一种便携式阔龙海流计配套海上观测装置的制作方法

1.本发明涉及海洋观测技术领域，特别是涉及一种便携式阔龙海流计配套海上观测装置。


背景技术：

2.海流调查是海洋调查的重要内容之一，随着海流调查设备的不断改进，基于声学多普勒原理的海流计逐渐成为海洋调查的主要设备。声学多普勒海流计基于多普勒频移原理，测量精度较高，根据不同频率可获得不同深度的流速和流向。目前，远海的海流调查多是基于安装在专业海洋调查船上，利用船载声学多普勒海流计完成海流调查。而近海的海流调查，尤其是30m以浅海域(人类活动频繁的海域)是人类活动频繁的海域，也是近岸工程的主要建设区域，常规的30m以浅海域海流调查方法多是将海流计(如阔龙海流计)搭载于民船或渔船完成定点海流调查。
3.近年来，阔龙海流计(基于声学多普勒原理)既可测量海水剖面的海流数据，即从表层至底层整个剖面的海流数据，也可测量某个深度的单点海流数据，逐渐取代老式非剖面单点式的直读式海流计和安德拉海流计，成为浅海水域海流调查的主要设备。目前，阔龙海流计用于浅海海流观测往往是采取固定在船舷一侧方式，一般采用两种固定方法：一是制作专用的配套支架，将阔龙海流计固定于民船或渔船的船舷外侧，阔龙海流计的换能器端伸入船体龙骨以下来获取海流数据；二是使用绳索连接阔龙海流计的尾部，需要观测时人工将阔龙海流计的换能器端伸入船体龙骨以下来获取海流数据。因此，阔龙海流计使用过程中存在以下问题：
4.(1)传统阔龙海流计配套支架固定于船舷侧，但由于民船或渔船的种类和尺寸多样，船舷高度和弧度各有差异，不同船体的吃水深度不一，传统配套观测装置不具有普适性，对民船和渔船的要求较高，往往需要现场加工专用配套支架，耗费较大人力物力；
5.(2)传统阔龙海流计配套观测支架一般固定于船舷侧，阔龙海流计的换能器探头必须要伸出调查用船的龙骨下方，方可保证获得的表层海流数据精度，否则换能器正常工作会受到船体影响，故对设备安装的要求较高；
6.(3)阔龙海流计固定于船舷侧的专用配套支架在每次观测前和观测后都需要对阔龙海流计进行拆装，频繁的拆装高精度声学设备，易对设备造成损坏；
7.(4)若使用绳索将阔龙海流计投入海中观测时，调查期间由于海流和海浪对阔龙海流计和船体的拍击，易导致海流计与船体发生频繁的接触和摩擦，阔龙海流计的换能器可能损坏，阔龙海流计的频繁摆动易导致数据质量较差；且固定绳索断裂后，还可能导致阔龙海流计丢失入海，无法完成海流观测；
8.(5)近年来，在国家鼓励渔船转型的过程中，木质渔船多遭到淘汰，更新为大马力的铁壳渔船已经成为趋势，而阔龙海流计其内部自带罗经，若采用固定于铁质船舶的船舷外侧的观测方式，在阔龙海流计工作时，罗经会受到铁质船体干扰，导致流向数据不稳定，影响海流观测数据质量。


技术实现要素：

9.本发明的目的是提供一种便携式阔龙海流计配套海上观测装置，以解决上述问题。
10.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
11.一种便携式阔龙海流计配套海上观测装置，所述便携式阔龙海流计配套海上观测装置设置有内框体，所述内框体的上下两端分别安装有顶部连接环和尾部连接环；
12.所述内框体内部的上端安装有配合安装阔龙海流计的第一固定塑料扣和第一活动塑料扣，所述内框体内部下端安装有配合安装阔龙海流计的第二固定塑料扣和第二活动塑料扣；
13.所述第一固定塑料扣和第一活动塑料扣下侧的内框体上固定安装有牺牲阳极固定孔位。
14.在一个实施例中，所述内框体的两端镂空设置，所述内框体的外部固定安装有外框体，所述外框体与内框体的连接处安装有浮球固定孔位，所述浮球固定孔位通过浮球绳索连接有浮球。
15.在一个实施例中，所述第一活动塑料扣和第二活动塑料扣的一侧均安装有螺丝孔位，所述螺丝孔位内安装有固定螺栓，用于调整第一活动塑料扣和第二活动塑料扣结合的松紧度。
16.在一个实施例中，所述尾部连接环与内框体的连接处设置有配重铅块固定孔位，通过在配重铅块固定孔位安装配重铅块，使内框体在水中保持垂直姿势，以便阔龙海流计的换能器端在水中保持垂直向下状态。
17.在一个实施例中，所述顶部连接环和尾部连接环采用#316不锈钢环。
18.在一个实施例中，所述内框体由多个正方形方框依次排列安装，通过四根不锈钢棒焊接的方式形成内框体，若干所述内框体通过所述顶部连接环和所述尾部连接环依次串联。
19.在一个实施例中，所述第一固定塑料扣和第一活动塑料扣，以及第二固定塑料扣和第二活动塑料扣均采用外侧为矩形机构，内侧为半圆形结构。
20.在一个实施例中，所述内框体的四根不锈钢架外侧留有牺牲阳极固定孔位，用于安装牺牲阳极块，以减少海水对设备和阔龙海流计的腐蚀。
21.在一个实施例中，所述内框体的底端在框体四角焊接有不锈钢三角板，每个三角板上留有配重铅块固定孔位。
22.在一个实施例中，所述外框体为正方形，通过四根不锈钢棒焊接在内框体的外侧，使外框体与内框体的四个角连接为一体，外框体用于保护内框体以及内框体内部的阔龙海流计。
23.结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
24.(1)具有较好的普适性。将阔龙海流计安装在本装置的内框体内，观测时本装置独立于船体之外的区域，对民船或渔船的船型要求降低，同时对船体的材质也无要求，木质、铁质和玻璃钢船都适用；
25.(2)表层海流数据获取较好。由于脱离了船体，阔龙海流计的换能器不受制于船体龙骨深度的限制，获得的自表层至底层海流数据质量较好，尤其是表层海流数据更为接近
真实；
26.(3)具有较好的便携性。与传统的阔龙海流计配套固定于船舷一侧的装置相比，该载体的体积较小，重量也较轻，除去配重铅块、牺牲阳极和海流计外，整体重量约为7kg，运输便携性较好；
27.(4)具有较好的安装便利性。该阔龙海流计配套海上观测装置采用框架式，需要现场安装的配件少，既可在现场迅速完成拆装，也可提前在陆上完成拆装；
28.(5)框体两侧基本镂空，可在不拆卸阔龙海流计的条件下，完成海流计电池的拆装，减少了频繁拆装海流计带来的不必要磨损；
29.(6)具有较好的设备保护功能。该观测装置将阔龙海流计置于框架内部，同时固定塑料扣为非刚性材料，既可有效保护阔龙海流计不受外部撞击，也可保护阔龙海流计外壳不受外力损害；
30.(7)没有干扰性。该阔龙海流计配套海上观测装置均采用#316不锈钢材质制成(除固定塑料扣)，不会干扰阔龙海流计内部罗经工作；
31.(8)浮力和垂直性较好。该阔龙海流计配套海上观测装置在水中工作时，上部4边连接有4个浮球，在水下端点搭配有配重铅块，使之能够漂浮于海面，且在水中保持垂直状态；
32.(9)可通过绳索将观测母船与本装置连接，方便设备的回收；
33.(10)适用海流计范围较广。本装置不仅适用于阔龙海流计，而且还适用于非剖面单点式海流计。
34.当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1是本发明实施例提供的便携式阔龙海流计配套海上观测装置的结构示意图；
37.图2是本发明实施例提供的便携式阔龙海流计配套海上观测装置的侧面结构示意图。
38.其中，1、顶部连接环；2、内框体；3、外框体；4、牺牲阳极固定孔位；5、尾部连接环；6、配重铅块固定孔位；7、第一固定塑料扣；8、第一活动塑料扣；9、螺丝孔位；10、浮球固定孔位；11、第二固定塑料扣；12、第二活动塑料扣；13、浮球绳索；14、浮球。
具体实施方式
39.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。
40.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
41.参照图1-2，本发明提供一种便携式阔龙海流计配套海上观测装置，便携式阔龙海流计配套海上观测装置设置有内框体2，内框体2的上下两端分别安装有顶部连接环1和尾部连接环5；
42.内框体2内部的上端安装有配合安装阔龙海流计的第一固定塑料扣7和第一活动塑料扣8，内框体2内部下端安装有配合安装阔龙海流计的第二固定塑料扣11和第二活动塑料扣12；
43.第一固定塑料扣7和第一活动塑料扣8下侧的内框体2上固定安装有牺牲阳极固定孔位4。
44.进一步优化方案，内框体2的两端镂空设置，内框体2的外部固定安装有外框体3，外框体3与内框体2的连接处安装有浮球固定孔位10，浮球固定孔位10通过浮球绳索13连接有浮球14。海流计设置完成后，将4个浮球14通过浮球绳索13分别连接在外框体3的浮球固定孔位10，调整浮球绳索13的长度，使之长度与所需观测水深对应，将连接绳索一端连接顶部连接环1，一端连接调查船尾部，连接本装置和船体的固定绳索长度一般超过20m，投放本装置入海，即开始预定水深至底层的海流观测。
45.进一步优化方案，第一活动塑料扣8和第二活动塑料扣12的一侧均安装有螺丝孔位9，螺丝孔位9内安装有固定螺栓，用于调整第一活动塑料扣8和第二活动塑料扣12结合的松紧度。
46.进一步优化方案，尾部连接环5与内框体2的连接处设置有配重铅块固定孔位6，通过在配重铅块固定孔位6安装配重铅块，使内框体2在水中保持垂直姿势，以便阔龙海流计的换能器端在水中保持垂直向下状态。
47.进一步优化方案，顶部连接环1和尾部连接环5采用#316不锈钢环。
48.进一步优化方案，内框体2由多个正方形方框依次排列安装，通过四根不锈钢棒焊接的方式形成内框体2，若干内框体2通过顶部连接环1和尾部连接环5依次串联。
49.进一步优化方案，第一固定塑料扣7和第一活动塑料扣8，以及第二固定塑料扣11和第二活动塑料扣12均采用外侧为矩形机构，内侧为半圆形结构。
50.进一步优化方案，内框体2的四根不锈钢架外侧留有牺牲阳极固定孔位4，用于安装牺牲阳极块，以减少海水对设备和阔龙海流计的腐蚀。
51.进一步优化方案，内框体2的底端在框体四角焊接有不锈钢三角板，每个三角板上留有配重铅块固定孔位6。
52.进一步优化方案，外框体3为正方形，通过四根不锈钢棒焊接在内框体2的外侧，使外框体3与内框体2的四个角连接为一体，外框体3用于保护内框体2以及内框体2内部的阔龙海流计。
53.一、使用阔龙海流计观测表层至底层海流剖面数据
54.(1)该便携式阔龙海流计配套海上观测装置工作时投放于母船之外的邻近海域，与传统的海流计固定于船体侧舷观测方式相比，受母船船体干扰较小，对观测母船的船型和材质要求低；内置阔龙海流计时，可获取自表层至底层海流数据外，尤其是有利于获得距离表层海面0.5m-1m水深的表层海流流速和流向数据，表层海流数据更为真实；该装置便携
性较好，体积小重量轻；该装置采用框架结构形式，在现场只需要安装好浮球14和配重铅块，连接好该装置与母船的连接绳索，即可投入海中使用，安装和拆卸便利性好；该装置将阔龙海流计置于内框体中，海流计外侧均有框体保护，对阔龙海流计具有较好的保护作用；该装置的框体材质均为#316不锈钢，无磁性，对阔龙海流计的罗经不会有扰动；内置的观测设备替换为非剖面单点式海流计后，通过调节浮球14绳索的长度，将阔龙海流计设置为单点工作模式可观测指定水深的海流数据。
55.(2)该便携式阔龙海流计配套海上观测装置由内框体2，外框体3，顶部连接环1和尾部连接环5组成框体结构，框体和螺丝材质均为#316不锈钢，以消除铁质材料对阔龙罗经的扰动。
56.(3)内框体2由3个正方形方框依次排列构成，其中1个正方形的边长尺寸为215mm，另外2个正方形边长尺寸为200mm，3个正方形由钢架依次焊接为内框体2结构，长度为560mm。内框体2的作用是固定和保护阔龙海流计或其他非剖面单点式海流计，并连接设备的顶部连接环1和尾部连接环5，同时3个正方形框架结构形式也确保了内框体2具有足够的强度，不易形变。
57.(4)内框体2的两端内部由2组塑料扣组成，每组塑料固定块由2个矩形塑料扣组成(一个为第一固定塑料扣7，一个为第一活动塑料扣8)，每个矩形塑料扣的一侧为半圆，两个矩形塑料扣对接后中间形成圆形镂空，以便阔龙海流计固定在中间，每组塑料扣的其中一个塑料扣通过螺丝固定于内框体2内，另外一个活动塑料扣不固定于内框体2，其通过两侧的螺丝与另外的第二固定塑料扣11和第二活动塑料扣12连接。当需要安装阔龙海流计或其他非剖面单点式海流计时，拧松活动塑料扣与固定塑料扣的螺丝，取下活动塑料扣，待放置好阔龙海流计后，合上第一活动塑料扣8和第二活动塑料扣12，拧紧第一固定塑料扣7与第一活动塑料扣8以及第二固定塑料扣11和第二活动塑料扣12的螺丝，以确保阔龙海流计足够牢靠的固定于内框体2中，拆卸阔龙海流计时的步骤相反。当需要更换阔龙海流计的电池时，无需将活动塑料扣拆卸，可直接透过顶部的框体之间的空隙对阔龙海流计进行更换电池操作。
58.(5)内框体2的4根不锈钢架外侧留有牺牲阳极固定孔位4，用于固定牺牲阳极块，以减少海水对框体和阔龙海流计的腐蚀，当牺牲阳极被腐蚀完后，通过拆卸固定螺丝后，可卸载残留牺牲阳极，以更换新的牺牲阳极。
59.(6)内框体2的底端在框体四角焊接有不锈钢三角板，可加强框体的结构强度，每个三角板上留有配重铅块固定孔位6，用于固定配重铅块，每个配重铅块的重量为4kg，配重铅块的作用是使框体结构在海水中保持垂直，确保阔龙海流计的换能器端垂直向下。
60.(7)外框体3位于该设备最外侧，4根不锈钢架通过焊接的方式将外框体3的4个角与内框体2的4个角连接为一体，组成外框体3，外框体3外侧是尺寸为边长为560mm的正方形，其主要作用是保护内框体2和连接浮球14。在4个根连接钢架上各留有1个直径15mm的浮球固定孔位10，分别使用浮球绳索13连接1个浮球14(建议每个浮球14的浮力为6-8kg)，共可连接4个浮球14，确保本装置上半部分位于水面，阔龙海流计的换能器端始终在海面以下，以准确获取从表层至底层海流数据。
61.(8)设备的两端为锥形的框架结构形式，两个锥形的顶端分别焊接有顶部连接环1以及尾部连接环5，分别位于内框体2的外侧两端。顶部连接环1作用是连接绳索和信号灯，
连接绳索的作用是连接本装置与母船，便于设备投放和回收，安装信号灯(一般采用绳子固定的方式)，以便于夜间确定位置。当母船到达预定观测海域位置后，使用船载船锚固定母船位置，完成阔龙海流计工作模式的设置，将4个浮球14通过浮球绳索13与浮球固定孔位10连接，检查浮球固定孔位10和浮球14牢固程度，安装配重铅块、牺牲阳极和闪光灯，使用连接绳索连接母船船尾和本装置的顶部连接环1，连接绳索长度一般大于20m，将本装置从船尾投入海中，即开始观测海流剖面数据。观测结束后，母船回收连接绳索，可依次将本装置回收至母船。
62.(9)当观测海域水深小于10m时，一般无需连接绳索将本装置与母船连接，可使用锚系连接绳索，该铁锚主要用于固定在海底，锚系连接绳索一端连接尾部连接环，一端连接铁锚，铁锚绳索的长度根据测区水深和测区流速大小而定，一般锚绳长度为静水深的1.5倍，为确保设备万无一失。当母船到达预定观测海域位置前，完成阔龙海流计工作模式的设置，将4个浮球14通过绳索与套筒连接，检查固定塑料扣和浮球14牢固程度，安装配重铅块、牺牲阳极和闪光灯，母船到达预定观测位置后，先将铁锚投放入水，然后将本装置投放入水，由于铁锚固定于海床，确保了本装置在海面观测位置的相对固定。观测结束后，调查船从海面回收本装置。
63.二、使用非剖面单点式海流计观测指定水深海流
64.(1)将本装置中内置的阔龙海流计替换为非剖面单点式海流计，当母船到达预定观测海域位置后，使用船载船锚固定母船位置，完成非剖面单点式海流计工作模式的设置，将4个浮球14通过浮球绳索13与浮球固定孔位10连接，检查固定塑料扣牢固程度，使用浮球绳索13连接浮球14和浮球固定孔位10，安装配重铅块、牺牲阳极和闪光灯。调节浮球14与浮球固定孔位10之间的浮球绳索13的长度，使之与指定观测水深相对应，如若观测表层海流，则需收缩浮球绳索13长度后，调整浮球绳索13长度使浮球14中部至单点式海流计换能器之间距离为1m。使用连接绳索连接母船船尾和本装置的顶部连接环1，连接绳索长度一般大于20m，将本装置从船尾投入海中，即开始观测海流剖面数据。观测结束后，母船回收连接绳索，可依次将本装置回收至母船。
65.(2)将本装置中内置的阔龙海流计替换为非剖面单点式海流计，当母船到达预定观测海域位置后，使用船载船锚固定母船位置，完成非剖面单点式海流计工作模式的设置。使用钢丝绳依次连接本装置的顶部连接环1和尾部连接环5，将多个本装置串联，连接本装置的数量取决于所需调查的层次数量，调节各装置之间钢丝绳的长度，使每个本装置位于指定层次或水深。每个装置安装配重铅块、牺牲阳极，观测表层海流的本装置的顶部连接环处需安装闪光灯，并安装浮力较大的浮球14，其他装置不必安装浮球14。使用连接绳索一端连接观测表层海流的本装置的顶部连接环1，一端连接母船，连接绳索长度一般大于20m。将本装置依次投放入海，即开始各层次海流观测。观测结束后，母船回收连接绳索，可依次将本装置回收至母船。
66.(3)以上“使用非剖面单点式海流计观测指定水深海流”方法同样适用于阔龙海流计，在阔龙海流计替换非剖面单点式海流计后，更改其工作模式为单点海流工作模式即可。
67.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
68.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种便携式阔龙海流计配套海上观测装置，其特征在于，所述便携式阔龙海流计配套海上观测装置设置有内框体(2)，所述内框体(2)的上下两端分别安装有顶部连接环(1)和尾部连接环(5)；所述内框体(2)内部的上端安装有配合安装阔龙海流计的第一固定塑料扣(7)和第一活动塑料扣(8)，所述内框体(2)内部下端安装有配合安装阔龙海流计的第二固定塑料扣(11)和第二活动塑料扣(12)；所述第一固定塑料扣(7)和第一活动塑料扣(8)下侧的内框体(2)上固定安装有牺牲阳极固定孔位(4)。2.根据权利要求1所述的一种便携式阔龙海流计配套海上观测装置，其特征在于：所述内框体(2)的两端镂空设置，所述内框体(2)的外部固定安装有外框体(3)，所述外框体(3)与内框体(2)的连接处安装有浮球固定孔位(10)，所述浮球固定孔位(10)通过浮球绳索(13)连接有浮球(14)。3.根据权利要求1所述的一种便携式阔龙海流计配套海上观测装置，其特征在于：所述第一活动塑料扣(8)和第二活动塑料扣(12)的一侧均安装有螺丝孔位(9)，所述螺丝孔位(9)内安装有固定螺栓，用于调整第一活动塑料扣(8)和第二活动塑料扣(12)结合的松紧度。4.根据权利要求1所述的一种便携式阔龙海流计配套海上观测装置，其特征在于：所述尾部连接环(5)与内框体(2)的连接处设置有配重铅块固定孔位(6)，通过在配重铅块固定孔位(6)安装配重铅块，使内框体(2)在水中保持垂直姿势，以便阔龙海流计的换能器端在水中保持垂直向下状态。5.根据权利要求1所述的一种便携式阔龙海流计配套海上观测装置，其特征在于：所述顶部连接环(1)和尾部连接环(5)采用#316不锈钢环。6.根据权利要求1所述的一种便携式阔龙海流计配套海上观测装置，其特征在于：所述内框体(2)由多个正方形方框依次排列安装，通过四根不锈钢棒焊接的方式形成内框体(2)，若干所述内框体(2)通过所述顶部连接环(1)和所述尾部连接环(5)依次串联。7.根据权利要求1所述的一种便携式阔龙海流计配套海上观测装置，其特征在于：所述第一固定塑料扣(7)和第一活动塑料扣(8)，以及第二固定塑料扣(11)和第二活动塑料扣(12)均采用外侧为矩形机构，内侧为半圆形结构。8.根据权利要求1所述的一种便携式阔龙海流计配套海上观测装置，其特征在于：所述内框体(2)的四根不锈钢架外侧留有牺牲阳极固定孔位(4)，用于安装牺牲阳极块，以减少海水对设备和阔龙海流计的腐蚀。9.根据权利要求1所述的一种便携式阔龙海流计配套海上观测装置，其特征在于：所述内框体(2)的底端在框体四角焊接有不锈钢三角板，每个三角板上留有配重铅块固定孔位(6)。10.根据权利要求2所述的一种便携式阔龙海流计配套海上观测装置，其特征在于：所述外框体(3)为正方形，通过四根不锈钢棒焊接在内框体(2)的外侧，使外框体(3)与内框体(2)的四个角连接为一体，外框体(3)用于保护内框体(2)以及内框体(2)内部的阔龙海流计。

技术总结
本发明涉及海洋观测技术领域，特别是涉及一种便携式阔龙海流计配套海上观测装置，内框体的上下两端分别固定安装有顶部连接环和尾部连接环；内框体的上端安装有配合安装的第一固定塑料扣和第一活动塑料扣，内框体的下端安装有配合安装的第二固定塑料扣和第二活动塑料扣。阔龙海流计安装本配套海上观测装置内，观测时本装置置于独立于船体之外的海面，解决了一般海流计挂载在船舷外侧获取表层海流数据易受扰动的问题，获得的表层海流的流速和流向数据更为真实；本装置通过调节连接浮球绳索的长度，将获取指定水深的海流数据；还可使用钢丝绳对多个本装置相互串联，装载单点式海流计后可完成从表层至底层多个指定水深的海流观测。观测。观测。


技术研发人员：王勇智 石洪华 王景川 杜军
受保护的技术使用者：自然资源部第一海洋研究所
技术研发日：2022.12.02
技术公布日：2023/3/21