一种用于水体剖面观测的单边锚浮标及方法

本发明涉及一种单边锚浮标，具体为一种用于水体剖面观测的单边锚浮标及方法，属于水上设备。

背景技术：

1、海洋观测是海洋科学研究的基础，海洋科学的发展更是依赖于海洋观测技术的进步。海洋观测数据获得的多少和数据类型的丰富度是海洋科学研究取得开创性成果的前提和基础。海洋水体剖面观测技术是海洋观测技术的一种重要分支，其重要意义随着海洋科学本身的发展越显突出，水体剖面参数数据的实时获取更是受到空前的关注。

2、目前，海洋水体剖面数据的获取主要依靠锚定式和移动式两种方式开展，前者主要以锚定式浮标或水下绞车为载体，后者主要以移动式滑翔机和argo浮标为代表。在近海环境中，由于其水深和人类活动等特殊性，主要依托锚定式浮标或水下绞车载体的剖面观测技术居多。例如目前较为典型的剖面观测技术是通过三锚式系泊结构的浮标技术，通过三套锚系将浮标体锚泊固定，这样就可以再中间主浮标体的正下方形成一个真空区域，很好的解决了剖面设备下放过程中与锚系的缠绕问题。

3、如现有专利申请号：200710116233.8的专利文件提供的浮标三锚系留装置及其布放回收方法。

4、但是上述技术在使用过程中，存在一个很大的缺点：由于多个锚系的存在，导致锚系复杂性进而造成布放和回收过程工程量巨大，需要多条船协作完成，使用成本高，并且不同的锚系在海流的作用下，可能缠绕在一起，导致回收困难，并存在很大的安全隐患。

技术实现思路

1、为解决以上问题，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于水体剖面观测的单边锚浮标及方法，包括主浮标，主浮标一侧设置有副锚系、副浮标和主锚系，所述副锚系安装于主浮标与副浮标之间，副锚系避免主浮标与副浮标发生碰撞，副浮标作为一个独立运行的定位警示系统在主浮标故障时保证单边锚结构正常运行，所述主锚系安装于副浮标远离副锚系的一侧，主锚系用于锚定主浮标、副锚系、副浮标和主锚系构成的单边锚结构位置，锚定主浮标外侧安装有支撑结构。

2、优选地，主浮标包括浮力舱，浮力舱顶部设置工作间月池，工作间上端是主浮标小平台，主浮标小平台上固定有主浮标gps定位模块、主浮标锚灯和主浮标太阳能板，主浮标gps定位模块可以采集主浮标实时准确的经纬度数据，主浮标太阳能板产生电能存储于蓄电池中，为主浮标上的所有系统提供电能减少成本投入。

3、优选地，工作间设置有月池，月池下端与海水相接，工作间一侧设有水密舱门，工作间通过隔板分为多个相互独立的工作区间，工作间与月池设有水密舱门，通过水密舱门可以出入月池，进出工作间，浮力舱内部径向和周向均设多个隔舱板，浮力舱一侧设置有系泊扣。

4、优选地，主月池内设绞车系统，月池中设月池踏板，绞车系统固定在月池踏板上，月池踏板下设缩紧装置，月池踏板与浮力舱固定连接，绞车系统上盘有复合缆，复合缆同时具备承重、供电、信号传输功能，可以为剖面数据采集模块提供电力，复合缆下端连接有剖面数据采集模块，复合缆通过绞车系统绞盘的旋转实现收和放，进而实现剖面数据采集模块的上升和下降，通过剖面数据采集模块上搭载的传感器实现对水体剖面的各类数据采集。

5、优选地，主浮力舱一侧设置有透水井，透水井内部设有海表观测架，海表观测架上端固定有固定板，固定板与透水井固定连接，海表观测架的下部安装有海表观测装置。

6、优选地，主副锚系包括副系泊缆和防撞浮球，防撞浮球设置有多个，副系泊缆贯穿多个防撞浮球，副系泊缆总长度不小于主浮标的直径，防撞浮球为软体结构，密度小于水，可使得其自身及副系泊缆均浮于水面上。

7、优选地，副浮标包括副浮标体，副浮标体上设副浮标小平台，副浮标小平台上设副浮标gps定位模块、副浮标锚灯、副浮标控制模块，形成一个独立运行的定位和警示系统，副浮标体与副浮标小平台之间设置有副浮标主架，副浮标gps定位模块可以实时采集副浮标的准确经纬度数据并传输给副浮标控制模块，副浮标控制模块将该信息通过无线方式送达主浮标端的数据采集控制模块进行备用，副浮标主架一侧安装有副浮标太阳能板，副浮标主架设置有多个，副浮标主架设置有多个，为副浮标的相关设备提供能源，副浮标体底部设置主系泊扣和副系泊扣，副系泊扣与副锚系连接，副浮标体提供足够浮力，支撑上面的副浮标主架与各个设备，还可以托起主系泊链，主系泊扣与主锚系连接。

8、优选地，所述支撑结构包括气压缸，气压缸固定安装于主浮标小平台外侧，气压缸顶部固定安装有支撑壳，所述支撑壳顶部转动连接有旋转架，支撑壳与旋转架之间固定连接有多个扭簧，旋转架外侧套设有外环，外环与旋转架之间固定连接有多个连接杆，所述外环顶部开设有多个卡槽和多个方形槽，所述方形槽内部设置有三角块，所述主浮标太阳能板底部固定连接有接触板，气压缸一侧固定连接有变向板，变向板顶部一侧开设有变向槽。

9、优选地，主锚系包括锚体和主系泊链，锚体沉入海底，成为整套系统的根基，锚体沉入海底，主系泊扣与主系泊链。

10、一种用于水体剖面观测的单边锚浮标使用方法，包括如下步骤：

11、步骤一：锚体的固定点为“o点”，副浮标的经纬度点为“a点”，主浮标的经纬度点为“b点”；

12、步骤二：l1线垂直与oa，且均分oa，l2线与l1线平行，l2均分ab，l1向o点方向划分为“1区”，l1和l2之间为“2区”，l2向右为“3区”；

13、步骤三：当一个方向依次为“o点”、l1线、a点、l2线、b点时，则标识为安全；当b点的水平位置在l2线的左侧时，则标识为危险；

14、步骤四：单边锚结构在海流作用下，形成了以o点在上游，a点在中间，b点在下游的状态，即步骤三，判断此状态为“安全作业状态”，绞车下放剖面观测模块，开始剖面观测动作，保障了剖面观测模块在下放过程向下游漂移的时候可以很好的避开与主锚系的缠绕，保障其安全性。

15、本发明提供了一种用于水体剖面观测的单边锚浮标及方法，其具备的有益效果如下：

16、1、该用于水体剖面观测的单边锚浮标及方法，主浮标通过副锚系与副浮标连接，副锚系的作用就是避免主浮标与副浮标发生碰撞，为主浮标进行水下信号采集提供足够水下空间，避免发生缠绕影响正常工作。副浮标的作用是一端连接主锚系，另一端连接副锚系，主锚系是整套系统的锚泊结构，锚体采用重力锚，锚定后，整套系统都将只能以锚体为圆心随着潮流进行活动。

17、2、该用于水体剖面观测的单边锚浮标及方法，的风速和波高满足作业阈值，则系统判断此状态为“安全作业状态”，系统即控制绞车下放剖面观测模块，开始剖面观测动作。这样就保障了剖面观测模块在下放过程向下游漂移的时候可以很好的避开与主锚系的缠绕，保障其安全性。

18、3、该用于水体剖面观测的单边锚浮标及方法，副系泊缆的设置，首先是保证了主浮标与副浮标在风浪作用下不会发生碰撞；其次是为主浮标下放剖面数据采集模块留出安全空间，防止与主锚系缠绕；最后，防撞浮球紧密连接后的长度略小于副系泊缆是为了副系泊缆与浮标端系泊扣的连接留出空间，两个卸扣固定连接于副系泊缆两端。