[发明专利]一种海洋剖面监测滑缆水下机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种海洋剖面监测滑缆水下机器人，属于海洋内波探测技术领域。

背景技术

内波的海上现场观测在海洋科学研究、军事海洋学研究和海洋工程建设等领域具有重要科学意义和工程应用价值。内波一般处于海洋次中尺度，理解该尺度海洋过程的关键需求是同步观测垂直和水平空间的水体参数。为了避免检测时内波水平结构的混叠，剖面斜率必须大于0.2（Ullman，2003），这需要一种新型测量平台，在滑升斜率和水平分辨率上超越传统的拖体、锚系潜标、剖面浮标以及拖曳式CTD（温盐深传感器）。水下滑翔机虽然可长期、大角度剖面运动，但有限的速度，不适合类似内波观测处于小时/天级别时间尺度的海洋调查，无缆的设计也蕴藏了安全性的风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种海洋剖面监测滑缆水下机器人，能够套在导向缆上以上下滑动方式实现水平/垂直剖面运动，填补了深海潜水器谱系中空间运动方式的一个空白。同时，该滑缆水下机器人可解决目前海洋内波监测手段缺少中小尺度水平空间结构分辨率以及现场快速部署、动态跟踪能力的瓶颈，为海洋剖面调查其提供新的技术手段与研究方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种海洋剖面监测滑缆水下机器人，其特征在于：包括水面支持系统、导向缆和水下机器人，所述导向缆的一端系在水面支持系统上，所述水下机器人连接导向缆的另一端；所述水下机器人包括机器人主体、水平舵和尾鳍及导向缆连接装置，所述水平舵设置于机器人主体的左右两侧，所述尾鳍设置于机器人主体的后端，所述导向缆连接装置设置于机器人主体的前端。

进一步地，所述水面支持系统为水面无人船、波浪滑翔机、浮标或锚系潜标中的任意一种。

进一步地，所述导向缆连接装置包括连接环和多组并联减震单元，连接环设置于多组并联减震单元的前盖处，多组并联减震单元固定于机器人主体的前端的凹槽内。

再进一步地，所述连接环上设置有锁扣。

进一步地，所述水面支持系统与水下机器人采用无线水声通讯的数据传输。

进一步地，所述水下机器人外壳材料为聚乙烯，所述水下机器人的内部设置有环形框架，所述环形框架的中横剖面线型尺寸与水下机器人外壳线型尺寸相匹配，所述环形框架材料为不锈钢，所述环形框架上下对称设置有与水下机器人外壳线型持尺寸相匹配的不锈钢肋骨支架，所述水下机器人的内部还设置有耐压电子舱、浮力材料、海洋测量仪器和驱动舵机，所述耐压电子舱设置于环形框架的下部，所述浮力材料设置于环形框架的上部，所述海洋测量仪器设置于环形框架的后部，所述驱动舵机设置于环形框架的中部。

再进一步地，所述耐压电子舱垂直安装，所述耐压电子舱包括锂电池组、检测电路、控制板路和驱动模块，耐压电子舱的内部从下到上依次设置有锂电池组、检测电路、控制板路和驱动模块。

进一步地，所述水下机器人的顶部和底部各安装一台多普勒流速剖面仪，所述多普勒流速剖面仪的安装底座与所述环形框架连接。

再进一步地，所述多普勒流速剖面仪的安装底座与所述环形框架通过法兰盘固定连接。

本发明所达到的有益效果：

（1）本发明的一种海洋剖面监测滑缆水下机器人，在母船拖曳下，依靠水平舵升力实现剖面滑翔，也可依靠无动力浮力调节升沉运动，单台稳定在水层任意位置，或多台分层联合作业，母船快速部署，节省甲板收放缆操作，具有比拖体更优的剖面滑升性能，比无缆潜水器更高的安全性。

（2）可广泛应用于海洋剖面调查作业，既可通过母船拖曳快速部署到关心海域进行多点分层快速调查，也可固定在某一水层位置进行长期连续的海洋数据收集，测量内容包括海洋各水层的温度、盐度、海流及其它环境参量。

（3）可获得长期的海洋环境时间-空间数据序列，为科研工作者提供连续的高分辨率水平/垂向剖面数据，对于分析该布放区域的海洋环境状况尤其是内波特征的现场信息提取提供了极大的便利。

附图说明

图1是本发明中水下机器人的立体图；

图2是本发明中水下机器人的三维装配图；

图3是本发明中水下机器人的导向缆连接装置零件分解图；

图4是本发明中的系统在导向缆上分层作业的示意图。

图中附图标记的含义：

1、水下机器人， 2、导向缆，3、水面支持系统，11、机器人主体，12、水平舵，13、尾鳍，14、导向缆连接装置，141、连接环，142、弹簧，143、多组并联减震单元。

具体实施方式