一种应用于潜标的水下力学及姿态监测系统

技术领域

本发明涉及海洋技术领域，尤其是涉及一种应用于潜标的水下力学及姿态监测系统。

背景技术

潜标是一种通过系留缆索将各类仪器、设备串接起来，锚泊在指定的站位，实现对海洋水下环境进行长期定点多参数剖面观测的装置。在潮汐、波浪及水流作用下，潜标系留缆索可能会承受较大的载荷，布放在系留缆索上的仪器也会产生较大摆动及偏转，从而可能引起系留缆索失效并可能影响仪器的正常运转。

为保障潜标及其所搭载海洋仪器在水下工作的可靠性，现有技术中，通常会在潜标中配置姿态传感器，从而采集潜标的水下姿态，但是随着潜标的结构复杂化，搭载的传感器或者仪表越来越丰富，潜标的下潜深度越来越深，仅仅依赖于姿态传感器难以提供足够的数据以提高潜标的可靠性。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种应用于潜标的水下力学及姿态监测系统，在仪器包的两端设置了拉力传感器，监测仪器包及各段系留缆索在水下的受拉状态，结合在各层位仪器包上安装姿态传感器，监测潜标系留缆索、各层位仪器包及其搭载的水下传感器等在水下的倾角、扭转等姿态，能在复杂海洋环境下监测潜标仪器包、系留缆索等核心部件在水下的倾角、扭转、拉力等关键参数变化，以不断优化改进潜标设计，提高潜标及其所搭载海洋环境传感器在水下的可靠性。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种应用于潜标的水下力学及姿态监测系统，包括浮球组、沉底重块，以及设于浮球组和沉底重块之间的潜标主体，所述潜标主体包括依次连接的多个仪器包，各相邻仪器包之间，以及仪器包与浮球组之间、仪器包和沉底重块之间均通过系留缆索连接，所述仪器包上设有姿态传感器，所述仪器包和系留缆索的连接处设有拉力传感器。

所述仪器包共设有两个，从上之下分别为第一仪器包和第二仪器包。

所述仪器包内设有温盐深传感器和单点海流计。

一个仪器包内温盐深传感器和单点海流计均分别为1个。

所述浮球组包括两个串联的浮球。

所述两个浮球通过系留缆索连接。

所述相邻仪器包之间的系留缆索的长度为5米。

所述仪器包与沉底重块之间的系留缆索的长度为5米。

所述沉底重块为水泥块。

所述沉底重块的质量为1吨。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：在仪器包的两端设置了拉力传感器，监测仪器包及各段系留缆索在水下的受拉状态，结合在各层位仪器包上安装姿态传感器，监测潜标系留缆索、各层位仪器包及其搭载的水下传感器等在水下的倾角、扭转等姿态，能在复杂海洋环境下监测潜标仪器包、系留缆索等核心部件在水下的倾角、扭转、拉力等关键参数变化，以不断优化改进潜标设计，提高潜标及其所搭载海洋环境传感器在水下的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为浮球组的示意图；

图3为第一仪器包的示意图；

图4为沉底重块的示意图；

其中：1、第一系留缆索，2、浮球固定凸耳，3、浮球组，4、第二系留缆索，5、传感器固定凸耳，6、第一拉力传感器，7、第一仪器包，8、第一姿态传感器，9、第二拉力传感器，10、第三系留缆索，11、第三拉力传感器，12、第二仪器包，13、第二姿态传感器，14、第四拉力传感器，15、第四系留缆索，16、重块固定环，17、沉底重块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种应用于潜标的水下力学及姿态监测系统，如图1所示，包括浮球组3、沉底重块17，以及设于浮球组3和沉底重块17之间的潜标主体，潜标主体包括依次连接的多个仪器包，各相邻仪器包之间，以及仪器包与浮球组3之间、仪器包和沉底重块17之间均通过系留缆索连接，仪器包上设有姿态传感器，仪器包和系留缆索的连接处设有拉力传感器。

在仪器包的两端设置了拉力传感器，监测仪器包及各段系留缆索在水下的受拉状态，结合在各层位仪器包上安装姿态传感器，监测潜标系留缆索、各层位仪器包及其搭载的水下传感器等在水下的倾角、扭转等姿态，能在复杂海洋环境下监测潜标仪器包、系留缆索等核心部件在水下的倾角、扭转、拉力等关键参数变化，以不断优化改进潜标设计，提高潜标及其所搭载海洋环境传感器在水下的可靠性。

仪器包共设有两个，从上之下分别为第一仪器包7和第二仪器包12，第一仪器包7和浮球组3之间的为第二系留缆索4，第一仪器包7和第二仪器包12之间的为第三系留缆索10，第二仪器包12和沉底重块17之间的为第四系留缆索15，第一仪器包7上下两端的分别为第一拉力传感器6和第二拉力传感器9，第二仪器包12两端的分别为第三拉力传感器11和第四拉力传感器14.

仪器包内设有温盐深传感器和单点海流计，一个仪器包内温盐深传感器和单点海流计均分别为1个。

浮球组3包括两个串联的浮球，两个浮球通过第一系留缆索1连接。

相邻仪器包之间的系留缆索的长度为5米，仪器包与沉底重块17之间的系留缆索的长度为5米。

沉底重块17为水泥块，本实施例中，沉底重块17的质量为1吨。

本申请的应用过程如下：

(1)在码头准备好所有零部件、安装工具等，检查各浮球、各系留缆索、各仪器包、各传感器、沉底重块等在内所有零部件状况，确保其外观无损伤。

(2)分别测试各拉力传感器、各姿态传感器、温盐深传感器、单点海流计等在内的仪器设备，确保下水前各仪器性能正常，供电、通信、采集及存储数据正常。

(3)各浮球两端均安置有浮球连接环，将第一系留缆索1串接各浮球的浮球连接环，用以连接浮球。

(4)将1台温盐深传感器、1台单点海流计、第一姿态传感器8等安装在第一仪器包7的合适位置。将第一拉力传感器6、第二拉力传感器9分别安装在第一仪器包7两端。

(5)将1台温盐深传感器、1台单点海流计、第二姿态传感器13等安装在第二仪器包12的合适位置，将第三拉力传感器11、第四拉力传感器14分别安装在第二仪器包12两端。

(6)通过第二系留缆索4连接浮球组3一端的浮球连接环及第一拉力传感器的传感器固定凸耳5，通过第三系留缆索10连接第二拉力传感器9一端的传感器固定凸耳及第三拉力传感器一端的传感器固定凸耳。

(7)通过第四系留缆索15连接第四拉力传感器14一端的传感器固定凸耳及沉底重块17一端的重块固定环16。

(8)整套装置组装完成。

(9)在码头测试整套系统，确保装置包括拉力传感器、姿态传感器、温盐深传感器、单点海流计等在内的仪器供电、通信、数据采集、存储等一切正常。

(10)将装置起吊上施工船，施工船将其布放下水。

(11)作业完成，船只撤离。