一种浅海自浮式声学释放器及回收方法
技术领域
本发明属于海洋仪器
技术领域
，具体涉及一种浅海自浮式声学释放器及回收方法，可实现坐底式海洋仪器系统平台的安全可靠回收，主要应用于各类浅海坐底式海洋科考、海底工程等仪器设备平台的回收，特别适用于重型海洋仪器平台系统的回收。背景技术
随着国家海洋强国战略的加速推进以及应对海洋战略资源博弈的需要，海洋工程作业活动随之急剧增多，布放于海底的海洋环境监测系统、潜标平台系统等海洋仪器设备平台大量增加，而这些海洋仪器设备平台的回收都离不开声学释放器的应用，因此市场需求巨大。
声学释放器作为一种紧凑的、利用微控制器控制的高可靠水声系统，可通过一对应答换能器进行通讯，控制释放机构，实现海洋设备回收。
针对浅海坐底式的海洋仪器平台，一般采用浮球系着缆绳连接平台的方式布放，浮球长期漂浮在水面上，但这种方式极易被过往船只拉拽，可能发生缆绳断裂、坐底海洋仪器的位置偏移、设备损坏、数据丢失等情况，甚至无法回收仪器设备，同时悬浮飘动的缆绳在一定程度上影响到探测设备的精度，而且极有可能被别有目的的人员回收，导致仪器设备、海洋数据等丢失，造成重大损失。
基于上述问题，自浮式的声学释放器应用而生，但现有产品整体结构普遍采用分体式布置设计，导致结构复杂，体积过大，甚至影响海洋仪器设备的测量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种浅海自浮式声学释放器及回收方法，主要解决浅海范围内，漂浮布放方式易受外部因素影响出现坐底海洋仪器设备的损坏、丢失等问题，以及现有自浮式释放器整体结构复杂，体积过大等问题。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。一种浅海自浮式声学释放器，包括主控单元、浮体、绳仓筒、绳仓芯筒、缆绳、吊环和锁紧连接盖；所述主控单元安装在浮体上，浮体放置在绳仓筒上方；所述缆绳均匀盘绕在绳仓筒内，缆绳一端与浮体连接，另一端与安装在锁紧连接盖的吊环连接；所述的锁紧连接盖与绳仓芯筒固定在绳仓筒下方；主控单元通过安装在其下方的释放机构将锁紧连接盖锁紧，从而将各个组件集成为一体，锁紧连接盖下端用于连接海洋仪器设备平台框架；
所述主控单元包括控制电路板、电池组、电子舱、应答换能器和释放机构；所述控制电路板、电池组置于电子舱内部，控制电路板固定于应答换能器壳体上，电池组固定于控制电路板背面；所述应答换能器安装于电子舱上方，采用密封圈密封；所述释放机构固定于电子舱下方，采用密封圈密封。
作为优选，所述缆绳采用高强度凯夫拉绳。
更进一步的，所述释放机构包括驱动电机、安装架、联轴器、梯形丝杠、丝杠螺母、轴承、锁紧杆、法兰盖、升降环、球状滚珠、星形密封圈和限位开关，所述驱动电机通过安装架固定在法兰盖上，驱动电机输出轴通过联轴器与梯形丝杠连接，梯形丝杠下端安装轴承，装于锁紧杆内，而锁紧杆固定在法兰盖上。所述梯形丝杠与丝杠螺母旋转连接，丝杠螺母固定于升降环上端。所述球状滚珠嵌于锁紧杆顶部圆孔内，介于锁紧杆与升降环之间，可在升降环的带动上自由滚动，释放机构通过控制球状滚珠位置实现对锁紧连接盖锁紧与释放。所述限位开关用于限制升降环的运动空间，并反馈至控制电路板，控制驱动电机运转。所述星形密封圈用于法兰盖与升降环、升降环与锁紧杆之间的运动密封。
本发明同时提出了一种浅海自浮式声学释放器的回收方法，该方法包括如下步骤：
1、应答换能器接收到甲板系统释放的声学信号后，将声信号转化为电信号；
2、控制电路板对信号进行放大、滤波、检测，确认信号后对驱动电机上电；
3、驱动电机上电后带动梯形丝杠旋转，安装在升降环上的丝杠螺母由于旋转自由度受到约束，故将旋转运动转化为升降环的直线运动；随着升降环收缩至电子舱内，部分嵌入锁紧连接盖沟槽内的球状滚珠随之向外侧运动，进入升降环顶端凹槽内，此时球状滚珠失去对锁紧连接盖锁紧作用，实现对锁紧连接盖的释放；
4、当释放机构与锁紧连接盖脱离后，主控单元在浮体大浮力作用下，脱离绳仓筒迅速上浮，而埋藏在绳仓筒内的缆绳也随之迅速抽出，直至浮体浮出水面；
5、水面搜索人员发现浮体后，将浮体打捞出水，并将与浮体连接的缆绳固定于船载绞车，通过船载绞车缓缓将海洋仪器平台框架拉拽至水面，并在船载起重设备的配合下完成平台系统回收。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
1)本发明适用于浅海范围内坐底式海洋仪器设备平台，可大大减少浮体、缆绳等对平台测量设备工作的干扰，同时也可避免因外部因素导致的海洋仪器设备平台损坏、丢失等情况的发生，大大提高各类坐底式平台海洋数据的准确、安全、可靠；
2)本发明采取一体化设计，整体结构紧凑，将浮体、主控单元、缆绳、释放机构等部件高度集成，解决了现有自浮式释放器整体结构复杂，体积过大等问题，同时避免对平台海洋仪器测量的干扰。
3)对释放机构进行创新性设计，采用活塞式结构—升降环伸缩的方式进行锁紧与释放，该结构紧凑可靠，可借助外界海水压力帮助升降环的收缩释放，减小释放时驱动电机的启动扭矩，同时降低沙石等杂质对升降环收缩释放的影响，提高释放的可靠性。
附图说明
图1为本发明浅海自浮式声学释放器整体结构剖面图；
图2为本发明浅海自浮式声学释放器释放机构结构剖面图；
图3为本发明浅海自浮式声学释放器布放图；
图4为本发明浅海自浮式声学释放器回收图。
图中：1—主控单元、2—浮体、3—绳仓筒、4—绳仓芯筒、5—缆绳、6—吊环、7—锁紧连接盖、8—控制电路板、9—电池组、10—电子舱、11—应答换能器、12—释放机构、13—驱动电机、14—安装架、15—联轴器、16—梯形丝杠、17—丝杠螺母、18—轴承、19—锁紧杆、20—法兰盖、21—升降环、22—球状滚珠、23—星形密封圈、24—限位开关，25—平台框架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作详细说明：
如图1，所述的浅海自浮式声学释放器采取一体化结构设计，由主控单元1、浮体2、绳仓筒3、绳仓芯筒4、缆绳5、吊环6、锁紧连接盖7等组成。所述方案中，主控单元1安装在浮体2上，浮体2放置在绳仓筒3上方；所述缆绳5采用高强度凯夫拉绳，均匀盘绕在绳仓筒3内，缆绳5一端与浮体2连接，另一端与安装在锁紧连接盖7的吊环6连接；所述的锁紧连接盖7与绳仓芯筒4固定在绳仓筒3下方；主控单元1通过安装在其下方的释放机构12将锁紧连接盖7锁紧，从而将各个组件集成为一体，锁紧连接盖7下端可连接海洋仪器设备平台框架25。
所述方案中，主控单元1包括控制电路板8、电池组9、电子舱10、应答换能器11、释放机构12；所述控制电路板8、电池组9置于电子舱10内部，控制电路板8固定于应答换能器11壳体上，电池组9固定于控制电路板8背面；所述应答换能器11安装于电子舱10上方，采用密封圈密封；所述释放机构12固定于电子舱10下方，采用密封圈密封。
如图2，所述释放机构12由驱动电机13、安装架14、联轴器15、梯形丝杠16、丝杠螺母17、轴承18、锁紧杆19、法兰盖20、升降环21、球状滚珠22、星形密封圈23、限位开关24等组成；所述驱动电机13通过安装架14固定在法兰盖20上，驱动电机13输出轴通过联轴器15与梯形丝杠16连接，梯形丝杠16下端安装滚动轴承18，装于锁紧杆19内，而锁紧杆19固定在法兰盖20上；所述梯形丝杠16与丝杠螺母17旋转连接，丝杠螺母17固定于升降环21上端；所述球状滚珠22嵌于锁紧杆19顶部圆孔内，介于锁紧杆19与升降环21之间，可在升降环21的带动上自由滚动，释放机构12通过控制球状滚珠22位置实现对锁紧连接盖7锁紧与释放；所述星形密封圈23用于法兰盖20与升降环21、升降环21与锁紧杆19之间的运动密封；所述限位开关24可限制升降环21的运动空间，并反馈至控制电路板8，控制电机运转。
上述浅海自浮式声学释放器的工作原理及布放回收方法，包括以下步骤：
1)在海洋仪器设备平台系统布放时，为避免对海洋仪器设备的干扰，一般浅海自浮式声学释放器布置在平台系统一侧，声学释放器锁紧连接盖7与平台框架25固定连接，释放机构12呈锁紧状态；
2)当平台海洋仪器设备完成布置，并通过检测后，浅海自浮式声学释放器随平台系统一同沉入海底，完成坐底布放，如图3所示；
3)当海洋仪器平台工作一段时间后，需要回收时，甲板系统向自浮式声学释应答换能器11发送唤醒信号；
4)自浮式声学释放器确认信号完成唤醒后，向甲板单元反馈信号；
5)甲板系统确认信号后，向自浮式声学释应答换能器11发送释放信号，应答换能器11声信号转化为电信号并输入控制电路板8，控制电路板8并对信号进行放大、滤波、检测后，对释放机构12驱动电机13上电；
6)驱动电机13上电后带动梯形丝杠16旋转，安装在升降环21上的丝杠螺母17由于旋转自由度受到约束，故将丝杠螺母17的旋转运动转化为直线运行，从而带动升降环21收缩至电子舱10内，部分嵌入锁紧连接盖7沟槽内的球状滚珠22随之向外侧滚动至升降环21顶端凹槽内，此时球状滚珠22失去对锁紧连接盖7锁紧作用，完成释放；
7)当主控单元1释放锁紧连接盖7后，主控单元1在浮体2大浮力作用下，迅速上浮，而一端固定在浮体2上的缆绳5也随之迅速从绳仓筒3内抽出，直至浮体2浮出水面，如图4所示；
8)水面搜索人员发现浮体2后，将浮体2打捞出水，并将与浮体2连接的缆绳5固定于船载绞车，通过船载绞车缓缓将海洋仪器平台拉拽出水面后，在船载起重设备的配合下完成平台系统回收。
可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
