本發(fā)明涉及海底平臺，尤其是一種基于海底大地控制網(wǎng)的可回收淺海方艙。

背景技術(shù)：

上世紀(jì)80年代，美國scripps海洋研究所提出海底大地控制網(wǎng)建設(shè)構(gòu)想，因網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研發(fā)和建設(shè)費用高、技術(shù)難度大，目前僅日本、韓國和美國等少數(shù)國家有能力開展海底控制網(wǎng)的布設(shè)、施測和應(yīng)用研究工作。日本和韓國布設(shè)海底控制網(wǎng)主要用于沿岸地震的監(jiān)測，多布設(shè)在地震斷裂帶附近水域。在布網(wǎng)方案方面，日本采用了陸地大地測量的布網(wǎng)原則，即首先布設(shè)i等控制網(wǎng)點，在此基礎(chǔ)上加密形成ii等和iii等控制網(wǎng)，但在如何適應(yīng)海底環(huán)境、聲學(xué)測距特點和滿足定位精度要求的網(wǎng)點選址、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和形狀設(shè)計等方面國際上少有文獻(xiàn)；在海底大地控制網(wǎng)的建設(shè)方面，世界各國多采用gnss與聲學(xué)定位技術(shù)相結(jié)合的控制網(wǎng)測量方法，其中日本采用了海面平臺+gnss+sbl+海底beacon+海底電纜綜合觀測技術(shù)，韓國采用了gnss與水聲定位(lbl+sbl)相結(jié)合的測量技術(shù)，美國的海底網(wǎng)絡(luò)因只用于水下導(dǎo)航和監(jiān)測，海底控制網(wǎng)測量采用了gnss定位技術(shù)，以上定位技術(shù)對于解決單個控制網(wǎng)點的建設(shè)是有效的，但對于區(qū)域控制網(wǎng)建設(shè)則顯得費時費力，不利于海底控制網(wǎng)的長期運行和維護(hù)。國內(nèi)鮮有開展海底控制網(wǎng)布設(shè)、建設(shè)、觀測和維護(hù)的相關(guān)工作和文獻(xiàn)。

水下方艙是陸地方艙的拓展，是海底觀測平臺的技術(shù)形式之一。隨著海洋科學(xué)研究、海洋環(huán)境保護(hù)、海洋災(zāi)害預(yù)防應(yīng)急、海洋權(quán)益維護(hù)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對海洋環(huán)境觀測和調(diào)查技術(shù)的要求越來越高。相比于地面/海面觀測平臺和空間觀測平臺，海底觀測平臺更便于探測海洋環(huán)境系統(tǒng)的物理、化學(xué)、生物和地質(zhì)過程。與傳統(tǒng)觀測方式相比，海底觀測平臺具有原位、長期連續(xù)、不受海況和天氣影響、數(shù)據(jù)質(zhì)量高、可多要素同步觀測的技術(shù)優(yōu)勢。

20世紀(jì)末以來，世界各國紛紛開始進(jìn)行海底觀測網(wǎng)的建設(shè)，例如美國的長期生態(tài)系統(tǒng)觀測計劃leo-15、日本的arena和donet系統(tǒng)等。我國海底觀測平臺系統(tǒng)研究起步較晚，2000年后我國開始嘗試在局部海域構(gòu)建海底觀測網(wǎng)絡(luò)，如“上海海洋環(huán)境立體觀測和信息服務(wù)示范系統(tǒng)”和福建省“臺灣海峽及毗鄰海域海洋環(huán)境實時立體觀測系統(tǒng)”等，近幾年我國已將海底基觀測技術(shù)列為《國家“十二五”海洋科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》，《全國海洋觀測網(wǎng)規(guī)劃(2012-2020)》和《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點產(chǎn)品和服務(wù)指導(dǎo)目錄》。海底觀測平臺的設(shè)計研制是一個系統(tǒng)工程，研究適應(yīng)于不同海域環(huán)境和作業(yè)條件的裝備，加強(qiáng)裝備供電通信保障功能，拓展裝備監(jiān)測功能，提高裝備應(yīng)用的穩(wěn)定性和可靠性并形成高效的系統(tǒng)布放回收作業(yè)模式，是我國水下定位裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計和調(diào)查應(yīng)用的發(fā)展方向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出了一種基于海底大地控制網(wǎng)的可回收淺海方艙，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便靈活，制造和使用成本低，便于布放和回收。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于海底大地控制網(wǎng)的可回收淺海方艙，其中，包括基座、艙體和實驗儀器，艙體位于基座的上方，基座的上表面和艙體的下表面接觸，基座和艙體的中心分別設(shè)有中心孔，艙體的中心孔內(nèi)固定有實驗儀器，實驗儀器的底端穿過艙體的中心孔，位于基座的中心孔內(nèi)，且實驗儀器的底部與基座之間通過鎖鉤釋放機(jī)構(gòu)連接；

所述鎖鉤釋放機(jī)構(gòu)包括鎖鉤、鎖軸、基座銷軸和鎖鉤軸，其中鎖軸固定在實驗儀器的底部，基底銷軸和鎖鉤軸均固定在基底上，鎖鉤設(shè)置在鎖鉤軸上，鎖鉤與鎖鉤軸鉸接，鎖鉤的上端與鎖軸連接，鎖鉤的下部設(shè)置溝槽，基座銷軸設(shè)置在溝槽內(nèi)，鎖鉤與基座銷軸的配合面為斜面，鉤槽為外大內(nèi)小的喇叭口形狀，鎖鉤圍繞鎖鉤軸轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明中，所述基座與艙體均為四棱體結(jié)構(gòu)，且艙體與基座的配合面尺寸相同，艙體的四個棱面上分別固定有艙體吊柱，艙體的棱面上設(shè)有孔，艙體吊柱固定在孔內(nèi)，保證了艙體表面的連續(xù)性。

所述基座的底部固定有數(shù)個坐底支腳，坐底支腳沿基座底部的棱邊方向間隔設(shè)置，坐底支腳的頂端與基座的底面固定連接，坐底支腳的底端呈上大下小的圓錐面，并且坐底支腳的圓錐面上設(shè)有坐底緩沖孔。使坐底支腳可以較為容易地進(jìn)入海底的淤泥地質(zhì)，保證方艙在海底的穩(wěn)定性。

所述基座的底面設(shè)有有入水過流孔，基座的側(cè)面設(shè)有出水過流孔，基座的四個棱邊上分別固定有基座吊環(huán)。保證了方艙在向海底下降過程中，水流可從入水過流孔與出水過流中進(jìn)出，減小海水對方艙的浮力和沖擊力，保證方艙的下降速度以及穩(wěn)定性，并且保證方艙在海底坐底的位置精度。

本發(fā)明的有益效果：該淺海方艙結(jié)構(gòu)簡單，使用方便靈活，制造和使用成本低，便于投放和回收，并且投放位置準(zhǔn)確，方艙的斜坡式外形使其具備防拖網(wǎng)的優(yōu)點，為建立長期而穩(wěn)定的海底參考點框架體系，以及為我國水下高精度導(dǎo)航定位基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及深海資源開發(fā)和利用提供技術(shù)支撐。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的剖視圖；

圖2為本發(fā)明的立體圖；

圖3為本發(fā)明中鎖鉤釋放機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為鎖鉤與鎖軸釋放前的a-a向截面圖；

圖5為鎖鉤與鎖軸釋放后的a-a向截面圖。

圖中：1基座；2坐底緩沖孔；3鎖鉤；4出水過流孔；5入水過流孔；6坐底支腳；7基座吊環(huán)；8艙體吊柱；9艙體；10實驗儀器；11鎖軸；12基座銷軸；13鎖鉤軸。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

如圖1和圖2所示，基于海底大地控制網(wǎng)的可回收淺海方艙包括基座1和艙體9，艙體9位于基座1的上方，基座1的上表面和艙體9的下表面接觸?；?和艙體9的中心分別設(shè)有中心孔，其中艙體9的中心孔內(nèi)固定有實驗儀器10，實驗儀器10的底端穿過艙體9的中心孔，位于基座1的中心孔內(nèi)，且實驗儀器10的底部與基座1之間通過鎖鉤釋放機(jī)構(gòu)連接。

基座1與艙體9均為四棱體結(jié)構(gòu)，且艙體9與基座1的配合面尺寸相同，使得方艙在海底工作時不會被漁網(wǎng)拖曳帶走。艙體9的四個棱面上分別固定有艙體吊柱8：艙體9的棱面上設(shè)有孔，艙體吊柱8固定在孔內(nèi)，從而保證了艙體表面的連續(xù)性。

基座1的底部固定有多個坐底支腳6，坐底支腳6沿基座1底部的棱邊方向間隔設(shè)置，其作用是對海底的不平整度有較高的適應(yīng)度，不會因為海底的凸起造成方艙的傾斜。坐底支腳6的頂端與基座1的底面固定連接，坐底支腳6的底端呈上大下小的圓錐面，并且坐底支腳6的圓錐面上設(shè)有坐底緩沖孔2，使坐底支腳可以較為容易地進(jìn)入海底的淤泥地質(zhì)，保證方艙在海底的穩(wěn)定性。

基座1的底面設(shè)有有入水過流孔5，基座1的側(cè)面設(shè)有出水過流孔4，可保證方艙在向海底下降過程中，水流可從入水過流孔5與出水過流孔4中進(jìn)出，減小海水對方艙的浮力和沖擊力，保證方艙的下降速度以及穩(wěn)定性，并且保證方艙在海底坐底的位置精度。基座1的四個棱邊上分別固定有基座吊環(huán)7。

如圖3所示，鎖鉤釋放機(jī)構(gòu)包括鎖鉤3、鎖軸11、基座銷軸12和鎖鉤軸13，其中鎖軸11固定在實驗儀器10的底部，基底銷軸12和鎖鉤軸13均固定在基底1上，鎖鉤3設(shè)置在鎖鉤軸13上，鎖鉤3與鎖鉤軸13鉸接。如圖3所示的狀態(tài)，鎖軸11對鎖鉤3的上端起到限位作用，保證鎖鉤3與基座銷軸12連接的可靠性，鎖鉤3的下部設(shè)置溝槽，基座銷軸12設(shè)置在溝槽內(nèi)。鎖鉤3與基座銷軸12的配合面為斜面，并且鉤槽為外大內(nèi)小的喇叭口形狀，保證艙體9與實驗儀器10被回收時，在基座銷軸12的限位作用下，使鎖鉤3順利圍繞鎖鉤軸13做順時針轉(zhuǎn)動，使艙體9與實驗儀器10逐漸脫離基座1。

淺海方艙的正常工作階段如圖1、圖2和圖4所示，此時艙體9和實驗儀器10通過鎖鉤釋放機(jī)構(gòu)與基座1連接在一起，此時通過鎖軸11對鎖鉤3的限位作用，保證鎖鉤3與基座銷軸12連接的可靠性。當(dāng)淺海方艙完成工作以及其他原因需要回收時，通過水面發(fā)送聲學(xué)信號控制實驗儀器10上的鎖軸11轉(zhuǎn)動90°，如圖5所示，此時鎖軸11取消了對鎖鉤3的限位作用，鎖鉤3可圍繞鎖鉤軸13做順時針轉(zhuǎn)動，當(dāng)艙體9與實驗儀器10被水面的吊裝設(shè)備向水面拉動時，基座銷軸12在基座的重力作用下使鎖鉤3完成順時針的旋轉(zhuǎn)，此時，艙體9、實驗儀器10逐漸與基座1脫離，從而完成艙體9、實驗儀器10的回收。

本發(fā)明所述的基于海底大地控制網(wǎng)的可回收淺海方艙使用方法如下所述：

首先，將實驗儀器10與艙體9連接，并控制鎖軸11位于釋放后位置，然后將艙體9置于基座1上面，同時將鎖鉤3連接在基座銷軸12上，安裝完成后，控制鎖軸11位于釋放前位置；第二步，使用水面吊裝設(shè)備吊住基座1上的基座吊環(huán)，緩緩將方艙放置于海底；第三步，需回收方艙時，實驗儀器10接收到水面的控制信號，鎖軸11轉(zhuǎn)動90°，解除對鎖鉤3的限位作用，水面吊裝設(shè)備吊住艙體9上的艙體吊柱8并帶動艙體9向上運動，鎖鉤3在基座銷軸12的限位作用下順時針轉(zhuǎn)動，使鎖鉤3、艙體9、實驗儀器10可以脫離基座1，并由水面吊裝設(shè)備回收到水面，基座1留在海底。