一种海洋工程装备中沉浮安全装置及其监控系统

1.本发明涉及海洋监控设备技术领域，尤其涉及一种海洋工程装备中沉浮安全装置及其监控系统。


背景技术：

2.目前国内外对于海洋工程装备的研究逐渐增加，海洋工程装备的研究逐渐成为各大工科院校的重要方向之一，诸如海上风能发电装置、波浪能发电装置、波浪浮标、海洋检测平台、海洋指示标志等诸多的海洋工程装备，这些都是放置在海洋环境中工作，它们和海洋的环境直接联系在一起，海洋环境的变化对它们正常工作有着重大的影响，海洋沉浮安全装置具有浮筒特性，能为海洋环境中工作的装备提供浮力，在恶劣的海况下，海洋沉浮装置及监控系统携带装备下潜一定深度，躲避大风浪，确保海洋装备的正常工作。在这一过程中，设计海洋沉浮安全监控系统对于保证海洋工作平台中设备的安全具有重要意义。
3.公开号为cn203005697u、名称为沉浮式海洋安全装置的专利文件，公开了一种沉浮式海洋安全装置，包括密封装置、供电装置、浮筒核心部件、沉浮装置、定位锚链、沉子、固定螺栓，所述浮筒核心部件顶端外侧有四个圆形密封耳板、两个双圆安装耳板、中部有四个气囊固定爪、中部两侧开有两个换气气孔、底部有四个沉子悬挂环，所述沉子为方形，沉子由四根定位锚链固定，定位锚链通过沉子悬挂环同浮筒核心部件连接。
4.上述技术方案中安全装置具有浮筒特性，能够作为海洋装备的浮子提供浮力，同时在恶劣的海况下，通过沉浮装置将海洋装备下潜一定深度，躲避大风浪对海洋装备的损害，确保海洋装备的正常工作，同时沉浮装置采用太阳能电池板供电，属于清洁能源的利用，减少能源损耗，但发明人发现上述技术方案还存在以下缺陷：
5.上述技术方案中安全装置主要通过控制外气囊的排水量，进而控制安全装置下沉或者上浮，而该外气囊缺少保护功能，众所周知，海洋上特别是靠近陆地的海洋区域具有许多漂浮物，大多为没有处理的海洋垃圾，若海洋垃圾中存在尖锐物品，则容易在风浪下与上浮状态下安全装置的外气囊发生猛烈冲击，增加外气囊损坏的概率，若外气囊损坏，则浮力缺失，无法完成监控任务。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提出一种海洋工程装备中沉浮安全装置及其监控系统，避免外气囊遭受其他尖锐物品冲击而受损。
7.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
8.一种海洋工程装备中沉浮安全装置，包括沉浮块，所述沉浮块内开设有容置槽，所述容置槽内设置有内气囊，所述沉浮块外设置有环绕一周的外气囊，通过充放气部件控制所述内气囊以及所述外气囊的充盈状态，所述沉浮块上设置有太阳能充电装置，为所述安全装置提供电力支持，所述沉浮块下通过多个定位锚链连接有沉子，当所述外气囊内充盈时，所述沉浮块为上浮状态，且所述外气囊位于海平面下方。
9.优选地，所述充放气部件包括两个横管以及两个竖管，两个所述横管以及两个所述竖管均位于所述容置槽内，所述内气囊相对于所述外气囊位于较高处，所述容置槽内还设置有气泵，两个所述横管的一端分别与所述气泵的输入端以及输出端连通设置，两个所述横管的另一端向外延伸，并与所述外气囊连通设置。
10.优选地，两个所述竖管的一端均与所述内气囊连通设置，另一端分别与两个所述横管连通设置，两个所述横管以及两个所述竖管上均设置有第一电磁阀。
11.优选地，所述太阳能充电装置包括固定在所述沉浮块上的透明体，所述透明体内设置有太阳能充电板，所述沉浮块设置有蓄能电池，通过所述太阳能充电板将光能转换为电能并输入所述蓄能电池内存储。
12.优选地，在所述外气囊套设有环盖，所述环盖固定连接在所述沉浮块外周壁，所述外气囊位于所述环盖内部，所述环盖开设有多个通孔，所述环盖外覆盖有缓冲层，所述缓冲层采用橡胶材质制成。
13.优选地，所述容置槽内固定连接有分隔板，所述分隔板位于所述内气囊上方，并分隔所述容置槽为两个独立空间，所述分隔板上方设置有控制海水进出的部件。
14.优选地，控制海水进出的部件包括位于所述容置槽内部的水泵、直管以及弯折管，所述水泵设置在所述分隔板上，具有输入端以及输出端，所述直管以及所述弯折管上均设置有第二电磁阀，，所述弯折管的两端分别与所述水泵输出端以及直管，所述直管的一端与所述容置槽连通，另一端向外延伸，与所述沉浮块外部连通，所述沉浮块外固定安装有滤网，所述滤网与所述直管与外部连通端部对应。
15.对所述沉浮安全装置提供一种监控系统，所述监控系统设置在所述沉浮块内，控制所述气泵、第一电磁阀、水泵以及第二电磁阀，。
16.优选地，所述监控系统包括监测单元以及控制单元，所述监测单元包括压力传感器以及水深传感器。
17.相比现有技术，本发明的有益效果为：
18.1、本发明中沉浮块上浮，而外气囊位于海平面下方，则外气囊不会受到漂浮在海洋上垃圾的冲击和侵扰，避免外气囊遭受其他尖锐物品冲击而受损，保障外气囊的安全，进而保证安全装置在海洋上依据不同气象顺利地进行相应运行，保证监控任务的完成。
19.2、本发明中环盖具有空白区域，便于容置外气囊，同时这空白区域能够保证即使外气囊膨胀为最大化也不与外气囊接触，进而不会阻碍外气囊的充气过程，也避免外气囊充气膨胀与环盖内侧壁滑动摩擦受损，延长外气囊的工作时限，还能够防止外气囊与其他物品膨胀，起到保护作用。
20.3、本发明中当外气囊由于使用寿命等原因破损时，则将控制海水进出的部件作为安全装置的备用手段，保证安全装置在海洋上依据不同气象顺利地进行相应运行，保证监控任务的完成。
附图说明
21.图1为本发明提出的一种海洋工程装备中沉浮安全装置及其监控系统的结构示意图；
22.图2为图1中局部结构示意图；
23.图3为图1中另一个局部结构示意图。
24.图中：
25.10、沉浮块；11、容置槽；12、内气囊；13、外气囊；14、定位锚链；15、沉子；16、横管；17、竖管；18、第一电磁阀；
26.20、环盖；21、通孔；22、缓冲层；23、透明体；24、太阳能充电板；25、蓄能电池；26、分隔板；27、气泵；
27.30、水泵；31、直管；32、弯折管；33、第二电磁阀；35、滤网；36、监控系统。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.参照图1-图3，一种海洋工程装备中沉浮安全装置及其监控系统，包括沉浮块10，沉浮块10内开设有容置槽11，容置槽11内设置有内气囊12，沉浮块10外设置有环绕一周的外气囊13，通过充放气部件控制内气囊12以及外气囊13的充盈状态，沉浮块10上设置有太阳能充电装置，为安全装置提供电力支持，沉浮块10下通过多个定位锚链14连接有沉子15，当外气囊13内充盈时，沉浮块10为上浮状态，且外气囊13位于海平面下方。
30.其中，容置槽11设置在沉浮块10内不与外界连通；
31.沉浮块10上浮，而外气囊13位于海平面下方，则外气囊13不会受到漂浮在海洋上垃圾的冲击和侵扰，避免外气囊遭受其他尖锐物品冲击而受损，保障外气囊13的安全，进而保证安全装置在海洋上依据不同气象顺利地进行相应运行，保证监控任务的完成。
32.进一步地，充放气部件包括两个横管16以及两个竖管17，两个横管16以及两个竖管17均位于容置槽11内，内气囊12相对于外气囊13位于较高处，容置槽11内还设置有气泵27，气泵27为现有技术，在此不做赘述，两个横管16的一端分别与气泵27的输入端以及输出端连通设置，两个横管16的另一端向外延伸，并与外气囊13连通设置。
33.进一步地，两个竖管17的一端均与内气囊12连通设置，另一端分别与两个横管16连通设置，两个横管16以及两个竖管17上均设置有第一电磁阀18，19，110，111。
34.参考附图2，当海洋气象恶劣时，需要沉浮块10下沉至海面下，则第一电磁阀19、111关闭，第一电磁阀18、110打开，气泵27启动，将外气囊13内的气体通过具有第一电磁阀18的横管16抽入气泵27，并通过具有第一电磁阀110的竖管17喷向内气囊12内，则外气囊13收缩，排水量减少，提供的浮力减小，则实现沉浮块10的下沉；
35.当海洋气象便于监控时，需要海面下的沉浮块10上浮，则第一电磁阀18、110关闭，第一电磁阀19、111打开，气泵27启动，将内气囊12内的气体通过具有第一电磁阀19的竖管17抽入气泵27，并通过具有第一电磁阀111的横管16喷向外气囊13内，则外气囊13膨胀，排水量增大，提供的浮力增大，则实现沉浮块10的上浮。
36.进一步地，太阳能充电装置包括固定在沉浮块10上的透明体23，透明体23内设置有太阳能充电板24，沉浮块10设置有蓄能电池25，通过太阳能充电板24将光能转换为电能并输入蓄能电池25内存储。
37.透明体23不会遮挡阳光，便于太阳能充电板24的工作，同时也起到保护太阳能充电板24不受海水的侵蚀，稳定太阳能充电板24的工作。
38.进一步地，在外气囊13套设有环盖20，环盖20固定连接在沉浮块10外周壁，外气囊13位于环盖20内部，环盖20开设有多个通孔21，环盖20外覆盖有缓冲层22，缓冲层22采用橡胶材质制成。
39.参考附图2，环盖20的剖面近似“u”型，具有空白区域，便于容置外气囊13，同时这空白区域能够保证即使外气囊13膨胀为最大化也不与外气囊13接触，进而不会阻碍外气囊13的充气过程，也避免外气囊13充气膨胀与环盖20内侧壁滑动摩擦受损，延长外气囊13的工作时限，还能够防止外气囊13与其他物品膨胀，起到保护作用。
40.进一步地，容置槽11内固定连接有分隔板26，分隔板26位于内气囊12上方，并分隔容置槽11为两个独立空间，分隔板26上方设置有控制海水进出的部件。
41.当外气囊13由于使用寿命等原因破损时，则将控制海水进出的部件作为安全装置的备用手段，保证安全装置在海洋上依据不同气象顺利地进行相应运行，保证监控任务的完成。
42.进一步地，控制海水进出的部件包括位于容置槽11内部的水泵30、直管31以及弯折管32，水泵30为现有技术，在此不做赘述，水泵30设置在分隔板26上，具有输入端以及输出端，直管31以及弯折管32上均设置有第二电磁阀33，34，弯折管32的两端分别与水泵30输出端以及直管31，直管31的一端与容置槽11连通，另一端向外延伸，与沉浮块10外部连通，沉浮块10外固定安装有滤网35，滤网35与直管31与外部连通端部对应。
43.需要说明的是，在内气囊12和外气囊13处于正常运行状态下，分隔板26上的区域空间内放满海水，不影响安全装置的上浮和下沉；
44.当外气囊13破损后，则外气囊13不提供浮力，安全装置失去浮力的提供本应下沉，但通过水泵30的运行，以及第二电磁阀33的打开和第二电磁阀34的关闭，使得分隔板26上的区域空间内的海水全部排出沉浮块10外，再次给安全装置提供浮力，避免其下沉；
45.同时，还可以关闭第二电磁阀33以及打开第二电磁阀34，使得海水进入分隔板26上的区域空间，可以使得安全装置下沉；
46.参考附图3，海水进入或者排出均穿过滤网35，既可以保证海水经过过滤进入容置槽11内，还可以避免滤网35被杂物附着堆积。
47.对沉浮安全装置提供一种监控系统，监控系统36设置在沉浮块10内，控制气泵27、第一电磁阀18，19，110，111、水泵30以及第二电磁阀33，34。
48.进一步地，监控系统包括监测单元以及控制单元，监测单元包括压力传感器以及水深传感器。
49.压力传感器为flexiforce薄膜压力力敏传感器a201，实现对外部多点压力信号实时的监测；
50.水深传感器为cyh3016水深传感器，通过键盘电路对所需工作的水位进行设定，实现对水深的检测；
51.控制单元具有远程通信功能，可将收集到的各样信息传递给相应的海洋站点，也可以接收海洋站点发布的相关海域的气象，以及时操控气泵27、第一电磁阀18，19，110，111、水泵30以及第二电磁阀33，34，保证安全装置的顺利浮沉。
52.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种海洋工程装备中沉浮安全装置，其特征在于，包括沉浮块(10)，所述沉浮块(10)内开设有容置槽(11)，所述容置槽(11)内设置有内气囊(12)，所述沉浮块(10)外设置有环绕一周的外气囊(13)，通过充放气部件控制所述内气囊(12)以及所述外气囊(13)的充盈状态，所述沉浮块(10)上设置有太阳能充电装置，为所述安全装置提供电力支持，所述沉浮块(10)下通过多个定位锚链(14)连接有沉子(15)，当所述外气囊(13)内充盈时，所述沉浮块(10)为上浮状态，且所述外气囊(13)位于海平面下方。2.根据权利要求1所述的一种海洋工程装备中沉浮安全装置，其特征在于，所述充放气部件包括两个横管(16)以及两个竖管(17)，两个所述横管(16)以及两个所述竖管(17)均位于所述容置槽(11)内，所述内气囊(12)相对于所述外气囊(13)位于较高处，所述容置槽(11)内还设置有气泵(27)，两个所述横管(16)的一端分别与所述气泵(27)的输入端以及输出端连通设置，两个所述横管(16)的另一端向外延伸，并与所述外气囊(13)连通设置。3.根据权利要求3所述的一种海洋工程装备中沉浮安全装置，其特征在于，两个所述竖管(17)的一端均与所述内气囊(12)连通设置，另一端分别与两个所述横管(16)连通设置，两个所述横管(16)以及两个所述竖管(17)上均设置有第一电磁阀(18，19，110，111)。4.根据权利要求3所述的一种海洋工程装备中沉浮安全装置，其特征在于，所述太阳能充电装置包括固定在所述沉浮块(10)上的透明体(23)，所述透明体(23)内设置有太阳能充电板(24)，所述沉浮块(10)设置有蓄能电池(25)，通过所述太阳能充电板(24)将光能转换为电能并输入所述蓄能电池(25)内存储。5.根据权利要求4所述的一种海洋工程装备中沉浮安全装置，其特征在于，在所述外气囊(13)套设有环盖(20)，所述环盖(20)固定连接在所述沉浮块(10)外周壁，所述外气囊(13)位于所述环盖(20)内部，所述环盖(20)开设有多个通孔(21)，所述环盖(20)外覆盖有缓冲层(22)，所述缓冲层(22)采用橡胶材质制成。6.根据权利要求5所述的一种海洋工程装备中沉浮安全装置，其特征在于，所述容置槽(11)内固定连接有分隔板(26)，所述分隔板(26)位于所述内气囊(12)上方，并分隔所述容置槽(11)为两个独立空间，所述分隔板(26)上方设置有控制海水进出的部件。7.根据权利要求6所述的一种海洋工程装备中沉浮安全装置，其特征在于，控制海水进出的部件包括位于所述容置槽(11)内部的水泵(30)、直管(31)以及弯折管(32)，所述水泵(30)设置在所述分隔板(26)上，具有输入端以及输出端，所述直管(31)以及所述弯折管(32)上均设置有第二电磁阀(33，34)，所述弯折管(32)的两端分别与所述水泵(30)输出端以及直管(31)，所述直管(31)的一端与所述容置槽(11)连通，另一端向外延伸，与所述沉浮块(10)外部连通，所述沉浮块(10)外固定安装有滤网(35)，所述滤网(35)与所述直管(31)与外部连通端部对应。8.对权利要求1-7任一项所述的沉浮安全装置提供一种监控系统，其特征在于，所述监控系统(36)设置在所述沉浮块(10)内，控制所述气泵(27)、第一电磁阀(18，19，110，111)、水泵(30)以及第二电磁阀(33，34)。9.根据权利要求8所述的一种监控系统，其特征在于，所述监控系统包括监测单元以及控制单元，所述监测单元包括压力传感器以及水深传感器。

技术总结
本发明公开了一种海洋工程装备中沉浮安全装置及其监控系统，包括沉浮块，沉浮块内开设有容置槽，容置槽内设置有内气囊，沉浮块外设置有环绕一周的外气囊，通过充放气部件控制内气囊以及外气囊的充盈状态，沉浮块上设置有太阳能充电装置，为安全装置提供电力支持，沉浮块下通过多个定位锚链连接有沉子，当外气囊内充盈时，沉浮块为上浮状态，且外气囊位于海平面下方。本发明中沉浮块上浮，而外气囊位于海平面下方，则外气囊不会受到漂浮在海洋上垃圾的冲击和侵扰，避免外气囊遭受其他尖锐物品冲击而受损，保障外气囊的安全，进而保证安全装置在海洋上依据不同气象顺利地进行相应运行，保证监控任务的完成。保证监控任务的完成。保证监控任务的完成。


技术研发人员：张会霞 赵照 战宏伟 肖声浩 朱可涵 方晨宇
受保护的技术使用者：江苏海洋大学
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/6/7