本技术介绍了一种深海升降平台,该平台结合偏心动力和转矩回正驱动技术。平台包括浮台、锚块和升降搭载车。浮台漂浮在水面,锚块沉没于海底,升降搭载车由平台机架、卷筒和收卷组件构成。卷筒上缠绕有第一和第二缆绳,分别与浮台和锚块固定。旋转驱动模块和导向组件确保缆绳力矩平衡,实现小转矩驱动卷筒转动,降低能耗。
背景技术
在深海海底探索与科学研究中,需要获得近底层的剖面观测数据,这需要使用环境传感器、照相/摄像机和原位分析系统等仪器设备,对一段水柱进行往复剖面测量。这些观测仪器只有搭载具有升降功能的移动平台才能搜集科学研究所需的数据。平台的升降可以有多种形式,如通过改变整体浮力去完成升降,通过绞车绳缆的形式去直接驱动升降,通过滚轮绳缆的摩擦作用力去驱动等。然而,在深海海底这个人类难以到达的环境,获取时序的科学观测数据,通常会在海底长期部署平台且无人值守全自动运行。在有限的电能下长期工作,获取更多的观测数据,是深海科学研究迫切需求。此外,研究需求的增加意味着需要部署更多更大的观测设备,平台体积的增大意味着在水下产生的浮力或阻力增大,对于功耗和结构稳定性等设计提出了较高的考验。
现有技术中,公开号为CN114212191A发明专利公开了一种水下潜标实时数据传输装置,水下绞车和主浮体声讯机安装固定在水下潜标的主浮体上,水下绞车由水下潜标的主控机控制;升降平台声讯机、控制器、传感器和卫星通讯机安装在升降平台上;升降平台通过系缆与水下绞车连接;此发明主要通过绞车驱动的形式完成通信探头的升降,但只能完成固定深度的数据观测,具有局限性。
公开号为CN102167136A的专利公开了一种海洋升降潜标系统,在该系统中,浮标通过通信系留缆连接水下绞车;浮标与水下绞车之间的通信系留缆上靠近浮标的部分等间距设置多个剖面测量仪器。这种方式可实现动态测量,但需要安装多个同类型传感器,成本增大。
公开号为CN109733568A的专利公开了一种系缆式水下升降平台,属于水下观测技术领域,包括平台部件,可沿系缆升降的运动部件,以及可驱动所述运动部件沿系缆升降的驱动部件,所述平台部件与所述运动部件转动连接。具有电池容量周期内行程长、采集数据稳定、升降速度平稳的优点。但这种系缆式的水下问题会存在一个驱动隐患,就是平台的驱动轮与缆绳之间的摩擦力失效故障,会导致平台无法正常完成升降。
公开号为专利CN109835438A的专利公开了一种升降式潜标装置。包括通信浮标、潜标系统和锚座。潜标系统核心驱动方式为绞车驱动,水下绞车包括凯斯拉夫电缆,电机,绞车配重块,绞盘。电机与绞盘连接,电机转动带动绞盘转动;绞盘有两个不同半径的区域构成,绞车配重块与盘于绞盘半径小的一根凯斯拉夫线缆端连接,并受重力因素自由下沉,通信浮标与盘于绞盘半径大的另一根凯斯拉夫电缆端连接,受浮力影响自然上浮。利用水下绞车收揽放缆的方式控制通信浮标在海平面与潜标之间做往返运动。但这个发明所描述结构在工作时存在风险。潜标上的配重块会在水流的作用下,存在与主缆发生缠绕,致使整个潜标系统不能工作。
公开号为CN107585263A的专利发明提供了一种可定位的自沉浮深海系留探测平台,该平台包括卫星天线、载荷舱、液压控制舱、可变浮力舱、锚链舱及抓底锚,通过液压系统控制平台的浮力变化从而实现平台升降。这种技术方案,能在精确获取测量点的位置信息后,实现对海洋资源的定位信息测量。可变浮力的驱动方式可改变的浮力大小有限,这将限制升降平台的搭载载荷范围。且容易在水流的影响下四处浮动。
综上所述目前的深海升降平台存在以下缺点:
1.升降通过改变浮力大小驱动的方式,产生的动力太小,对于大型浮力设备,改变浮力的时间周期很长,且对于实际的潜标不能满足升降的速度需求,速度可控性差。
2.通过滚轮爬缆依靠摩擦作用力驱动的方式,在深海环境下进行长时间的升降工作磨损太严重,容易导致缆绳和滚轮之间的摩擦作用力失效,影响设备的正常升降。
3.通过驱动绞车盘缆的方式,将一个具有大浮力的设备升降,需要很大的转矩输出,会增加能耗,而对于中性浮力的设备升降,设备在升降中会漂浮不定,绞车难以控制。
基于上述技术问题,本发明提供一种偏心动力与转矩回正联合驱动的深海升降平台。
实现思路