一种浅海方舱水下观测装置及方法

技术领域

本发明属于水下观测技术领域，具体为一种浅海方舱水下观测装置及方法。

背景技术

海洋观测是人类研究和认知海洋的重要手段，水下观测装置是海洋观测中的重要工具，在浅海进行水下观测时，把水下观测机构下放到浅海指定深度，在水下观测机构进行观测的过程中，海底的水草或其他杂物不慎沾附在水下观测机构的观测头上时，需要对水下观测机构进行回收，操作人员对水下观测机构的观测头进行清理，然后再把水下观测机构下放到浅海的指定深度进行再次观测，影响了观测效率，存在一定的局限性。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种浅海方舱水下观测装置及方法，有效的解决了上述背景技术中不便于对水下观测机构的观测头进行清理的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种浅海方舱水下观测装置，包括水下观测机构、控制舱和传动壳，所述控制舱内设有第一转轴和第二转轴，第一转轴的底端贯穿控制舱，第一转轴和控制舱的连接处设有轴承，第一转轴的底端与水下观测机构的顶部通过卡定组件连接，第二转轴的底端和第一转轴的顶端通过阻尼传动器连接，第二转轴的顶端贯穿控制舱，第二转轴和控制舱的连接处设有轴承，第二转轴的顶端固定连接有支撑块，支撑块的顶部开设有第一凹槽，第一凹槽内设有插块，插块的底部和第一凹槽的底部内壁通过第一压缩弹簧连接，传动壳位于控制舱的上方，控制舱和传动壳通过倾斜角度控制器连接，传动壳的一侧设有转动板，转动板的一侧开设有与插块相配合的插槽，水下观测机构的两侧分别固定连接有支撑部，传动壳的两侧分别固定连接有与支撑部相配合的限位板，控制舱的一侧设有清理刷，传动壳上设有分别与转动板和清理刷相配合的同步啮合传动组件，控制舱内设有用于驱动第二转轴旋转的旋定机构。

优选的，所述阻尼传动器包括固定安装于第一转轴顶端的转盘，第二转轴的底端固定连接有固定柱，固定柱的底部开设有若干第二凹槽，第二凹槽内设有第一限位柱，第一限位柱的顶部和第二凹槽的顶部内壁通过第二压缩弹簧连接，转盘的顶部开设有若干第一限位槽，第一限位柱的底端位于对应的第一限位槽内。

优选的，所述同步啮合传动组件包括固定安装于转动板一侧的第一连接轴，第一连接轴贯穿传动壳，第一连接轴和传动壳的连接处设有轴承，清理刷的顶端固定连接有第二连接轴，第二连接轴的顶端延伸至传动壳内，第二连接轴和传动壳的连接处设有轴承，传动壳内设有转动连接的第三转轴，第一连接轴的外部套设有固定连接的第一链轮，第三转轴的一端固定连接有第二链轮，第一链轮和第二链轮通过链条连接，第二连接轴的顶端固定连接有第一锥形齿轮，第三转轴的一端固定连接有与第一锥形齿轮相啮合的第二锥形齿轮。

优选的，所述传动壳的一侧设有第一固定座，第一连接轴的一端和第一固定座固定连接，第一固定座靠近传动壳的一侧开设有若干第三凹槽，第三凹槽内设有第二限位柱，第二限位柱的一侧和第三凹槽的一侧内壁通过第三压缩弹簧连接，传动壳的一侧开设有若干第二限位槽，第二限位柱的一端位于对应的第二限位槽内。

优选的，所述传动壳内固定连接有若干支撑板，第三转轴贯穿支撑板，第三转轴和支撑板的连接处设有轴承，通过支撑板和轴承的设计，以使第三转轴和传动壳转动连接。

优选的，所述旋定机构包括固定安装于控制舱内的单轴电机，单轴电机的输出端固定连接有第三锥形齿轮，第二转轴的外部套设有固定连接的第四锥形齿轮，第三锥形齿轮和第四锥形齿轮相啮合。

优选的，所述倾斜角度控制器包括分别固定安装于传动壳两侧的支架，两个支架相靠近的一侧分别固定连接有第三连接轴，第三连接轴的一端与位于控制舱内的第一齿轮固定连接，第三连接轴和控制舱的连接处设有轴承，控制舱内固定连接有双轴电机，双轴电机的两个输出端分别固定连接有第二齿轮，第二齿轮和对应的第一齿轮相啮合。

优选的，所述卡定组件包括固定安装于第一转轴底端的第二固定座，第二固定座的底部开设有安装槽，水下观测机构的顶部固定连接有安装板，安装板位于安装槽内，安装板上开设有两个第四凹槽，第四凹槽的一侧内壁开设有限位孔，安装槽的顶部内壁开设有两个通孔，第四凹槽内设有连接板，连接板的一侧固定连接有限位块，限位块位于限位孔内，连接板贯穿通孔，且连接板的顶部与位于第二固定座顶部的活动板固定连接，活动板和第二固定座通过回弹单元连接。

优选的，所述回弹单元包括设置于活动板一侧的固定板，固定板的底部和第二固定座固定连接，活动板上开设有滑槽，滑槽内设有滑板，滑板的一侧和滑槽的一侧内壁通过拉伸弹簧连接，滑板的另一侧和固定板的一侧固定连接。

本发明还提供了一种浅海方舱水下观测方法，包括如上述所述的浅海方舱水下观测装置，包括以下步骤：

步骤一：水下观测机构在浅海进行观测时，通过旋定机构驱动第二转轴旋转，以使第一转轴驱动水下观测机构旋转，改变水下观测机构的朝向，对不同方向进行观测，通过倾斜角度控制器驱动控制舱相对传动壳旋转，改变控制舱的倾斜角度，以使水下观测机构的倾斜角度进行改变，调节水下观测机构的观测角度；

步骤二：当水下观测机构的观测头上沾附水草或杂物时，通过倾斜角度控制器驱动控制舱相对传动壳旋转，以使水下观测机构的观测头朝上，支撑部和限位板的底端相接触，通过限位板限位支撑部和水下观测机构的位置，避免水下观测机构相对控制舱旋转，以使水下观测机构的观测头始终朝上；

步骤三：控制舱旋转的过程中，第二转轴驱动支撑块和插块同步旋转，插块与转动板的一侧相接触，第一压缩弹簧处于压缩状态，当水下观测机构上的观测头朝上时，插块移动至插槽的一侧，第一压缩弹簧驱动插块移动，以使插块的一端插入插槽内；

步骤四：旋定机构驱动第二转轴旋转，限位板限位支撑部和水下观测机构的位置，以使水下观测机构、第一转轴和转盘静止不动，第二转轴驱动固定柱相对转盘旋转，第二转轴同时驱动支撑块旋转，支撑块通过插块驱动转动板旋转，转动板通过同步啮合传动组件驱动清理刷旋转，以使清理刷旋转至观测头的顶部，通过清理刷对水下观测机构的观测头进行清理；

步骤五：水下观测机构的观测头清理完毕后，倾斜角度控制器驱动控制舱相对传动壳反向旋转，以使限位板不再与支撑部相接触，解除对水下观测机构位置的限定，旋定机构驱动第二转轴旋转，固定柱通过第一限位柱驱动转盘和第一转轴同步旋转，以使水下观测机构上的观测头再次朝向预设的观测位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

水下观测机构在浅海进行观测时，通过旋定机构驱动第二转轴旋转，以使第一转轴驱动水下观测机构旋转，改变水下观测机构的朝向，对不同方向进行观测，通过倾斜角度控制器驱动控制舱相对传动壳旋转，改变控制舱的倾斜角度，以使水下观测机构的倾斜角度进行改变，调节水下观测机构的观测角度，当水下观测机构的观测头上沾附水草或杂物时，通过倾斜角度控制器驱动控制舱相对传动壳旋转，以使水下观测机构的观测头朝上，支撑部和限位板的底端相接触，通过限位板限位支撑部和水下观测机构的位置，避免水下观测机构相对控制舱旋转，以使水下观测机构的观测头始终朝上，控制舱旋转的过程中，第二转轴驱动支撑块和插块同步旋转，插块与转动板的一侧相接触，第一压缩弹簧处于压缩状态，当水下观测机构上的观测头朝上时，插块移动至插槽的一侧，第一压缩弹簧驱动插块移动，以使插块的一端插入插槽内，旋定机构驱动第二转轴旋转，限位板限位支撑部和水下观测机构的位置，以使水下观测机构、第一转轴和转盘静止不动，第二转轴驱动固定柱相对转盘旋转，第二转轴同时驱动支撑块旋转，支撑块通过插块驱动转动板旋转，转动板通过同步啮合传动组件驱动清理刷旋转，以使清理刷旋转至观测头的顶部，通过清理刷对水下观测机构的观测头进行清理，水下观测机构的观测头清理完毕后，倾斜角度控制器驱动控制舱相对传动壳反向旋转，以使限位板不再与支撑部相接触，解除对水下观测机构位置的限定，旋定机构驱动第二转轴旋转，固定柱通过第一限位柱驱动转盘和第一转轴同步旋转，以使水下观测机构上的观测头再次朝向预设的观测位置，不需要重新回收水下观测机构，即可对水下观测机构上的观测头进行清理，提高了观测效率；

支撑块通过插块驱动转动板旋转时，转动板通过第一连接轴驱动第一链轮旋转，第一连接轴同时驱动第一固定座旋转，第二限位柱脱离对应的第二限位槽，第三压缩弹簧处于压缩状态，第一链轮通过链条驱动第二链轮旋转，第二链轮通过第三转轴驱动第二锥形齿轮旋转，第二锥形齿轮通过第一锥形齿轮驱动第二连接轴和清理刷旋转，当插块脱离插槽后，第二限位柱插入对应的第二限位槽内，通过第二限位柱和第二限位槽的配合，减少第一连接轴、第一固定座和转动板因非人为因素转动的可能，以使插块的一端再次旋转至转动板的一侧时，插块能够对准插槽；

通过单轴电机驱动第三锥形齿轮旋转，第三锥形齿轮通过第四锥形齿轮驱动第二转轴旋转，双轴电机驱动第二齿轮旋转，第二齿轮围绕第一齿轮旋转，以使控制舱相对第一齿轮和第三连接轴旋转，改变控制舱和水下观测机构的倾斜角度；

操作人员驱动活动板移动，减少滑板位于滑槽内的长度，拉伸弹簧处于拉伸状态，以使连接板驱动限位块脱离限位孔，解除对安装板位置的限定，以使安装板可以相对安装槽下移，操作人员驱动水下观测机构下移，以使安装板脱离安装槽，且连接板的底端和限位块从第四凹槽内脱离出来，即可完成水下观测机构的拆除，需要安装水下观测机构时，操作人员驱动水下观测机构移动，以使安装板插入安装槽内，且连接板的底端插入第四凹槽内，限位块移动至限位孔的一侧，停止拉动活动板，拉伸弹簧驱动活动板移动，增加滑板位于滑槽内的长度，以使连接板驱动限位块插入限位孔内，限位安装板的位置，避免安装板脱离安装槽，即可完成水下观测机构的安装。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1为本发明整体的结构示意图；

图2为本发明传动壳剖切的结构示意图；

图3为本发明图2中A处的局部放大示意图；

图4为本发明第一固定座的结构示意图；

图5为本发明控制舱剖切的结构示意图；

图6为本发明第二固定座剖切的结构示意图；

图7为本发明阻尼传动器拆分的结构示意图；

图8为本发明支撑块和插块拆分的结构示意图。

图中：1、水下观测机构；2、控制舱；3、传动壳；4、第一转轴；5、第二转轴；6、支撑块；7、第一凹槽；8、插块；9、第一压缩弹簧；10、转动板；11、插槽；12、第一连接轴；13、第二连接轴；14、清理刷；15、支撑部；16、限位板；17、转盘；18、固定柱；19、第二凹槽；20、第一限位柱；21、第一限位槽；22、第二压缩弹簧；23、第一固定座；24、第三凹槽；25、第二限位柱；26、第三压缩弹簧；27、第二限位槽；28、第一链轮；29、第三转轴；30、第二链轮；31、链条；32、第一锥形齿轮；33、第二锥形齿轮；34、支撑板；35、单轴电机；36、第三锥形齿轮；37、第四锥形齿轮；38、支架；39、第三连接轴；40、第一齿轮；41、双轴电机；42、第二齿轮；43、通孔；44、第二固定座；45、安装槽；46、安装板；47、第四凹槽；48、限位孔；49、连接板；50、限位块；51、活动板；52、固定板；53、滑槽；54、滑板；55、拉伸弹簧。

具体实施方式

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。

实施例一，由图1至图8给出，本发明包括水下观测机构1、控制舱2和传动壳3，控制舱2内设有第一转轴4和第二转轴5，第一转轴4的底端贯穿控制舱2，第一转轴4和控制舱2的连接处设有轴承，第一转轴4的底端与水下观测机构1的顶部通过卡定组件连接，第二转轴5的底端和第一转轴4的顶端通过阻尼传动器连接，第二转轴5的顶端贯穿控制舱2，第二转轴5和控制舱2的连接处设有轴承，第二转轴5的顶端固定连接有支撑块6，支撑块6的顶部开设有第一凹槽7，第一凹槽7内设有插块8，插块8的底部和第一凹槽7的底部内壁通过第一压缩弹簧9连接，传动壳3位于控制舱2的上方，控制舱2和传动壳3通过倾斜角度控制器连接，传动壳3的一侧设有转动板10，转动板10的一侧开设有与插块8相配合的插槽11，水下观测机构1的两侧分别固定连接有支撑部15，传动壳3的两侧分别固定连接有与支撑部15相配合的限位板16，控制舱2的一侧设有清理刷14，传动壳3上设有分别与转动板10和清理刷14相配合的同步啮合传动组件，控制舱2内设有用于驱动第二转轴5旋转的旋定机构。

实施例二，在实施例一的基础上，由图5和图7给出，阻尼传动器包括固定安装于第一转轴4顶端的转盘17，第二转轴5的底端固定连接有固定柱18，固定柱18的底部开设有若干第二凹槽19，第二凹槽19内设有第一限位柱20，第一限位柱20的顶部和第二凹槽19的顶部内壁通过第二压缩弹簧22连接，转盘17的顶部开设有若干第一限位槽21，第一限位柱20的底端位于对应的第一限位槽21内；

控制舱2旋转的过程中，第二转轴5驱动支撑块6和插块8同步旋转，插块8与转动板10的一侧相接触，第一压缩弹簧9处于压缩状态，当水下观测机构1上的观测头朝上时，插块8移动至插槽11的一侧，第一压缩弹簧9驱动插块8移动，以使插块8的一端插入插槽11内，旋定机构驱动第二转轴5旋转，限位板16限位支撑部15和水下观测机构1的位置，以使水下观测机构1、第一转轴4和转盘17静止不动，第二转轴5驱动固定柱18相对转盘17旋转，第二转轴5同时驱动支撑块6旋转，支撑块6通过插块8驱动转动板10旋转，转动板10通过同步啮合传动组件驱动清理刷14旋转，以使清理刷14旋转至观测头的顶部，通过清理刷14对水下观测机构1的观测头进行清理。

实施例三，在实施例一的基础上，由图1、图2、图3和图4给出，同步啮合传动组件包括固定安装于转动板10一侧的第一连接轴12，第一连接轴12贯穿传动壳3，第一连接轴12和传动壳3的连接处设有轴承，清理刷14的顶端固定连接有第二连接轴13，第二连接轴13的顶端延伸至传动壳3内，第二连接轴13和传动壳3的连接处设有轴承，传动壳3内设有转动连接的第三转轴29，第一连接轴12的外部套设有固定连接的第一链轮28，第三转轴29的一端固定连接有第二链轮30，第一链轮28和第二链轮30通过链条31连接，第二连接轴13的顶端固定连接有第一锥形齿轮32，第三转轴29的一端固定连接有与第一锥形齿轮32相啮合的第二锥形齿轮33，传动壳3的一侧设有第一固定座23，第一连接轴12的一端和第一固定座23固定连接，第一固定座23靠近传动壳3的一侧开设有若干第三凹槽24，第三凹槽24内设有第二限位柱25，第二限位柱25的一侧和第三凹槽24的一侧内壁通过第三压缩弹簧26连接，传动壳3的一侧开设有若干第二限位槽27，第二限位柱25的一端位于对应的第二限位槽27内，传动壳3内固定连接有若干支撑板34，第三转轴29贯穿支撑板34，第三转轴29和支撑板34的连接处设有轴承，通过支撑板34和轴承的设计，以使第三转轴29和传动壳3转动连接；

支撑块6通过插块8驱动转动板10旋转时，转动板10通过第一连接轴12驱动第一链轮28旋转，第一连接轴12同时驱动第一固定座23旋转，第二限位柱25脱离对应的第二限位槽27，第三压缩弹簧26处于压缩状态，第一链轮28通过链条31驱动第二链轮30旋转，第二链轮30通过第三转轴29驱动第二锥形齿轮33旋转，第二锥形齿轮33通过第一锥形齿轮32驱动第二连接轴13和清理刷14旋转，当插块8脱离插槽11后，第二限位柱25插入对应的第二限位槽27内，通过第二限位柱25和第二限位槽27的配合，减少第一连接轴12、第一固定座23和转动板10因非人为因素转动的可能，以使插块8的一端再次旋转至转动板10的一侧时，插块8能够对准插槽11。

实施例四，在实施例一的基础上，由图1、图2和图5给出，旋定机构包括固定安装于控制舱2内的单轴电机35，单轴电机35的输出端固定连接有第三锥形齿轮36，第二转轴5的外部套设有固定连接的第四锥形齿轮37，第三锥形齿轮36和第四锥形齿轮37相啮合，倾斜角度控制器包括分别固定安装于传动壳3两侧的支架38，两个支架38相靠近的一侧分别固定连接有第三连接轴39，第三连接轴39的一端与位于控制舱2内的第一齿轮40固定连接，第三连接轴39和控制舱2的连接处设有轴承，控制舱2内固定连接有双轴电机41，双轴电机41的两个输出端分别固定连接有第二齿轮42，第二齿轮42和对应的第一齿轮40相啮合；

通过单轴电机35驱动第三锥形齿轮36旋转，第三锥形齿轮36通过第四锥形齿轮37驱动第二转轴5旋转，双轴电机41驱动第二齿轮42旋转，第二齿轮42围绕第一齿轮40旋转，以使控制舱2相对第一齿轮40和第三连接轴39旋转，改变控制舱2和水下观测机构1的倾斜角度。

实施例五，在实施例一的基础上，由图5和图6给出，卡定组件包括固定安装于第一转轴4底端的第二固定座44，第二固定座44的底部开设有安装槽45，水下观测机构1的顶部固定连接有安装板46，安装板46位于安装槽45内，安装板46上开设有两个第四凹槽47，第四凹槽47的一侧内壁开设有限位孔48，安装槽45的顶部内壁开设有两个通孔43，第四凹槽47内设有连接板49，连接板49的一侧固定连接有限位块50，限位块50位于限位孔48内，连接板49贯穿通孔43，且连接板49的顶部与位于第二固定座44顶部的活动板51固定连接，活动板51和第二固定座44通过回弹单元连接，回弹单元包括设置于活动板51一侧的固定板52，固定板52的底部和第二固定座44固定连接，活动板51上开设有滑槽53，滑槽53内设有滑板54，滑板54的一侧和滑槽53的一侧内壁通过拉伸弹簧55连接，滑板54的另一侧和固定板52的一侧固定连接；

操作人员驱动活动板51移动，减少滑板54位于滑槽53内的长度，拉伸弹簧55处于拉伸状态，以使连接板49驱动限位块50脱离限位孔48，解除对安装板46位置的限定，以使安装板46可以相对安装槽45下移，操作人员驱动水下观测机构1下移，以使安装板46脱离安装槽45，且连接板49的底端和限位块50从第四凹槽47内脱离出来，即可完成水下观测机构1的拆除，需要安装水下观测机构1时，操作人员驱动水下观测机构1移动，以使安装板46插入安装槽45内，且连接板49的底端插入第四凹槽47内，限位块50移动至限位孔48的一侧，停止拉动活动板51，拉伸弹簧55驱动活动板51移动，增加滑板54位于滑槽53内的长度，以使连接板49驱动限位块50插入限位孔48内，限位安装板46的位置，避免安装板46脱离安装槽45，即可完成水下观测机构1的安装。

本实施例的一种浅海方舱水下观测方法，包括如上述的浅海方舱水下观测装置，包括以下步骤：

步骤一：水下观测机构1在浅海进行观测时，通过旋定机构驱动第二转轴5旋转，以使第一转轴4驱动水下观测机构1旋转，改变水下观测机构1的朝向，对不同方向进行观测，通过倾斜角度控制器驱动控制舱2相对传动壳3旋转，改变控制舱2的倾斜角度，以使水下观测机构1的倾斜角度进行改变，调节水下观测机构1的观测角度；

步骤二：当水下观测机构1的观测头上沾附水草或杂物时，通过倾斜角度控制器驱动控制舱2相对传动壳3旋转，以使水下观测机构1的观测头朝上，支撑部15和限位板16的底端相接触，通过限位板16限位支撑部15和水下观测机构1的位置，避免水下观测机构1相对控制舱2旋转，以使水下观测机构1的观测头始终朝上；

步骤三：控制舱2旋转的过程中，第二转轴5驱动支撑块6和插块8同步旋转，插块8与转动板10的一侧相接触，第一压缩弹簧9处于压缩状态，当水下观测机构1上的观测头朝上时，插块8移动至插槽11的一侧，第一压缩弹簧9驱动插块8移动，以使插块8的一端插入插槽11内；

步骤四：旋定机构驱动第二转轴5旋转，限位板16限位支撑部15和水下观测机构1的位置，以使水下观测机构1、第一转轴4和转盘17静止不动，第二转轴5驱动固定柱18相对转盘17旋转，第二转轴5同时驱动支撑块6旋转，支撑块6通过插块8驱动转动板10旋转，转动板10通过同步啮合传动组件驱动清理刷14旋转，以使清理刷14旋转至观测头的顶部，通过清理刷14对水下观测机构1的观测头进行清理；

步骤五：水下观测机构1的观测头清理完毕后，倾斜角度控制器驱动控制舱2相对传动壳3反向旋转，以使限位板16不再与支撑部15相接触，解除对水下观测机构1位置的限定，旋定机构驱动第二转轴5旋转，固定柱18通过第一限位柱20驱动转盘17和第一转轴4同步旋转，以使水下观测机构1上的观测头再次朝向预设的观测位置。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。