一種應(yīng)用于地效飛行器的海水樣本采集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于地效飛行器的海水樣本采集系統(tǒng)，用于海洋表層海水樣本的自動(dòng)采集與存儲(chǔ)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前公知的海洋表層海水樣本的采集，主要方式是以有人駕駛的艦船為平臺(tái)來(lái)實(shí)行采集器的人工投放，采集的設(shè)備主要有人工或機(jī)械收放式采集桶、人工投放的浮標(biāo)式采集器，自動(dòng)化程度較低、工作效率低下、人員風(fēng)險(xiǎn)高、消耗時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、投入成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所有解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供了一種應(yīng)用于地效飛行器的海水樣本采集系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)海水樣本的自動(dòng)采集、效率高、成本低。
[0004]本發(fā)明包括如下技術(shù)方案:
[0005]—種應(yīng)用于地效飛行器的海水樣本采集系統(tǒng)，包括采集臂、采集臂電作動(dòng)器、采集臂限位開(kāi)關(guān)、劃水臂限位開(kāi)關(guān)、水栗、分流盒、儲(chǔ)液罐、電源、控制組合模塊、管路和中央計(jì)算機(jī)；
[0006]采集臂、采集臂電作動(dòng)器、采集臂限位開(kāi)關(guān)、水栗、分流盒、儲(chǔ)液罐、電源、控制組合模塊、管路和中央計(jì)算機(jī)安裝在地效飛行器的機(jī)體上；采集臂用于海水樣本的采集，正常飛行時(shí)折疊置于地效飛行器機(jī)體內(nèi)，使用時(shí)通過(guò)采集臂電作動(dòng)器將之放下，使用完成后再通過(guò)采集臂電作動(dòng)器將之收起；采集臂包括支撐臂、劃水臂和劃水臂收放舵機(jī)，在支撐臂上設(shè)置劃水臂限位開(kāi)關(guān)，采集臂在采集臂作動(dòng)器的作用下可繞支撐臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸相對(duì)于機(jī)體前后方向轉(zhuǎn)動(dòng)，劃水臂在劃水臂收放舵機(jī)的控制下可繞劃水臂轉(zhuǎn)軸相對(duì)于支撐臂轉(zhuǎn)動(dòng)；在劃水臂上布置至少一個(gè)劃水臂水位傳感器，劃水臂水位傳感器輸出的信號(hào)輸入至中央計(jì)算機(jī)；采集臂限位開(kāi)關(guān)輸出采集臂到位信號(hào)至中央計(jì)算機(jī)，劃水臂限位開(kāi)關(guān)輸出劃水臂到位信號(hào)至中央計(jì)算機(jī)；
[0007]水栗用于海水樣本的吸??；儲(chǔ)液罐用于海水樣本的存儲(chǔ)，在儲(chǔ)液罐上設(shè)置至少一個(gè)儲(chǔ)液罐水位傳感器，儲(chǔ)液罐水位傳感器輸出儲(chǔ)液罐水位信號(hào)至中央計(jì)算機(jī)；分流盒用于控制海水輸送至指定儲(chǔ)液罐以及泄放多余的海水，在分流盒上設(shè)置至少一個(gè)分流盒水位傳感器，分流盒水位傳感器輸出的信號(hào)發(fā)送至中央計(jì)算機(jī)；電源用于系統(tǒng)的供電；管路用于采集臂、水栗、分流盒以及儲(chǔ)液罐之間的連接；中央計(jì)算機(jī)用于采集水位傳感器輸出的信號(hào)和限位開(kāi)關(guān)輸出的信號(hào)并發(fā)送控制指令至控制組合模塊；控制組合模塊用于根據(jù)中央計(jì)算機(jī)輸出的控制指令控制采集臂作動(dòng)器和劃水臂收放舵機(jī)的收放、水栗的工作狀態(tài)和分流盒內(nèi)的海水流向。
[0008]劃水臂包括劃水臂本體和入水時(shí)破壞水面張力的尖片，在劃水臂本體末端安裝有所述尖片。
[0009]劃水臂本體的橫向剖面為前寬后窄的水滴形；劃水臂本體使用聚四氟乙烯材料模壓成形。
[0010]劃水臂收放舵機(jī)通過(guò)花鍵與劃水臂轉(zhuǎn)軸連接，劃水臂轉(zhuǎn)軸嵌套于劃水臂本體之內(nèi)，兩者一體成型，劃水臂轉(zhuǎn)軸通過(guò)圓錐滾柱軸承與支撐臂連接，當(dāng)劃水臂收放舵機(jī)工作時(shí)，劃水臂繞劃水臂轉(zhuǎn)軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；軸承兩側(cè)為帶密封圈的端蓋。
[0011 ] 支撐臂由左立板和右立板組成，劃水臂收起后置于兩塊立板之間。
[0012]所述管路包括位于機(jī)體內(nèi)的橡膠軟管和位于機(jī)體外的聚四氟乙烯硬管，聚四氟乙烯硬管在劃水臂本體內(nèi)部和支撐臂內(nèi)部穿過(guò)。
[0013]控制組合模塊包括采集臂作動(dòng)器控制器、劃水臂收放舵機(jī)控制器、水栗控制器和分流盒控制器，采集臂作動(dòng)器控制器、劃水臂收放舵機(jī)控制器用于控制采集臂的收放，水栗控制器用于控制水栗的工作狀態(tài)，分流盒控制器用于控制分流盒內(nèi)的海水流向。
[0014]劃水臂與支撐臂之間的管路采用插接式活動(dòng)接頭，劃水臂上為硬式金屬插頭，支撐臂上為軟式橡膠插孔，當(dāng)采集臂轉(zhuǎn)動(dòng)到工作位置時(shí)，硬式插頭插入軟式插孔，從而實(shí)現(xiàn)管路的聯(lián)通。
[0015]分流盒外形為漏斗形，一側(cè)為水流的入口，另一側(cè)為通往各儲(chǔ)液罐的管路及電控閥門(mén)，分流盒頂部裝有兩只分流盒水位傳感器分別位于第一水位與第二水位處，第二水位比第一水位高，分流盒底部設(shè)有電控泄壓閥門(mén)。
[0016]儲(chǔ)液罐頂部?jī)蓚?cè)分別裝有一只水位傳感器，儲(chǔ)液罐下方為排水口，用于樣本的排出；儲(chǔ)液罐的內(nèi)膽材質(zhì)為聚四氟乙烯，儲(chǔ)液罐外部噴涂隔熱材料并包裹石棉隔熱布。
[0017]與常規(guī)海水樣本采集的方式相比，本發(fā)明設(shè)計(jì)的海水采集系統(tǒng)具有以下效益:
[0018](1)本發(fā)明中的海水采集系統(tǒng)采用高度自動(dòng)化的控制系統(tǒng)，通過(guò)中央計(jì)算機(jī)無(wú)需人員在采集現(xiàn)場(chǎng)操作，可以以駕駛的地效飛行器為平臺(tái)，系統(tǒng)效率高、成本低、精度高、可控性好、節(jié)約大量人力物力；
[0019](2)本發(fā)明中的海水采集系統(tǒng)，采用可收放的采集臂，減小了地效飛行器在正常飛行時(shí)的阻力；
[0020](4)本發(fā)明中的海水采集系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置多種水位傳感器和到位傳感器，并與中央計(jì)算機(jī)進(jìn)行配合，使得具有自主監(jiān)測(cè)、報(bào)警與保護(hù)功能，防止采集裝置在發(fā)生故障時(shí)損壞。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明的海水樣本采集系統(tǒng)的組成示意圖；
[0022]圖2為支撐臂與劃水臂的結(jié)構(gòu)形式，圖2a為結(jié)構(gòu)側(cè)視圖，圖2b為結(jié)構(gòu)前視圖；
[0023]圖3為海水樣本采集機(jī)構(gòu)的管路與接頭；
[0024]圖4為分流盒的結(jié)構(gòu)形式，圖4a為結(jié)構(gòu)側(cè)視圖，圖4b為結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0025]圖5為儲(chǔ)液罐的結(jié)構(gòu)形式；
[0026]圖6為控制組合模塊的組成；
[0027]圖7為海水樣本采集機(jī)構(gòu)的收放原理示意圖；
[0028]圖8為海水樣本采集過(guò)程的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0030]如圖1所示，應(yīng)用于地效飛行器的海水樣本采集系統(tǒng)，包括采集臂、采集臂電作動(dòng)器4、采集臂限位開(kāi)關(guān)5、劃水臂限位開(kāi)關(guān)6、水栗7、分流盒8、儲(chǔ)液罐9、電源10、控制組合模塊11、管路17、27和中央計(jì)算機(jī)12 ;
[0031]采集臂、采集臂電作動(dòng)器4、采集臂限位開(kāi)關(guān)5、水栗7、分流盒8、儲(chǔ)液罐9、電源10、控制組合模塊11、管路和中央計(jì)算機(jī)12安裝在地效飛行器的機(jī)體上；采集臂用于海水樣本的采集，正常飛行時(shí)折疊置于地效飛行器機(jī)體內(nèi)，使用時(shí)通過(guò)采集臂電作動(dòng)器4將之放下，使用完成后再通過(guò)采集臂電作動(dòng)器4將之收起；采集臂包括支撐臂1、劃水臂3和劃水臂收放舵機(jī)2，在支撐臂1上設(shè)置劃水臂限位開(kāi)關(guān)6，采集臂在采集臂作動(dòng)器4的作用下可繞支撐臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸18相對(duì)于機(jī)體前后方向轉(zhuǎn)動(dòng)，劃水臂3在劃水臂收放舵機(jī)2的控制下可繞劃水臂轉(zhuǎn)軸21相對(duì)于支撐臂1轉(zhuǎn)動(dòng)；在劃水臂上布置至少一個(gè)壓力傳感器，壓力傳感器輸出的信號(hào)輸入至中央計(jì)算機(jī)12;采集臂限位開(kāi)關(guān)5輸出采集臂到位信號(hào)至中央計(jì)算機(jī)12，劃水臂限位開(kāi)關(guān)6輸出劃水臂到位信號(hào)至中央計(jì)算機(jī)12 ;
[0032]水栗7用于海水樣本的吸取；儲(chǔ)液罐9用于海水樣本的存儲(chǔ)，在儲(chǔ)液罐9上設(shè)置至少一個(gè)儲(chǔ)液罐水位傳感器，儲(chǔ)液罐水位傳感器輸出儲(chǔ)液罐水位信號(hào)至中央計(jì)算機(jī)12 ;分流盒8用于控制海水輸送至指定儲(chǔ)液罐9以及泄放多余的海水，在分流盒8上設(shè)置至少一個(gè)分流盒水位傳感器，分流盒水位傳感器輸出的信號(hào)發(fā)送至中央計(jì)算機(jī)12 ;電源10用于系統(tǒng)的供電；管路17、27用于采集臂1、水栗7、分流盒8以及儲(chǔ)液罐9之間的連接；中央計(jì)算機(jī)12用于采集水位傳感器輸出的信號(hào)和限位開(kāi)關(guān)輸出的信號(hào)并發(fā)送控制指令至控制組合模塊；控制組合模塊用于根據(jù)中央計(jì)算機(jī)輸出的控制指令控制采集臂作動(dòng)器和劃水臂收放舵機(jī)2的收放、水栗7的工作狀態(tài)和分流盒8內(nèi)的海水流向。所述采集臂作動(dòng)器4可以為兩個(gè)。
[0033]如圖2所示，劃水臂3包括劃水臂本體26和尖片24，劃水臂本體26的橫向剖面為前寬后窄的水滴形，末端安裝有入水時(shí)破壞水面張力的尖片24 ;劃水臂本體使用聚四氟乙烯材料模壓成形，內(nèi)部穿過(guò)聚四氟乙烯硬管17 ;支撐臂由左右兩塊立板2223組成，劃水臂收起后置于兩塊立板之間；劃水臂收放舵機(jī)2通過(guò)花鍵25與劃水臂金屬轉(zhuǎn)軸21連接，劃水臂金屬轉(zhuǎn)軸嵌套于劃水臂本體之內(nèi)，兩者一體成型，劃水臂金屬轉(zhuǎn)軸通過(guò)圓錐滾柱軸承19與支撐臂1連接，當(dāng)劃水臂收放舵機(jī)工作時(shí)，劃水臂繞劃水臂金屬轉(zhuǎn)軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；軸承兩側(cè)為帶密封圈的端蓋20 ;劃水臂上前后布置分別布置一只劃水臂水位傳感器15、16，位于上方進(jìn)水口往上10cm處，當(dāng)上方進(jìn)水口進(jìn)入水下10cm時(shí)，該水位傳感器監(jiān)測(cè)到壓力的較大變化，并反饋一個(gè)信號(hào)至中央計(jì)算機(jī)12，當(dāng)前后水位傳感器均檢測(cè)到壓力變化時(shí)，此時(shí)地效飛行器停止下降，中央計(jì)算機(jī)控制水栗7開(kāi)始工作。該結(jié)構(gòu)形式在滿足海水采集需求的前提下，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)緊湊，使用可靠，對(duì)飛機(jī)氣動(dòng)阻力影響小等特點(diǎn)。
[0034]如圖3所示，工作時(shí)暴露于機(jī)體外的管路為聚四氟乙烯硬管17，位于機(jī)體內(nèi)的管路為橡膠軟管27，劃水臂與支撐臂之間的管路采用插接式活動(dòng)接頭，劃水臂上為硬式金屬插頭29，支撐臂上為軟式橡膠插孔28，當(dāng)采集臂1轉(zhuǎn)動(dòng)到工作位置時(shí)，硬式插頭插入軟式插孔，從而實(shí)現(xiàn)管路的聯(lián)通，該“硬插軟”的形式，可以保證活動(dòng)接頭在動(dòng)態(tài)連通的同時(shí)減小海水的滲漏，并可以避免接頭插接時(shí)的磨損。
[0035]如圖4所示，分流盒8外形為漏斗形，一側(cè)為水流的入口，另一側(cè)為通往各儲(chǔ)液罐的管路及電控閥門(mén)32，分流盒頂部裝有兩只水位傳感器30分別位于