用于海气界面观测波浪滑翔器数据校准的全向稳定浮标制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于海气界面观测波浪滑翔器数据校准的全向稳定浮标，包括从上至下依次同轴、竖直设置的常平架、连杆Ⅰ、电气密封舱、连杆Ⅱ和压载重物，在常平架上搭载有重心靠下的观测设备，在电气密封舱的周围环绕有太阳能电池板，在电气密封舱内安装有数据采集模块、GPS定位模块、卫星通讯模块、数据存储模块以及控制模块，数据采集模块接收观测设备和GPS定位模块的数据，并通过卫星通讯模块与岸基监控中心进行无线通讯以实现数据传输或传输至数据存储模块进行存储；在连杆Ⅱ上固装有与其同轴设置的长圆形浮体，在压载重物的底部连接有系留系统。本实用新型专利技术稳定性好，能够获得较高精度的海气界面观测数据。

Omnidirectional Stabilized Buoy for Data Calibration of Wave Glider for Air-Sea Interface Observation

【技术实现步骤摘要】
用于海气界面观测波浪滑翔器数据校准的全向稳定浮标
本技术涉及海气界面观测关键技术，特别是一种用于海气界面观测波浪滑翔器数据校准的全向稳定浮标。
技术介绍
传统锚系浮标的浮标体漂浮在海面并通过系留系统防止随流漂走，浮标体往往采用圆盘状或者短圆柱状的结构形式，在海浪的作用下相对于垂向中心轴容易发生较大姿态的晃动。然而，该姿态晃动对有些矢量传感器和视频设备的观测效果影响较大，比如，超声波测风、激光雷达测风在较大晃动的情况下出现风速和风向测量偏差，声学测流在较大晃动的情况下出现流速和流向测量偏差，视频获取设备在较大晃动的情况下获取的视频信息让人头晕目眩等。采用海气界面观测波浪滑翔器进行数据采集，由于滑翔器的运动导致数据存在误差，且传统浮标受垂向稳定因素影响，其数据也难以作为精确校准参考，因此需要研发一种用于海气界面观测波浪滑翔器数据校准的全向稳定浮标。
技术实现思路
本技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种用于海气界面观测波浪滑翔器数据校准的全向稳定浮标，该浮标稳定性好，能够获得较高精度的海气界面观测数据。本技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种用于海气界面观测波浪滑翔器数据校准的全向稳定浮标，包括从上至下依次同轴、竖直设置的常平架、连杆Ⅰ、电气密封舱、连杆Ⅱ和压载重物，所述常平架包括支撑架、外圈和内圈，所述外圈通过水平设置的转轴Ⅰ与所述支撑架连接，所述内圈通过与所述转轴Ⅰ正交的转轴Ⅱ与所述外圈连接，在所述内圈上安装有与所述转轴Ⅱ正交的两个转轴Ⅲ，在两个所述转轴Ⅲ上固定有重心靠下的观测设备，在所述电气密封舱的周围环绕有与其同轴固接的安装架，在所述安装架上安装有沿周向均布的多块太阳能电池板，在所述电气密封舱内安装有与所述太阳能电池板连接的蓄电池以及采用蓄电池供电的所述数据采集模块、GPS定位模块、卫星通讯模块、数据存储模块以及控制模块，所述数据采集模块接收所述观测设备和所述GPS定位模块的数据，并通过所述卫星通讯模块与岸基监控中心进行无线通讯以实现数据传输或传输至所述数据存储模块进行存储；在所述连杆Ⅱ上固装有与其同轴设置的长圆形浮体，在所述压载重物的底部连接有系留系统。在上述方案的基础上，本技术还做了如下改进：所述连杆Ⅰ比所述连杆Ⅱ直径小。所述连杆Ⅰ和所述连杆Ⅱ均是由不锈钢管制成的。所述安装架设有套装固定在所述电气密封舱外侧的支撑套筒，在所述支撑套筒上设有与其固接的镶装框架，所述镶装框架同轴地环绕在所述支撑套筒的周围，在所述镶装框架上安装有多块沿周向均布的太阳能电池板。所述镶装框架采用伞状结构，所述镶装框架的顶部与所述支撑套筒的顶部连接。所述支撑套筒的顶部与所述电气密封舱的顶部固接。本技术具有的优点和积极效果是：该浮标采用锚系结构，通过采用竖直设置的连杆将常平架、电气密封舱、长圆形浮体和压载重物同轴的连接在一起，形成细长结构，能够减小浮标的水平向阻力，提高浮标的垂向稳定性；通过采用连杆Ⅱ贯穿长圆形浮体的结构，可以减小浮子体积，与压载重物共同作用，使浮标的重心靠下、浮心靠上，垂向波浪起伏对浮标的影响较小，能够进一步提高浮标的垂向稳定性；浮标的垂向稳定有利于保持浮标整体的姿态稳定。因此，采用本技术的浮标，姿态变化受海流和海浪的作用影响较小。通过采用常平架搭载重心靠下的观察设备，设置在浮标顶端，由于常平架具有三个转动自由度，配合浮标垂向稳定结构以及锚系结构，能够使观测设备保持稳定的观测姿态，进而能够获取精度较高的海气界面观测数据，可用于海气界面观测波浪滑翔器数据的校准。并且浮标的垂向稳定有利于数据实时传输与接收的稳定。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的太阳能电池板及其安装架的结构示意图；图3为本技术的观测设备安装在常平架上的结构示意图。图中：1、常平架；11、支撑架；12、外圈；13、转轴Ⅰ；14、内圈；15、转轴Ⅱ；16、转轴Ⅲ；2、连杆Ⅰ；3、电气密封舱；4、连杆Ⅱ；5、压载重物；6、长圆形浮体；7、安装架；71、支撑套筒；72、镶装框架；8、太阳能电池板；9、观测设备。具体实施方式为能进一步了解本技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：请参阅图1和图3，一种用于海气界面观测波浪滑翔器数据校准的全向稳定浮标，包括从上至下依次同轴、竖直设置的常平架1、连杆Ⅰ2、电气密封舱3、连杆Ⅱ4和压载重物5，所述常平架1包括支撑架11、外圈12和内圈14，所述外圈12通过水平设置的转轴Ⅰ13与所述支撑架11连接，所述内圈14通过与所述转轴Ⅰ13正交的转轴Ⅱ15与所述外圈12连接，在所述内圈14上安装有与所述转轴Ⅱ15正交的两个转轴Ⅲ16，在两个所述转轴Ⅲ16上固装有重心靠下的观测设备9，观测设备9可以是视频获取设备、激光测风设备、超声波气象站等，由于常平架内圈14固定连接重心靠下的设备，可以保证该设备具有较高的垂向稳定性。在所述电气密封舱3的周围环绕有与其同轴固接的安装架7，在所述安装架7上安装有沿周向均布的多块太阳能电池板8，太阳能电池板8作为整个浮标的能源供给系统，它吸收太阳能并存储于蓄电池中。在所述电气密封舱3内安装有与所述太阳能电池板连接的蓄电池以及采用蓄电池供电的数据采集模块、GPS定位模块、卫星通讯模块、数据存储模块以及控制模块，所述数据采集模块接收所述观测设备9和所述GPS定位模块的数据，并通过所述卫星通讯模块与岸基监控中心进行无线通讯以实现数据传输或传输至所述数据存储模块进行存储。在所述连杆Ⅱ4上固装有与其同轴设置的长圆形浮体6，用于提供浮力。在所述压载重物5的底部连接有系留系统，用于锚定，以防止浮标随流漂走。在本实施例中，所述连杆Ⅰ2比所述连杆Ⅱ4直径小，可以进一步减小对水流的阻力。所述连杆Ⅰ2和所述连杆Ⅱ4均是由不锈钢管制成的，不易腐蚀。所述安装架7设有套装固定在所述电气密封舱3外侧的支撑套筒71，在所述支撑套筒71上设有与其固接的镶装框架72，所述镶装框架72同轴地环绕在所述支撑套筒71的周围，在所述镶装框架72上安装有多块沿周向均布的太阳能电池板8。更详细的结构为：所述镶装框架72采用伞状结构，所述镶装框架72的顶部与所述支撑套筒71的顶部连接；所述支撑套筒71的顶部与所述电气密封舱3的顶部固接。使用时，通过压载重物5和长圆形浮体6的共同作用，使上述浮标稳定地漂浮在预定区域。常平架1通过连杆Ⅰ2高高地凸出在水面之上，可以获取较为宽阔的观测视野。同时，可以根据不同的需求，在常平架1上搭载视频获取设备、激光测风设备和超声波气象站等观测设备。常平架1上的观测设备采集信息后输送至数据采集模块中，数据采集模块会将信息缓存在数据存储模块中，可以通过两种方式获取数据存储模块中信息：一种是通过搭载在电气密封舱中的卫星通讯模块按照一定的时间间隔向岸基监控系统发回数据；另一种是浮标作为一个自容式设备，数据存储模块中的信息不通过卫星回传，而通过定期数据采集或者设备回收进行数据的收集。尽管上面结合附图对本技术的优选实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于海气界面观测波浪滑翔器数据校准的全向稳定浮标，其特征在于，包括从上至下依次同轴、竖直设置的常平架、连杆Ⅰ、电气密封舱、连杆Ⅱ和压载重物，所述常平架包括支撑架、外圈和内圈，所述外圈通过水平设置的转轴Ⅰ与所述支撑架连接，所述内圈通过与所述转轴Ⅰ正交的转轴Ⅱ与所述外圈连接，在所述内圈上安装有与所述转轴Ⅱ正交的两个转轴Ⅲ，在两个所述转轴Ⅲ上固定有重心靠下的观测设备，在所述电气密封舱的周围环绕有与其同轴固接的安装架，在所述安装架上安装有沿周向均布的多块太阳能电池板，在所述电气密封舱内安装有与所述太阳能电池板连接的蓄电池以及采用蓄电池供电的数据采集模块、GPS定位模块、卫星通讯模块、数据存储模块以及控制模块，所述数据采集模块接收所述观测设备和所述GPS定位模块的数据，并通过所述卫星通讯模块与岸基监控中心进行无线通讯以实现数据传输或传输至所述数据存储模块进行存储；在所述连杆Ⅱ上固装有与其同轴设置的长圆形浮体，在所述压载重物的底部连接有系留系统。

【技术特征摘要】
1.一种用于海气界面观测波浪滑翔器数据校准的全向稳定浮标，其特征在于，包括从上至下依次同轴、竖直设置的常平架、连杆Ⅰ、电气密封舱、连杆Ⅱ和压载重物，所述常平架包括支撑架、外圈和内圈，所述外圈通过水平设置的转轴Ⅰ与所述支撑架连接，所述内圈通过与所述转轴Ⅰ正交的转轴Ⅱ与所述外圈连接，在所述内圈上安装有与所述转轴Ⅱ正交的两个转轴Ⅲ，在两个所述转轴Ⅲ上固定有重心靠下的观测设备，在所述电气密封舱的周围环绕有与其同轴固接的安装架，在所述安装架上安装有沿周向均布的多块太阳能电池板，在所述电气密封舱内安装有与所述太阳能电池板连接的蓄电池以及采用蓄电池供电的数据采集模块、GPS定位模块、卫星通讯模块、数据存储模块以及控制模块，所述数据采集模块接收所述观测设备和所述GPS定位模块的数据，并通过所述卫星通讯模块与岸基监控中心进行无线通讯以实现数据传输或传输至所述数据存储模块进行存储；在所述连杆Ⅱ上固装有与其同轴设置的长圆形浮体，在所述压载重物...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙秀军，桑宏强，刘金成，李灿，彭彬，张帅，
申请(专利权)人：中国海洋大学，天津工业大学，
类型：新型
国别省市：山东,37