专利名称：深海定时自动释放器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于深海装备技术领域，涉及一种基于非声学控制的深海自动释放装置。
背景技术：
海洋环境监测技术作为现代海洋开发的技术基础，是海洋高新技术的主要组成部 分。目前大部分的海洋环境监测任务主要通过海洋监测设备周期性地采集海洋要素数据的 方式获取。海洋监测系统的传感器需要布置在不同的水环境垂直剖面上，利用具有正浮力 的浮球装置和重力沉底的水泥重块构建一个垂直的观测链，挂载各种深海传感器，例如高 度计、温盐深传感器(CTD)、浊度计、磁力计等。多种传感器定时采集海洋要素数据，一段时 间后需要回收时通过声学释放器进行遥控回收。声学释放器一般由两部分组成电子部分 和机械部分，电子部分包含声电转换的水声换能器和电信号检测处理部分，机械部分指在 电路控制下执行释放动作的机械结构和机械装置。声学释放器具有通信距离远、可靠性高、 释放便捷等特点，在海洋探测设备或监测浮标的脱钩回收过程中起着重要作用，但是也存 在着一些不足1)声学释放器价格昂贵，特别是适用于深海高压环境的长距离通信声学释放器， 价格一般都在10万元以上；2)声学释放器通常只在水下短时间内使用，无法满足需长时间连续监测的浮标监 测平台或水下垂直剖面监测系统的需求；3)针对大范围监测的海洋监测网，需要布置大量的监测点，每个监测点配置价格 昂贵的声学释放器不适合这种应用。
发明内容本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种非声学的深海自动释放器， 该装置能够按照预先设置的脱钩释放时间，自动释放深海探测装置或海洋监测浮标，以满 足回收深海监测调查设备的需要。本实用新型包括深水高压仓和海水隔离仓，深水高压仓位于海水隔离仓的正上 方，深水高压仓内设置有电子控制设备，海水隔离仓内设置有释放装置，海水隔离仓外底部 装有可开合的挂钩。所述的电子控制设备包括单片机、电源模块、时钟模块、按键模块、继电器、电磁阀 和电池。所述的电源模块给单片机和时钟模块提供3V电源。所述的时钟模块采用型号为FM3130的芯片，时钟模块与单片机连接，实现定时。所述的按键模块包括四个按键，分别是选择按键、增加按键、减少按键和确定按 键。所述的继电器输入端与单片机的I/O 口信号连接，继电器输出端与所述的电磁阀输入端信号连接。所述的电池给电磁阀提供电源。所述的释放装置包括条形磁铁、第一动力连杆、第二动力连杆、压力放大传递装 置、定位销、旋转器。条形磁铁竖直设置在第一动力连杆的一端，第一动力连杆的另一端与压力放大传 递装置连接，压力放大传递装置的输出端与L型的第二动力连杆一端连接，第二动力连杆 的另一端连接位于定位销顶部的旋转器，旋转器带动定位销产生旋转运动从而实现挂钩的 打开。本实用新型具有的有益的效果是能够在不同深度的海洋环境中，按照部署时预 先设置的脱钩释放时间，自动脱钩释放深海探测装置或海洋监测浮标，且设备的成本相比 声学释放器更低，使用起来更为简单方便，具有良好的应用前景。
图1是本实用新型未脱钩时示意图；图2是本实用新型脱钩时示意图；图3是本实用新型电子控制设备结构示意图；图4是本实用新型电子控制设备电路图；图5是本实用新型的软件流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。如图1和图2所示，本实用新型包括深水高压仓14和海水隔离仓12，深水高压仓 14位于海水隔离仓12的正上方，深水高压仓14内设置有电子控制设备，负责响应脱钩定时 时间；海水隔离仓12内设置有释放装置，负责执行定时脱钩释放动作，可以控制重物挂环 锁。释放装置包括条形磁铁3、第一动力连杆4、第二动力连杆10、压力放大传递装置 11、定位销6、旋转器5。条形磁铁3竖直设置在第一动力连杆4的一端，第一动力连杆4的另一端与压力 放大传递装置11连接，压力放大传递装置11的输出端与L型的第二动力连杆4 一端连接， 第二动力连杆4的另一端连接位于定位销6顶部的旋转器5，旋转器5带动定位销6产生旋 转运动。如图1和图3所示，电子控制设备包括单片机17、电源模块20、时钟模块18、按键 模块16、继电器21。在此基础上还可以加上电量检测模块19。电源模块20给单片机17和时钟模块18提供3V电源。时钟模块采用型号为FM3130 的芯片，时钟模块与单片机连接，实现定时。按键模块包括四个按键，分别是选择按键、增加 按键、减少按键和确定按键。继电器21输入端与单片机17的一个I/O 口信号连接，继电器 21输出端与电磁阀2输入端通过控制电缆线1连接。电池13给电磁阀提供电源。电量检 测模块检测电源模块的电量并将电量信息发送给单片机。如图4所示，单片机采用TI公司的低功耗单片机MSP430F系列，时钟电路使用FM3130芯片为系统提供定时时钟，按键电路用于设置定时时间，继电器Kl用于联动触发机 械脱钩装置。单片机MSP430F2121的XIN，XOUT管脚接单片机晶振；电源VCC接RC复位电路连接 单片机的RST管脚，实现上电复位；FM3130芯片的SDA、SCL线上拉后分别与单片机的Pl. 2， Pl. 3脚连接；4个功能按键选择(SELECT, UP, DOWN，OK)分别接单片机的P2. 1，P2. 2，P2. 3， P2. 4管脚；单片机的P2. 0管脚负责控制继电器。单片机MSP430F2121采集FM3130芯片的 时钟信息，根据按键设定的定时时间判断是否到了定时脱钩时间。定时时间触发以后单片 机将P2. 0管脚置位，操作继电器动作。在部署本实用新型之前，首先要将重物挂环15穿过挂钩，使其落入挂钩内，挂环 连接承载重物的钢索。挂钩由固定臂9和旋转臂7组成，两者通过连接轴8活动连接。然 后通过四个键设定定时释放脱钩时间“SELECT”键选择要设定的时间单位，分别为“小时” 或“天”，“UP”键为相应的时间单位“增1”，“DOWN”键为相应的时间单位“减1”，“0K”键为 设定确认键。设置完成以后就可以放置深海探测装置或海洋监测浮标。在开始使用FM3130时，按照当前时间对内部寄存器进行校准；使用过程中，定时 读取年月日、星期、时分秒对应的寄存器获取当前的日期时间，分别位于02H至08H的寄存 器，日期时间格式用BCD码表示，在程序操作时要对读取时刻进行锁定，防止读的过程中计 数发生变化。系统的软件流程如图5所示，程序开始运行后首先初始化，读取设置参数、配置相 关模块。然后等待定时设置，若设置完成则单片机进入低功耗待机模式，单片机进入低功耗 待机模式后，只有依靠中断来唤醒系统，并进入到主程序进行循环。中断主要负责定时唤醒 单片机去读取时钟芯片的数据。若中断事件到来，则执行脱钩指令，控制继电器动作。若定 时时间未到，则继续等待。系统默认一个安全释放时间，若到了安全释放时间，系统将自动 释放以保证系统的可靠性。如图1和图2所示，该自动释放器的机械执行过程如下在非释放状态下，条形磁 铁3未受到电磁阀2的磁力作用，因此没有磁场力传递到压力放大传递装置11，定位销6 的状态保持如图1所示，旋转臂7与搭接在定位销6的锲形面的与斜面相反的一侧，受到定 位销锲形面的控制，定位销6与底板连接处安装有“0”形密封圈，为了保证仓内外海水的隔 离，但是容许定位销6产生慢速的旋转。在释放状态下，继电器21通过控制电缆线1触发 电磁阀2，电磁阀2产生磁场力，磁场力穿透高压舱作为释放触发动力，条形磁铁3受到电磁 阀2产生的互斥磁力推作用。磁推力通过第一动力连杆4连接到压力放大传递装置11，压 力放大传递装置11将推力转换为旋转力。在较大的旋转力作用下，通过第二动力连杆10 与旋转器5将使定位销6旋转，定位销6的锲形面斜面远离旋转臂7，由于重物挂环15对旋 转臂7存在牵引力，因此旋转臂7将绕连接轴8转动，最终重物挂环连通重物一起脱离重物 挂环锁，达到被释放的目的。
权利要求1.深海定时自动释放器，其特征在于包括深水高压仓和海水隔离仓，深水高压仓位 于海水隔离仓的正上方，深水高压仓内设置有电子控制设备，海水隔离仓内设置有释放装 置，海水隔离仓外底部装有可开合的挂钩；所述的电子控制设备包括单片机、电源模块、时钟模块、按键模块、继电器、电磁阀和电 池；所述的电源模块给单片机和时钟模块提供3V电源，所述的时钟模块采用型号为FM3130 的芯片，时钟模块与单片机连接，实现定时，所述的按键模块包括四个按键，分别是选择按 键、增加按键、减少按键和确定按键，所述的继电器输入端与单片机的I/O 口信号连接，继 电器输出端与所述的电磁阀输入端信号连接，所述的电池给电磁阀提供电源；所述的释放装置包括条形磁铁、第一动力连杆、第二动力连杆、压力放大传递装置、定 位销、旋转器；条形磁铁竖直设置在第一动力连杆的一端，第一动力连杆的另一端与压力放 大传递装置连接，压力放大传递装置的输出端与L型的第二动力连杆一端连接，第二动力 连杆的另一端连接位于定位销顶部的旋转器，旋转器带动定位销产生旋转运动从而实现挂 钩的打开。
专利摘要本实用新型涉及一种深海定时自动释放器。目前的声学释放器价格昂贵且通常只在水下短时间内使用。本实用新型包括深水高压仓和海水隔离仓，深水高压仓位于海水隔离仓的正上方，深水高压仓内设置有电子控制设备，海水隔离仓内设置有释放装置，海水隔离仓外底部装有可开合的挂钩。本实用新型能够在不同深度的海洋环境中，按照部署时预先设置的脱钩释放时间，自动脱钩释放深海探测装置或海洋监测浮标，且设备的成本相比声学释放器更低。
文档编号B63C11/52GK201864030SQ201020591178
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者张美燕, 蔡文郁 申请人:杭州电子科技大学