具有大气与海洋水文同步观测功能的机载抛弃式探头制造技术

本发明专利技术提供一种具有大气与海洋水文同步观测功能的机载抛弃式探头，将大气观测和海洋观测结合在一起，通过机载输送到观测点后进行抛弃，在双阻尼旋翼的作用下，探头整体可以缓慢并垂直的下落，下落过程中可以采集大气中的气温、气压以及湿度等数据，当浮力外壳与水面接触时，尾翼分离器将尾翼分离，从而浮力外壳可以顺利沉入水中，此时可以采集水中的温度、压力以及电导率等数据，当下沉到预设深度后，释放抛载重块，浮力外壳可以上浮，当上浮到水面时，可以通过天线将采集的数据发送给观测人员，从而实现大气和海洋的同步观测。

Airborne abandoned probe with synchronous observation function of atmosphere and ocean hydrology

【技术实现步骤摘要】
具有大气与海洋水文同步观测功能的机载抛弃式探头
本专利技术涉及环境观测
，特别涉及一种具有大气与海洋水文同步观测功能的机载抛弃式探头。
技术介绍
大气和海洋是一个相互依赖的共存体系，海气间相互作用的研究对全球气候变化、大洋环流以及生态循环具有重要的科学意义，目前大气观测的传统手段多使用机载下投式探空仪设备进行观测，尤其是在台风过境期间，可通过该方法获取现场大量宝贵数据，并分析大气与海洋间的能量传递过程，机载下投式探空仪为一次性使用设备，测量的数据通过无线通信模块实时回传至机载接收系统，当其到达海面后设备失效，完成整个测量过程，并且现有的大气参数测量仪器多采用气囊和降落伞结构，适合在风力相对较小的天气下测量，在恶劣天气下，气囊和降落伞极易损坏；而海洋现场观测多使用抛弃式温盐深探头快速获取现场水文环境数据，目前使用抛弃式温盐深探头都需电缆连接，探头测量的数据通过电缆实时回传至母船，当探头触底后切断电缆完成整个水文剖面测量。上述两种测量方式可分别获取大气与海洋的现场观测数据，但是无法同时完成，且市场上没有可同步测量大气与海洋的现场观测设备，这无疑增加了观测成本与时间，影响作业效率。
技术实现思路
鉴以此，本专利技术提出一种具有大气与海洋水文同步观测功能的机载抛弃式探头，可以同时完成大气和海洋观测，为海气相互作用研究尤其是台风过程中海气之间能量传递过程观测提供有效的技术手段。本专利技术的技术方案是这样实现的：具有大气与海洋水文同步观测功能的机载抛弃式探头，包括尾翼组件、尾翼分离器、浮力外壳、抛载机构以及数据采集与控制系统，所述尾翼组件通过尾翼分离器与浮力外壳一端连接；所述抛载机构包括抛载重块和释放器，所述抛载重块通过释放器连接在浮力外壳的端部；所述数据采集与控制系统包括天线、大气传感器组、水文传感器组以及控制电路板，所述天线从浮力外壳内部伸出到浮力外壳外部，所述大气传感器组、水文传感器组设置在抛载重块内部，并与抛载重块外部接触，所述控制电路板设置在浮力外壳内部，并分别与天线、大气传感器组、水文传感器组以及释放器电连接。优选的，所述尾翼分离器包括上套筒、下套筒以及分离机构，所述上套筒的开口和下套筒的开口相对设置，且所述上套筒的下端嵌入到下套筒内部，所述分离机构设置在上套筒和下套筒内部，使得所述上套筒和下套筒可拆卸连接；所述上套筒与尾翼组件连接，所述下套筒与浮力外壳连接。优选的，所述分离机构包括滑动活塞、活塞预紧弹簧、钢珠以及压紧螺栓，所述滑动活塞滑动设置在上套筒内部，并通过活塞预紧弹簧与下套筒内部底面连接，所述钢珠设置在上套筒位于下套筒内部的侧壁上，所述压紧螺栓从下套筒外壁穿过与钢珠接触，并使钢珠抵接在滑动活塞表面上；所述滑动活塞表面设置有凹槽，所述上套筒与下套筒未分离时，所述凹槽位于钢珠下方。优选的，所述尾翼组件包括第一旋翼、第二旋翼以及同轴反转组件，所述第一旋翼和第二旋翼分别与同轴反转组件连接，所述第二旋翼与尾翼分离器连接。优选的，所述同轴反转组件包括外壳、上圆锥齿轮、下圆锥齿轮以及侧圆锥齿轮，所述上圆锥齿轮和下圆锥齿轮对称设置在外壳内部上下侧，所述侧圆锥齿轮对称设置在外壳内部两侧，且所述侧圆锥齿轮分别与上圆锥齿轮以及下圆锥齿轮啮合连接；所述第一旋翼与上圆锥齿轮连接，所述第二旋翼与下圆锥齿轮连接。优选的，所述同轴反转组件还包括连接杆，所述连接杆两端分别与侧圆锥齿轮连接。优选的，所述释放器包括加热丝以及熔断丝，所述熔断丝两端分别与加热丝以及抛载重块连接，所述控制电路板与加热丝电连接。优选的，所述抛载重块侧面设置有连接外部的孔洞，所述大气传感器组以及水文传感器组设置在孔洞处。优选的，还包括入水检测电路以及两个金属电极，所述入水检测电路设置在浮力外壳内部，两个所述金属电极设置在浮力外壳外表面，所述入水检测电路分别与控制电路板以及两个金属电极电连接。优选的，所述控制电路板包括主控模块、存储模块、无线模块以及GPS模块，所述主控模块分别与存储模块、无线模块、GPS模块、大气传感器组、水文传感器组以及释放器电连接，所述无线模块与天线电连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种具有大气与海洋水文同步观测功能的机载抛弃式探头，通过无人机将机载抛弃式探头从空中抛下后，在尾翼组件的作用下，可以保持浮力外壳处于垂直状态，在下降的过程中，大气传感器组可以采集大气信息，例如气温、气压以及湿度等信息，当浮力外壳垂直到达海面时，在尾翼分离器的作用下，可以将尾翼进行分离，从而可以保证浮力外壳可以顺利的进入水中，在进入水中后，水文传感器可以采集海洋内的水文信息，包括温度、压力以及电导率等，当下降到预设的高度后，控制电路板控制抛载重块分离开，在浮力的作用下，浮力外壳浮出到水面后，通过天线可以将采集的大气信息和水文信息发送出去，实现信息的传输，可以实现现场高时效的海气一体化参数测量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的具有大气与海洋水文同步观测功能的机载抛弃式探头的结构示意图；图2为本专利技术的具有大气与海洋水文同步观测功能的机载抛弃式探头的尾翼分离器的截面图；图3为本专利技术的具有大气与海洋水文同步观测功能的机载抛弃式探头的同轴反转组件的爆炸图；图4为本专利技术的具有大气与海洋水文同步观测功能的机载抛弃式探头的电路原理图；图5为本专利技术的具有大气与海洋水文同步观测功能的机载抛弃式探头的工作示意图；图中，1为尾翼组件，2为尾翼分离器，3为浮力外壳，4为抛载重块，5为天线，6为大气传感器组，7为水文传感器组，8为上套筒，9为下套筒，10为滑动活塞，11为活塞预紧弹簧，12为钢珠，13为压紧螺栓，14为凹槽，15为第一旋翼，16为第二旋翼，17为外壳，18为上圆锥齿轮，19为下圆锥齿轮，20为侧圆锥齿轮，21为连接杆，22为加热丝，23为熔断丝，24为孔洞，25为入水检测电路，26为金属电极，27为主控模块，28为无线模块，29为GPS模块，30为电源模块，31为存储模块，32为同轴反转组件。具体实施方式为了更好理解本专利技术
技术实现思路
，下面提供一具体实施例，并结合附图对本专利技术做进一步的说明。参见图1至图5，本专利技术提供的具有大气与海洋水文同步观测功能的机载抛弃式探头，包括尾翼组件1、尾翼分离器2、浮力外壳3、抛载机构以及数据采集与控制系统，所述尾翼组件1通过尾翼分离器2与浮力外壳3一端连接；所述抛载机构包括抛载重块4和释放器，所述抛载重块4通过释放器连接在浮力外壳3的端部；所述数据采集与控制系统包括天线5、大气传感器组6、水文传感器组7以及控制电路板，所述天线5从浮力外壳3内部伸出到浮力外壳3外部，所述大气传感器组6、水文传感器组7设置在抛载重块4内部，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有大气与海洋水文同步观测功能的机载抛弃式探头，其特征在于，包括尾翼组件、尾翼分离器、浮力外壳、抛载机构以及数据采集与控制系统，所述尾翼组件通过尾翼分离器与浮力外壳一端连接；所述抛载机构包括抛载重块和释放器，所述抛载重块通过释放器连接在浮力外壳的端部；所述数据采集与控制系统包括天线、大气传感器组、水文传感器组以及控制电路板，所述天线从浮力外壳内部伸出到浮力外壳外部，所述大气传感器组、水文传感器组设置在抛载重块内部，并与抛载重块外部接触，所述控制电路板设置在浮力外壳内部，并分别与天线、大气传感器组、水文传感器组以及释放器电连接。/n

【技术特征摘要】
1.具有大气与海洋水文同步观测功能的机载抛弃式探头，其特征在于，包括尾翼组件、尾翼分离器、浮力外壳、抛载机构以及数据采集与控制系统，所述尾翼组件通过尾翼分离器与浮力外壳一端连接；所述抛载机构包括抛载重块和释放器，所述抛载重块通过释放器连接在浮力外壳的端部；所述数据采集与控制系统包括天线、大气传感器组、水文传感器组以及控制电路板，所述天线从浮力外壳内部伸出到浮力外壳外部，所述大气传感器组、水文传感器组设置在抛载重块内部，并与抛载重块外部接触，所述控制电路板设置在浮力外壳内部，并分别与天线、大气传感器组、水文传感器组以及释放器电连接。


2.根据权利要求1所述的具有大气与海洋水文同步观测功能的机载抛弃式探头，其特征在于，所述尾翼分离器包括上套筒、下套筒以及分离机构，所述上套筒的开口和下套筒的开口相对设置，且所述上套筒的下端嵌入到下套筒内部，所述分离机构设置在上套筒和下套筒内部，使得所述上套筒和下套筒可拆卸连接；所述上套筒与尾翼组件连接，所述下套筒与浮力外壳连接。


3.根据权利要求2所述的具有大气与海洋水文同步观测功能的机载抛弃式探头，其特征在于，所述分离机构包括滑动活塞、活塞预紧弹簧、钢珠以及压紧螺栓，所述滑动活塞滑动设置在上套筒内部，并通过活塞预紧弹簧与下套筒内部底面连接，所述钢珠设置在上套筒位于下套筒内部的侧壁上，所述压紧螺栓从下套筒外壁穿过与钢珠接触，并使钢珠抵接在滑动活塞表面上；所述滑动活塞表面设置有凹槽，所述上套筒与下套筒未分离时，所述凹槽位于钢珠下方。


4.根据权利要求1所述的具有大气与海洋水文同步观测功能的机载抛弃式探头，其特征在于，所述尾翼组件包括第一旋翼、第二旋翼以及同轴反转组件，所述第一旋翼和第二旋翼分别与同轴反转组件连接，所述第二旋翼...

【专利技术属性】
技术研发人员：田川，宋元杰，张胜宗，徐霄阳，于亮，赵玮，林良德，张彦鹏，卢劭聪，
申请(专利权)人：中国科学院深海科学与工程研究所，杭州谱海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：海南;46