀察觸擊了哪個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)209來(lái)判斷前凸輪401和后凸輪402當(dāng)前的位置信息；

41、減速電機(jī)第一輸出軸205會(huì)驅(qū)動(dòng)密封輸出軸302轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)前凸輪401和后凸輪402一起轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪從動(dòng)件4043由于貼合在前凸輪401和后凸輪402的表面，使得齒輪從動(dòng)件4043沿著前凸輪401或后凸輪402的外輪廓運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)整個(gè)爬行驅(qū)動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)4，而前凸輪401和后凸輪402運(yùn)動(dòng)一圓周會(huì)給兩對(duì)驅(qū)動(dòng)齒輪帶來(lái)s1-s4中的四種位置狀態(tài)。

42、本發(fā)明采取的另一個(gè)技術(shù)方案為：固定剖面的海洋監(jiān)測(cè)浮標(biāo)，該海洋監(jiān)測(cè)浮標(biāo)包括浮標(biāo)6、鋼纜7、配重8、復(fù)合材料壓力外殼9、鋰電池組10、溫鹽深測(cè)量?jī)x11、熒光計(jì)12和感應(yīng)式調(diào)制解調(diào)器13，其特征在于，該海洋監(jiān)測(cè)浮標(biāo)還包括上述的水下鋼纜爬行裝置，所述水下鋼纜爬行裝置安裝在鋼纜7上。

43、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

44、1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，體積小，易于安裝；

45、2、零部件低成本，高可靠性，方便進(jìn)行更換和維修；

46、3、可遠(yuǎn)程人為控制爬行裝置的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，便于滿足不同海洋觀測(cè)范圍的需求；

47、4、保證剖面監(jiān)測(cè)的連續(xù)性(即連續(xù)的海洋數(shù)據(jù)剖面，在時(shí)間上，空間上，不會(huì)出現(xiàn)斷層和數(shù)據(jù)浪費(fèi)，以避免不必要的剖面，從而節(jié)省電能并防止生物污損；

48、5、可以用傳統(tǒng)的系泊線部署在多種類型的水面浮標(biāo)上，該裝置利用波浪能爬上系泊線，在自由落體到預(yù)定深度時(shí)對(duì)傳感器進(jìn)行采樣。