一种升潜式太阳能浮标的制作方法

1.本发明涉及浮标技术领域，具体涉及一种升潜式太阳能浮标。


背景技术：

2.海洋浮标是海洋石油/天然气开采区域作业的平台(船)都需要使用的安全预警设备，海洋浮标一般布放在距离作业平台10～40海里以外的位置，实时地向海洋石油作业平台提供海洋信息，且向进入作业范围内的目标(例如：船只或设备)发射信号，警告其离开。
3.海洋监视是研究海洋、开发海洋和利用海洋的基础，海洋浮标作为一种新兴的现代化海洋监测技术，正在被重视和利用。目前，市面上多用水下浮标来实现所管辖海域内非法海洋设备的监管。但是，现有的水下浮标在由于静默工况下是处于水中的，而水会对无线电信号进行吸收，存在信号传输不稳定的问题；另外，一般的浮标配有蓄电池，但是蓄电池内的电能存储量是固定的，当蓄电池内的电能使用完后，该水下浮标就无法继续使用了，需要工作人员对其进行回收，更换蓄电池后，才能继续使用，无法对蓄电池内的电能进行自动补充，因此该浮标续航时间短，无法进行长时间的工作。因此本发明提出了一种升潜式太阳能浮标。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了提出一种升潜式太阳能浮标，信号传输稳定、可以进行自动补充电能，从而解决背景技术中现有的浮标装置信号传输不稳定、电能无法进行自动补充，续航时间短，无法进行长时间工作的问题。
5.为了达到上述目的，本发明提出了一种升潜式太阳能浮标，其中，包括浮标组件、安装在浮标组件上将太阳能转化为电能延长续航时间的太阳能伸缩机构以及安装在浮标组件底部用于带动浮标组件根据工作状况进行升潜运动的升潜机构；所述浮标组件上安装有用于感应目标的传感器、安装有用于将警告信号发送给感应目标的信号传输设备、安装有用于提供电能和存储电能的蓄电池。
6.可选地，所述浮标组件包括浮台、安装在浮台顶部的浮标立杆、安装在浮标立杆顶部的浮标顶板、安装在浮台顶部的推杆密封舱、安装在推杆密封舱上的推杆；所述太阳能伸缩机构安装在浮台和浮标顶板之间；所述深潜机构安装在浮台底部；所述蓄电池和推杆密封舱一同布设在浮台顶部边缘处且固定于两个推杆密封舱之间。
7.可选地，所述太阳能伸缩机构包括安装在浮台和浮标顶板之间，且顶部与底部分别与浮标顶板和浮台相连接的导向主轴、滑动安装在导向主轴上的升降滑套、安装在导向主轴上的上连杆座和下连杆座、铰接安装在下连杆座上的长连杆、铰接安装在上连杆座上的短连杆、安装在短连杆上的连接块、安装在连接块上与推杆顶部相连接的缩张安装板以及安装在缩张安装板上的太阳能板。
8.可选地，所述下连杆座与升降滑套顶部固定连接；所述上连杆座和下连杆座的周向上均布有四个槽口，槽口的两侧均设有同心的通孔，该通孔内安装有与长连杆或短连杆
相连接的旋转轴；所述长连杆与短连杆之间活动连接有连杆转轴。
9.可选地，所述升潜机构包括安装在浮台底部的电机座、安装在电机座内的电机、安装在浮台底部与电机相连接的缆绳座、安装在缆绳座上的缆绳以及与缆绳一端相连接，用于锚定固定物将浮标组件和太阳能伸缩机构固定在水中的抓钩。
10.可选地，所述缆绳座上设有与电机输出轴相连接的控制转轴；所述缆绳的另一端固定连接在缆绳座上。
11.可选地，所述浮台底部设有两个升潜机构，两个升潜机构的安装位置相差180
°
。
12.可选地，所述抓钩包括抓钩芯、固定安装在抓钩芯顶部，且与缆绳相连接的抓钩盖、固定安装在抓钩芯上的抓钩爪支撑架、安装在抓钩爪支撑架上的圆环以及活动安装在圆环上，可以绕圆环进行旋转的抓钩爪。
13.可选地，所述抓钩爪支撑架上设有内圆槽；所述圆环安装在内圆槽处。
14.与现有技术相比，本发明提供了一种升潜式太阳能浮标，具备以下有益效果：
15.该一种升潜式太阳能浮标，通过太阳能伸缩机构的设置，可以将太阳能转化为电能，并将电能存储在蓄电池中，从而使得蓄电池内的电能可以进行自动补充，延长该浮标的续航时间，且使得太阳能板可以进行伸缩，使得该浮标在海面上时，可以将太阳能板展开，增加太阳能板与太阳的接触面积，增加太阳能板转化的电能，进一步提高蓄电池充能的效率，另外该浮标下潜时，可以将太阳能板进行收缩，减少太阳能板产生的阻力，使下潜更加轻松；
16.该一种升潜式太阳能浮标，通过升潜机构的设置，使得该浮标可以在海中进行升潜运动，在通过自身所携带的传感器，监测到水面船只或水下机器人等设备后，可以进行上升，在海面上进行警告信号的发射，避免海水对警告信号产生削弱，从而保证信号传输的稳定。
附图说明
17.图1是本发明用于监测的自潜式式太阳能浮标的整体结构示意图；
18.图2是本发明太阳能伸缩机构的结构示意图；
19.图3是本发明未受到浮力时升潜机构的结构示意图；
20.图4是本发明未受到浮力时抓钩的结构示意图；
21.图5是本发明静默工况下的使用状态图；
22.图6是本发明工作工况下的使用状态图。
23.图中标识：1、浮标组件；11、浮台；12、浮标立杆；、13浮标顶板；14、推杆密封舱；15、推杆；16、传感器；17、信号传输设备；18、蓄电池；2、太阳能伸缩机构；21、导向主轴；22、升降滑套；23、上连杆座；231、槽口；232、通孔；233旋转轴；24、下连杆座；25、长连杆；251、连杆转轴；26、短连杆；27、连接块；28、缩张安装板；29、太阳能板；3、升潜机构；31、电机座；32、电机；33、缆绳座；331、控制转轴；34、缆绳；35、抓钩；351、抓钩盖；352、抓钩芯；353、抓钩爪支撑架；354、圆环；355、抓钩爪；356、内圆槽。
具体实施方式
24.以下结合附图与具体实施进行详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以
便于充分理解本实用。但是本实用能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用内涵的情况下做类似推广，因此本实用不受下面公开的具体实施例的限制。本发明中的附图3和附图4是在未受到浮力状态下的附图，其中附图3为了更好地表达，因此将缆绳偏移一定角度。
25.本发明的一种升潜式太阳能浮标可以适用于海洋监测等场合，当然也可用于其他类似应用场景，下面对一种升潜式太阳能浮标进行详细描述。
26.参阅附图1—图6所示，示出本发明一种升潜式太阳能浮标较优实施例的结构示意图。该一种升潜式太阳能浮标，包括浮标组件1、安装在在浮标组件1上的太阳能伸缩机构2以及安装在浮标组件1底部的升潜机构3；浮标组件1上安装有用于感应目标(例如：进入作业范围内的船只和设备)的传感器16、用于发射警告信号给感应目标的信号传输设备17以及用于提供电能和存储电能的蓄电池18；本发明通过浮标组件1的设置，为太阳能伸缩机构2和升潜机构3提供安装条件；通过太阳能伸缩机构2的设置，可以将太阳能转化为电能，并将电能存储在蓄电池18中，使得在该浮标在使用过程中，就可以对蓄电池18内的电能进行自动补充，从而延长该浮标的续航时间，延长工作时间，另外在该浮标在进行太阳能充能时，可以将太阳能板展开，增加与太阳光的接触面积，加快蓄电池18充能的速度，在浮标下潜时，可以将太阳能板进行收缩，减少该浮标下潜时，太阳能板产生的阻力，进而便于浮标进行下潜；通过升潜机构3的设置，使得该浮标可以进行升潜运动，使得该浮标在需要发送警告信号或需要补充电能时，可以进行上升到海面上发送信号，或通过太阳管补充电能，避免海水对信号的削弱，保证警告信号传输的稳定，延长续航时间，可以进行下潜，防止与过往船只或其他设备发生碰撞，从而对该浮标进行保护；通过蓄电池18的设置，可以对电能进行存储，将通过太阳能板28转化得到的电能进行存储，延长该太阳能浮标的续航时间，且该蓄电池18呈圆柱状，高度与推杆密封舱14平齐。
27.参阅附图1—图6所示，本发明中，浮标组件1包括浮台11、安装在浮台11顶部的浮标立杆12、安装在浮标立杆12顶部的浮标顶板13、安装在浮台11顶部的推杆密封舱14、安装在推杆密封舱14上的推杆15；太阳能伸缩机构2安装在浮台11和浮标顶板13之间；升潜机构3安装在浮台11底部；本发明通过推杆15的设置，配合推杆密封舱14，使得推杆15可以根据推杆密封舱14进行伸缩，为太阳能伸缩机构2提供伸缩动力，确保太阳能伸缩机构2的顺利伸缩。
28.参阅附图1—图2所示，本发明中，太阳能伸缩机构2包括安装在浮台11和浮标顶板13之间，且顶部与底部分别与浮标顶板13和浮台11相连接的导向主轴21、滑动安装在导线主轴21上的升降滑套22、安装在导向主轴21上的上连杆座23和下连杆座24、铰接安装在下连杆座24上的长连杆25、铰接安装在上连杆座23上的短连杆26、安装在短连杆26上的连接块27、安装在连接块27上的缩张安装板28以及安装在缩张安装板28上的太阳能板29；其中，下连杆座24与升降滑套22顶部固定连接；上连杆座23和下连杆座24上均周向均布有四个槽口231，槽口231的两侧均设有同心的通孔232，该通孔232内安装有与长连杆25或短连杆26相连接的旋转轴233，长连杆25与短连杆26之间活动连接有连杆转轴251；本发明通过导向主轴21的设置，对升降滑套22、上连杆座23和下连杆座24的移动进行导向限位，使其只能沿着导向主轴21进行上下运动；通过上连杆座23和下连杆座24的设置，利用升降滑套22带动下连杆座24进行上下移动，使上连杆座23与下连杆座24之间的间距发生改变，从而使长连
杆25和短连杆26进行旋转，使短连杆26上的缩张安装板28展开或收缩，即缩张安装板28上的太阳能板29可以在充电过程中，将太阳能板29展开，增加与太阳光的接触面积，提高蓄电池18充能的效率，在；通过太阳能板29的设置，可以将太阳能转化为电能，并存储在蓄电池18内，在下潜过程中，将太阳能板29进行收缩，减少下潜时的阻力，从而在延长该浮标的续航能力的同时，使得该浮标的下潜更加轻松，减少下潜时所需要的能量；通过槽口231的设置，对长连杆24和短连杆25进行避让，保证长连杆24和短连杆25可以与连杆座23活动连接；通过通孔232的设置，由于其通孔232位于槽口231的两侧且同心设置，为旋转轴233提供安装条件；通过旋转轴233侧设置，为长连杆24和短连杆25提供活动连接的基础，使长连杆24与短连杆25在与连杆座23活动连接时，是绕与其连接的旋转轴233进行旋转的。
29.参阅附图1—图3所示，本发明中，升潜机构3包括安装在浮台11底部的电机座31、安装在电机座31内的电机32、安装在浮台11底部与电机32相连接的缆绳座33、安装在缆绳座33上的缆绳34以及与缆绳34一端相连接，用于锚定固定物将浮标组件1和太阳能伸缩机构2固定在水中的抓钩35；其中，缆绳座33上设有与电机32输出轴相连接的控制转轴331，缆绳34的另一端固定连接在缆绳座33上，浮台11底部设有两个升潜机构3，两个升潜机构3的安装位置根据浮台11的圆心相差180
°
；本发明通过电机32的设置提供控制转轴331进行旋转的旋转动力源，使得控制转轴331可以进行旋转，从而控制缆绳34的收放，由于抓钩35是锚定物，锚定在海底，且该浮标的浮力大于该浮标的重力，因此缆绳34在放出时，该浮标的浮力大于重力，该浮标上升，当缆绳34在收卷时，拉动浮标下潜，因此该浮标进行升降；通过缆绳座33的设置，为缆绳34的缠绕提供条件；通过抓钩35的设置，将该浮标安装在海底，避免浮标受到浮力、海流等扰动后，浮标进行随意移动，造成浮标无法回收情况的发生，从而对浮标的位置进行固定，使其只能在移动位置内进行升降沉浮，便于工作人员对该浮标进行回收或检修；通过在浮台11上设置两个升潜机构3，且将其绕浮台11进行安装，使其安装位置相差180
°
，使得该浮标的受力更加均匀，从而使该浮标在海水中更加稳定。
30.参阅附图3—图4所示，本发明中，抓钩35包括抓钩芯352、固定安装在抓钩芯352顶部，且与缆绳34相连接的抓钩盖351、固定安装在抓钩芯352顶部，且与缆绳34相连接的抓钩盖351、固定安装在抓钩芯352上的抓钩爪支撑架353、安装在抓钩爪支撑架353上的圆环354以及活动安装在圆环354上，可以绕圆环354进行旋转的抓钩爪355；其中，抓钩爪支撑架353上设有内圆槽356，圆环354安装在内圆槽356处；本发明通过抓钩芯352的设置，为抓钩爪支撑架353提供安装位置，使得抓钩爪355可以进行安装；通过圆环354的设置，使得抓钩爪355可以绕圆环354进行一定角度的旋转，因此在浮标受到海水浮力和海流扰动时，抓钩爪355可以向外展开，与海底接触，抓钩在海底泥沙中，防止抓钩爪355松开，从而提高浮标组价的稳定性。
31.参阅附图1—图6所示，本发明的使用方法，包括：
32.第一步：将推杆15安装在推杆密封舱内并密封，且将推杆密封舱14周向布设在浮台11上，共两处，两者根据浮台11的圆心位置相差180
°
；
33.第二步：将导向主轴21安装在浮台11的圆心处，接着将升降滑套22和导向主轴21同心安装，同时，将升降滑套22底部的端面与推杆15进行固定连接，再将太阳能固定安装在缩张安装板28上，将缩张安装板28通过连接块27固定在短连杆26上；
34.第三步：将长连杆25通过旋转轴233周向均匀安装在下连杆座24上，将短连杆26通
过旋转轴233周向均匀安装在上连杆座23上，再将长连杆25与短连杆26通过连杆转轴251进行活动连接；
35.第四步，将与长连杆25通过旋转轴233铰接的下连杆座24套装在导向主轴21上，且将该下连杆座24与升降滑套22顶部进行固定连接，将与短连杆26通过旋转轴233铰接的上连杆座23固定安装在导向主轴21上，使与长连杆25相连接的下连杆座24可以沿着导向主轴21进行轴向运动；
36.第五步：电机座31、缆绳座33在浮台11底部周向布设，共两处，两者相差180
°
，将电机32固定安装在电机座31上，电机座31对电机32进行密封处理，将控制转轴331通过联轴器与电机32的输出轴进行连接，再将控制转轴331安装在缆绳座33上，将缆绳34缠绕在控制转轴331上，且将缆绳34的一端固定连接在缆绳座33上；
37.第六步：将爪钩盖351与抓钩芯352进行固定，将抓钩爪支撑架353固定在抓钩芯352上，将圆环354固定在抓钩爪支撑架353的内圆槽处，将抓钩爪355绕圆环354进行周向布置，使抓钩爪355可以绕圆环354做相对转动；
38.第七步：将抓钩35安装完成后，将缆绳34的另一端与爪钩盖351固定连接；
39.第八步：将该升潜式太阳能浮标置于目标水域中适当深度处，将抓钩35固定在海底泥沙内，此时装置处于静默工况，太阳能板29通过太阳升伸缩机构2处于收缩状态，抓钩35由于浮标组件1所产生的浮力绕圆环354向外展开；
40.第九步：当该自潜式太阳能浮标通过自身所携带的传感器感应到作业区域内闯入船只或设备时，又或者蓄电池电能不足时，该自潜式太阳能浮标通过电机32工作，电机32的输出轴带动控制转轴331进行转动，控制转轴331将缠绕在控制转轴331上的缆绳34放出，使得该自潜式太阳能浮标通过受到的浮力上升，直至上升到海面，发射警告信号或通过推杆15上升，推动与其连接的升降滑套22上升，升降滑套22带动与其连接的下连杆座24上升，上连杆座23固定在导向主轴21上，从而使得短连杆26向外旋转，带动缩张安装板28展开，使太阳能板29展开，进行能量转化，将太阳能转化为电能，且将电能存储在蓄电池18中；
41.第十步：在完成警告信号发射或充能后，推杆15向下移动，带动升降滑套22向下移动，带动短连杆26向内旋转，使得缩张安装板27收缩，带动太阳能板28收缩，同时带动电机32进行反转，带动控制转轴331进行反转，将缆绳34缠绕在控制转轴331上，将该自潜式太阳能浮标拉入海中，使其位于水下静默位置处，进入静默工况。
42.上述步骤五中的电机28扭矩需要根据装置在水中受到的力进行选型，使其对浮标所产生的拉力可以克服该自潜式太阳能浮标所受到的浮力，及电机28对装置产生的最大拉力为式中t为电机扭矩，l为缆绳座中转轴的半径，则t＝(f-mg)l，式中f为装置所受浮力，m为装置质量，通过上述计算得出电机型号。
43.上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种升潜式太阳能浮标，其特征在于，包括浮标组件(1)、安装在浮标组件(1)上将太阳能转化为电能延长续航时间的太阳能伸缩机构(2)以及安装在浮标组件(1)底部用于带动浮标组件(1)根据工作状况进行升潜运动的升潜机构(3)；所述浮标组件(1)上安装有用于感应目标的传感器(16)、安装有用于将警告信号发送给感应目标的信号传输设备(17)、安装有用于提供电能和存储电能的蓄电池(18)。2.根据权利要求1所述的升潜式太阳能浮标，其特征在于，所述浮标组件(1)包括浮台(11)、安装在浮台(11)顶部的浮标立杆(12)、安装在浮标立杆(12)顶部的浮标顶板(13)、安装在浮台(11)顶部的推杆密封舱(14)、安装在推杆密封舱(14)上的推杆(15)；所述太阳能伸缩机构(2)安装在浮台(11)和浮标顶板(13)之间；所述深潜机构(3)安装在浮台(11)底部；所述蓄电池(18)和推杆密封舱(14)一同布设在浮台(11)顶部边缘处且固定于两个推杆密封舱(14)之间。3.根据权利要求2所述的升潜式太阳能浮标，其特征在于，所述太阳能伸缩机构(2)包括安装在浮台(11)和浮标顶板(13)之间，且顶部与底部分别与浮标顶板(13)和浮台(11)相连接的导向主轴(21)、滑动安装在导向主轴(21)上的升降滑套(22)、安装在导向主轴(21)上的上连杆座(23)和下连杆座(24)、铰接安装在下连杆座(24)上的长连杆(25)、铰接安装在上连杆座(23)上的短连杆(26)、安装在短连杆(26)上的连接块(27)、安装在连接块(27)上与推杆(15)顶部相连接的缩张安装板(28)以及安装在缩张安装板(28)上的太阳能板(29)。4.根据权利要求3所述的升潜式太阳能浮标，其特征在于，所述下连杆座(24)与升降滑套(22)顶部固定连接；所述上连杆座(23)和下连杆座(24)的周向上均布有四个槽口(231)，槽口的两侧均设有同心的通孔(232)，该通孔(232)内安装有与长连杆(25)或短连杆(26)相连接的旋转轴(233)；所述长连杆(25)与短连杆(26)之间活动连接有连杆转轴(251)。5.根据权利要求2所述的升潜式太阳能浮标，其特征在于，所述升潜机构(3)包括安装在浮台(11)底部的电机座(31)、安装在电机座(31)内的电机(32)、安装在浮台(11)底部与电机(32)相连接的缆绳座(33)、安装在缆绳座(33)上的缆绳(34)以及与缆绳(34)一端相连接，用于锚定固定物将浮标组件(1)和太阳能伸缩机构(2)固定在水中的抓钩(35)。6.根据权利要求5所述的升潜式太阳能浮标，其特征在于，所述缆绳座(33)上设有与电机(32)输出轴相连接的控制转轴(331)；所述缆绳(34)的另一端固定连接在缆绳座(33)上。7.根据权利要求5所述的升潜式太阳能浮标，其特征在于，所述浮台(11)底部设有两个升潜机构(3)，两个升潜机构(3)的安装位置相差180
°
。8.根据权利要求5所述的升潜式太阳能浮标，其特征在于，所述抓钩(35)包括抓钩芯(352)、固定安装在抓钩芯(352)顶部，且与缆绳(34)相连接的抓钩盖(351)、固定安装在抓钩芯(352)上的抓钩爪支撑架(353)、安装在抓钩爪支撑架(353)上的圆环(354)以及活动安装在圆环(354)上，可以绕圆环(354)进行旋转的抓钩爪(355)。9.根据权利要求7所述的升潜式太阳能浮标，其特征在于，所述抓钩爪支撑架(353)上设有内圆槽(356)；所述圆环(354)安装在内圆槽(356)处。

技术总结
本发明提出了一种升潜式太阳能浮标，包括浮标组件、安装在浮标组件上的太阳能伸缩机构以及安装在浮标组件底部的升潜机构。本发明通过太阳能伸缩机构的设置，使得太阳能板可以进行伸缩，使得该浮标在海面上时，可以将太阳能板展开，增加太阳能板与太阳的接触面积，增加太阳能板转化的电能，从而增加该浮标的续航时间，且在该浮标下潜时，将太阳能板进行收缩，减少太阳能板产生的阻力，使下潜更加轻松；通过升潜机构的设置，使得该浮标可以在海中进行升潜运动，在通过自身所携带的传感器，监测到水面船只或水下机器人等设备后，可以进行上升，在海面上进行警告信号的发射，避免海水对警告信号产生削弱，从而保证信号传输的稳定。从而保证信号传输的稳定。从而保证信号传输的稳定。


技术研发人员：刘艳贵 劳文欣 张晓辉 曾崇济 傅望安 王海明 刘鑫 闫姝 高建忠 苏人奇 黄焱 陈锦秀
受保护的技术使用者：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 杭州光预科技有限公司
技术研发日：2023.03.17
技术公布日：2023/6/28