一种基于卫星导航的地形观测装置

1.本发明涉及海洋观测设备技术领域，具体涉及一种基于卫星导航的地形观测装置。


背景技术：

2.人类依赖于海洋，大海养育着人类，为维持海洋生态系统的完整性，提高人们的生活质量，需要我们共同努力改变对海洋及其资源的管理和利用；而海洋观测则是人类研究和认知海洋、海洋气象、海洋动力环境的重要手段；授权公开号cn109813287b公开了具备自主导航的海洋观测装置，该装置能够有效的利用海洋中的波浪能转换成电能，从而为观测装置提供电能，且采用声呐采集装置能够有效的提升防撞性能；但是该装置是采用浮块与浮球的配合，在海洋中受到波浪影响的时候，整个装置随之上下移动，上下波动幅度大，整个装置稳定性差，且不利于信息的采集，同时采用单独的推进器对整个装置进行移动，不仅耗能高，且有效的降低了整个装置的续航时长，因此需要一种耗能低且续航时间长的稳定性强的地形观测装置。


技术实现要素：

3.为解决现有技术存在的整个装置随之上下移动，上下波动幅度大，整个装置稳定性差，且不利于信息的采集，同时采用单独的推进器对整个装置进行移动，不仅耗能高，且有效的降低了整个装置的续航时长等问题，本发明提供了一种基于卫星导航的地形观测装置。
4.本发明的技术方案为：本发明提供了一种基于卫星导航的地形观测装置，包括圆盘形的浮体，浮体底面中部设有竖管，浮体顶面中部设有发电机，浮体顶面还设有蓄电池以及控制器，蓄电池电性连接发电机，蓄电池电性连接控制器，整个装置通过控制进行控制；浮体上方通过第一支架安装有卫星导航设备、信号收发器；浮体底部设有声呐采集设备和摄像机；卫星导航设备、信号收发器、声呐采集设备、摄像机分别电性连接控制器，竖管内设有与之同轴的螺旋轴，螺旋轴上端与发电机连接配合，浮体设有与竖管相通的驱动螺旋轴转动使得发电机进行蓄能的漂浮蓄能组件，竖管底部设有与之内部相通的排水推进组件，浮体整体通过排水推进组件既具有将竖管内的水排出还具有推断整个装置在海洋中进行移动。
5.进一步的，漂浮蓄能组件包括第一圆盘和第二圆盘，浮体分为上部的第一圆盘和下部的第二圆盘，第一圆盘与第二圆盘固定连接，第一圆盘内设有气室，第一圆盘顶部设有与气室相通的进气孔，进气孔外侧设有电动的第一阀门，进气孔向气室内充入不溶于水的惰性气体；第一圆盘底部开设竖向的第一通孔，第二圆盘顶面设有与之同轴的储水腔，储水腔与气室通过第一通孔连通，竖管上端固定连接第二圆盘底面且与之同轴，螺旋轴上端依次贯穿储水腔、第一通孔、气室固定连接发电机，螺旋轴的螺旋叶片位于竖管内，储水腔底面开设数个与竖管内部相通的第二通孔，第二通孔端部均安装有电动的第二阀门，储水腔
内的水螺旋轴贯穿储水腔底面中部且与之通过密封轴承连接，浮体内设有向储水腔进水的进水蓄能组件，同时浮体外侧设有与进水蓄能组件配合的漂浮驱动组件。
6.进一步的，进水蓄能组件包括盲孔，第二圆盘外周开设数个呈环形均布的横向的圆柱形的盲孔，盲孔内均设有移动板，移动板与对应的盲孔内壁之间设有移动限位结构，移动板在移动限位结构的作用下只能沿对应的盲孔水平移动，移动板与盲孔内壁之间均设有横向的气囊，储水腔均开设与气囊内部相通的第三通孔，第三通孔内均安装有只能向储水腔内进水的第一单向阀，第二圆盘底部开设竖向的第四通孔，第四通孔下端均设有只能自外向气囊进水的第二单向阀，气囊与第四通孔之间通过软管连接，漂浮驱动组件与移动板连接并驱动移动板水平移动。
7.进一步的，漂浮驱动组件包括浮块，第一圆盘的外周设有与盲孔数量相等的截面为刀形的浮块，浮块的刀柄一侧靠近第一圆盘一侧且其下部铰接连接第一圆盘的对应侧，浮块的铰接轴均安装有扭簧，移动板外侧中部均固定安装横杆，横杆的外端与浮块之间铰接安装连杆，横杆的外周套设有圆环，圆环的外周固定连接盲孔外端内侧，浮块外侧下部均呈凹面朝上的弧形，浮块下部与海面接触配合，浮块外周固定安装软套，软套内侧固定连接浮块的外周，软套的外侧则固定连接浮体对应侧。
8.更进一步的，排水推进组件包括排水孔，竖管底部外周开设数个呈环形均布的斜向的排水孔，排水孔的外侧均固定安装斜向的排水管，排水管的出水端均安装电动的第三阀门竖管下部外周固定套装配重块。
9.本发明所达到的有益效果为：本发明在浮块外周设置多个呈环形均布的浮块对海面上各个方向的波浪能均能进行利用，充分利用海洋中的波浪能通过浮块的上下转动进行蓄水蓄能，再利用自储水腔内向竖管喷水的方式使得螺旋轴转动，将动能转化成发电机的电能进行发电蓄能，满足自身用电需求，且充分利用发电蓄能时水的动能，通过控制排水管的出水，使得自排水管排出的水为整个装置提供移动的动力，无需采用额外的推进器，充分利用资源，提升整个装置的续航时长；且本发明采用截面为刀型的浮块，自各个方向接收波浪能，同时为整个装置提供向上的力，同时在配重块的配合下，使得整个装置在波浪来袭时降低上下浮动的幅度提高整体稳定性，为观测提供稳定的环境。
附图说明
10.图1是本发明整体结构示意图。
11.图2是本发明的内部结构示意图。
12.图3是图2中ⅰ局部的放大图。
13.图4是图2中ⅱ局部的放大图。
14.图5是图2中ⅲ局部的放大图。
具体实施方式
15.为便于本领域的技术人员理解本发明，下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
16.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。
17.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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和简化描述，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
18.需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
19.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
20.如图1~5所示，本发明提供了一种基于卫星导航的地形观测装置，包括圆盘形的浮体1，浮体1底面中部设有竖管2，浮体1顶面中部设有发电机3,竖管2内设有与之同轴的螺旋轴4，螺旋轴4上端与发电机3连接配合，浮体1设有与竖管2相通的驱动螺旋轴4转动使得发电机3进行蓄能的漂浮蓄能组件，竖管2底部设有与之内部相通的排水推进组件，浮体1整体通过排水推进组件既具有将竖管2内的水排出还具有推断整个装置在海洋中进行移动。
21.浮体1顶面还设有蓄电池6以及控制器7，蓄电池6电性连接发电机3，蓄电池6电性连接控制器7，整个装置通过控制7进行控制。同时浮体1上方通过第一支架8安装有卫星导航设备11、信号收发器12；浮体1底部设有声呐采集设备9和摄像机10；卫星导航设备11、信号收发器12、声呐采集设备9、摄像机10分别电性连接控制器7，同时整个装置的电气元件均通过蓄电池6进行供电；卫星导航设备11、信号收发器12、声呐采集设备9、摄像机10均属于成熟的现有技术，在此不再进行赘述。
22.本发明通过浮体1的漂浮蓄能组件维持在海洋中的漂浮状态，且漂浮蓄能组件利用海洋中波浪能进行蓄能；漂浮蓄能组件将积蓄的能量转换成驱动螺旋轴4转动的动能从而通过发电机3转化为电能，且通过漂浮蓄能组件与螺旋轴4、推进组件的配合使得整个装置在海洋中进行移动。
23.漂浮蓄能组件的一种实施方式为浮体1分为上部的第一圆盘5和下部的第二圆盘13，第一圆盘5与第二圆盘13固定连接，当然第一圆盘5与第二圆盘13也可以是一体化结构；第一圆盘5内设有气室14，第一圆盘5顶部设有与气室14相通的进气孔，进气孔外侧设有电动的第一阀门，在初始状态时，通过进气孔相气室14内充入不溶于水的惰性气体；第一圆盘5底部开设竖向的第一通孔16，第二圆盘13顶面设有与之同轴的储水腔15，储水腔15与气室14通过第一通孔16连通，竖管2上端固定连接第二圆盘13底面且与之同轴，螺旋轴4上端依次贯穿储水腔15、第一通孔16、气室14固定连接发电机3，且螺旋轴4的螺旋叶片位于竖管2内，储水腔15底面开设数个与竖管2内部相通的第二通孔17，第二通孔17端部均安装有电动
的第二阀门，储水腔15内的水螺旋轴4贯穿储水腔15底面中部且与之通过密封轴承连接，如图3中所示，这样当需要进行对发电机3进行蓄能时，第二阀门均打开，使得储水腔15内的水经过第二通孔17喷入竖管2内，从而进入竖管2内的水推动螺旋轴4进行转动。
24.为了利用海洋中的波浪能向储水腔15进水蓄能，再通过储水腔15内的水推动螺旋轴4转动使得发电机3进行蓄能，在第二圆盘13外周开设数个呈环形均布的横向的圆柱形的盲孔18，盲孔18内均设有移动板20，移动板20与对应的盲孔18内壁之间设有移动限位结构，移动板20在移动限位结构的作用下只能沿对应的盲孔18水平移动，移动板20与盲孔18内壁之间均设有横向的气囊19，储水腔15均开设与气囊19内部相通的第三通孔，第三通孔内均安装有只能向储水腔15内进水的第一单向阀，同时第二圆盘13底部开设竖向的第四通孔，第四通孔下端均设有只能自外向气囊19进水的第二单向阀，气囊19与第四通孔之间通过软管连接，这样当移动板20受到牵引沿盲孔18向外侧移动时，拉动气囊19伸长，使得外部的水通过第四通孔进入气囊19内，当移动板20沿盲孔18向内侧移动时，将气囊19内的水挤入储水腔15内部，且此时第二阀门均关闭，从而使得储水腔15内储水的同时气室14内的惰性气体进行挤压增压。
25.为了利用海洋中的波浪能使得移动板20水平移动，在第一圆盘5的外周设有与盲孔18数量相等的截面为刀形的浮块21，浮块21的刀柄一侧靠近第一圆盘5一侧且其下部铰接连接第一圆盘5的对应侧，浮块21的铰接轴均安装有扭簧，移动板20外侧中部均固定安装横杆22，横杆22的外端与浮块21之间铰接安装连杆23，同时横杆22的外周套设有圆环24，圆环24的外周固定连接盲孔18外端内侧，浮块21外侧下部均呈凹面朝上的弧形，如图2中所示，浮块21下部与海面接触配合，当海面的海浪与浮块21下部接触时推顶浮块21沿其对应的铰接轴向上翻转，浮块21向上翻转的过程中通过连杆23拉着横杆22沿圆环24向外侧移动，从而拉着移动板20向盲孔18外侧移动；当海面回复平静时，浮块21沿铰接轴向下翻转，从而使得移动板20向盲孔18内侧移动，将气囊19内的水挤入储水腔15内；为了防止外部的水进入盲孔18内，在浮块21外周固定安装软套25，软套25内侧固定连接浮块21的外周，软套25的外侧则固定连接浮体1对应侧，从而将浮块21、连杆23、横杆22均包裹在软套25内侧，如图4中所示。
26.竖管2下部外周固定套装配重块26，配重块26维持整个装置在海面上的稳定，排水推进组件的一种实施方式为在竖管2底部外周开设数个呈环形均布的斜向的排水孔27，排水孔27的外侧均固定安装斜向的排水管28，如图5中所示，排水管28的出水端均安装电动的第三阀门29，当第二阀门打开向竖管2内喷水时，如果不需要使得整个装置移动，则此时将所有的第三阀门29均开启，将竖管2内的水排出即可，当需要使得整个装置移动时，装置需要向哪一侧移动，则使得与移动方向相反侧的第三阀门29开启，这样通过排水管28向外侧排水推动整个装置移动。
27.工作原理：初始状态时，浮块21均顶面均处于与浮体1顶面齐平的状态，竖管2位于海面下，所有的电气元件均由控制器控制；当海面产生波浪时，海面的波浪与浮块21下部接触时推顶浮块21沿其对应的铰接轴向上翻转，浮块21向上翻转的过程中通过连杆23拉着横杆22沿圆环24向外侧移动，从而拉着移动板20向盲孔18外侧移动；当海面回复平静时，浮块21沿铰接轴向下翻转，从而使得移动板20向盲孔18内侧移动，将气囊19内的水挤入储水腔15内；当海浪平息或是缓解时，浮块21在扭簧的作用下回复水平状态，这样通过连杆23推顶
横杆22向内侧推顶移动板20，使得气囊19内的水挤入储水腔15内，气囊19恢复初始状态，当下一次海浪拍击浮块21时，即进行下一次的吸水蓄能，且在此过程中气室15内的惰性气体逐渐被挤压增压；当需要进行对发电机3进行蓄能时，第二阀门均打开，使得储水腔15内的水经过第二通孔17喷入竖管2内，从而进入竖管2内的水推动螺旋轴4进行转动，当不需要调整整个装置的位置时，所有的第三阀门29均打开，使得竖管2内的水排出，当需要进行移动时，装置需要向哪一侧移动，则使得与移动方向相反侧的第三阀门29开启，这样通过排水管28向外侧排水推动整个装置移动；且在波浪冲击整个装置的过程中，排水管28向外侧排水的过程中为整个装置提供一个向上的推力，从而有效的降低整个装置上下浮动的幅度，确保其平稳工作。
28.以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于卫星导航的地形观测装置，其特征在于：包括圆盘形的浮体，浮体底面中部设有竖管，浮体顶面中部设有发电机，浮体顶面还设有蓄电池以及控制器，蓄电池电性连接发电机，蓄电池电性连接控制器，整个装置通过控制进行控制；浮体上方通过第一支架安装有卫星导航设备、信号收发器；浮体底部设有声呐采集设备和摄像机；卫星导航设备、信号收发器、声呐采集设备、摄像机分别电性连接控制器，竖管内设有与之同轴的螺旋轴，螺旋轴上端与发电机连接配合，浮体设有与竖管相通的驱动螺旋轴转动使得发电机进行蓄能的漂浮蓄能组件，竖管底部设有与之内部相通的排水推进组件，浮体整体通过排水推进组件既具有将竖管内的水排出还具有推断整个装置在海洋中进行移动。2.根据权利要求1所述的一种基于卫星导航的地形观测装置，其特征在于：所述的漂浮蓄能组件包括第一圆盘和第二圆盘，浮体分为上部的第一圆盘和下部的第二圆盘，第一圆盘与第二圆盘固定连接，第一圆盘内设有气室，第一圆盘顶部设有与气室相通的进气孔，进气孔外侧设有电动的第一阀门，进气孔向气室内充入不溶于水的惰性气体；第一圆盘底部开设竖向的第一通孔，第二圆盘顶面设有与之同轴的储水腔，储水腔与气室通过第一通孔连通，竖管上端固定连接第二圆盘底面且与之同轴，螺旋轴上端依次贯穿储水腔、第一通孔、气室固定连接发电机，螺旋轴的螺旋叶片位于竖管内，储水腔底面开设数个与竖管内部相通的第二通孔，第二通孔端部均安装有电动的第二阀门，储水腔内的水螺旋轴贯穿储水腔底面中部且与之通过密封轴承连接，浮体内设有向储水腔进水的进水蓄能组件，同时浮体外侧设有与进水蓄能组件配合的漂浮驱动组件。3.根据权利要求2所述的一种基于卫星导航的地形观测装置，其特征在于：所述的进水蓄能组件包括盲孔，第二圆盘外周开设数个呈环形均布的横向的圆柱形的盲孔，盲孔内均设有移动板，移动板与对应的盲孔内壁之间设有移动限位结构，移动板在移动限位结构的作用下只能沿对应的盲孔水平移动，移动板与盲孔内壁之间均设有横向的气囊，储水腔均开设与气囊内部相通的第三通孔，第三通孔内均安装有只能向储水腔内进水的第一单向阀，第二圆盘底部开设竖向的第四通孔，第四通孔下端均设有只能自外向气囊进水的第二单向阀，气囊与第四通孔之间通过软管连接，漂浮驱动组件与移动板连接并驱动移动板水平移动。4.根据权利要求3所述的一种基于卫星导航的地形观测装置，其特征在于：所述的漂浮驱动组件包括浮块，第一圆盘的外周设有与盲孔数量相等的截面为刀形的浮块，浮块的刀柄一侧靠近第一圆盘一侧且其下部铰接连接第一圆盘的对应侧，浮块的铰接轴均安装有扭簧，移动板外侧中部均固定安装横杆，横杆的外端与浮块之间铰接安装连杆，横杆的外周套设有圆环，圆环的外周固定连接盲孔外端内侧，浮块外侧下部均呈凹面朝上的弧形，浮块下部与海面接触配合，浮块外周固定安装软套，软套内侧固定连接浮块的外周，软套的外侧则固定连接浮体对应侧。5.根据权利要求1~4所述的一种基于卫星导航的地形观测装置，其特征在于：所述的排水推进组件包括排水孔，竖管底部外周开设数个呈环形均布的斜向的排水孔，排水孔的外侧均固定安装斜向的排水管，排水管的出水端均安装电动的第三阀门竖管下部外周固定套装配重块。

技术总结
本发明涉及海洋观测设备技术领域，具体涉及一种基于卫星导航的地形观测装置；包括圆盘形的浮体，浮体底面中部设有竖管，浮体顶面中部设有发电机，浮体顶面还设有蓄电池以及控制器，蓄电池电性连接发电机，蓄电池电性连接控制器，竖管内设有与之同轴的螺旋轴，螺旋轴上端与发电机连接配合，浮体设有与竖管相通的驱动螺旋轴转动使得发电机进行蓄能的漂浮蓄能组件，竖管底部设有与之内部相通的排水推进组件，浮体整体通过排水推进组件既具有将竖管内的水排出还具有推断整个装置在海洋中进行移动；本发明分利用发电蓄能时水的动能，无需采用额外的推进器，充分利用资源，提升整个装置的续航时长。的续航时长。的续航时长。


技术研发人员：戴卿 夏文新 王晓飞
受保护的技术使用者：洛阳职业技术学院
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/7/13