一种水下潜标观测破断装置的制作方法

本发明涉及海洋环境监测技术领域，具体地说，是涉及一种水下潜标观测破断装置。

背景技术：

在海洋实时传输潜标观测中，需要在海面放置数据采集器及通讯浮标，并使用包塑钢缆将其与位于水中几百米深处的主浮体进行物理连接。安装于主浮体上的海洋观测设备使用感应耦合传输的方式通过包塑钢缆将数据传送至海面通讯浮标并通过卫星实时或准实时的发回岸基实验室。海洋观测设备通过一个带有电缆的磁环与包塑钢缆连接。

因为通讯浮标漂浮在海面上，其主体及所连接的包塑钢缆有可能被过往船只或海洋生物拖带拉扯，为在该情况发生时确保水下主浮体的安全，需要在主浮体与包塑钢缆之间加装破断装置。传统的破断装置一般使用一根较细的绳索，在所受拉力超过其破断力时断裂，以保护主浮体之下的观测设备和锚系系统。但是由于部分的拖带拉扯只是暂时性的，如果遇到拉扯便做破断处理，其造成的打捞重连成本非常高，因此需要一种能缓冲短暂拉扯的破断装置，在遇到短暂的拉扯时，不会马上破断；而遇到对主浮体的安全有影响端的拉扯时，会执行破断操作，保障主浮体的安全。

技术实现要素：

本申请提供了一种水下潜标观测破断装置，利用卷线装置以及根据卷线装置的状态而进行破断操作的插拔装置，实现在遇到短暂的拉扯时，不会马上破断，而遇到对主浮体的安全有影响端的拉扯时，会执行破断操作的效果。

为实现上述技术效果，本申请采用以下技术方案予以实现：

提出一种水下潜标观测破断装置，包括：与水下的主浮体连接的下钢缆和与水上的通讯浮标连接的上钢缆；

主浮体上端设置卷线装置，下钢缆穿绕卷线装置，通过破断器与上钢缆可拆卸连接；

下钢缆上镶嵌设置有接近传感装置，卷线装置上设置有对应的触发传感装置；

破断器包括通过卡合件连接的上插座和下插座，及与卡合件销轴连接的电动伸缩杆，接近传感装置与电动伸缩杆电连接；

在下钢缆与卷线装置缠绕过程中，当下钢缆上的接近传感装置靠近触发传感装置时，接近传感装置控制电动伸缩杆回缩，使卡合件能在外力作用下分离，进而使上钢缆与下钢缆分离。

进一步的，卷线装置包括外壳，外壳内转动连接有卷线器，下钢缆穿过外壳底部，缠绕卷线器后，穿过外壳的顶部，与上钢缆可拆卸连接。

进一步的，卷线器为自动回收卷线器，卷线器与外壳间设置有回弹件，当下钢缆带动卷线器转动时，回弹件提供弹性力，使卷线器具有反向转动的趋势。

进一步的，外壳内部，在下钢缆与外壳顶部接触处，设置有触发传感装置。

进一步的，外壳与下钢缆之间设置滑动组件，滑动组件固定在外壳上并环绕下钢缆设置，滑动组件包括至少三个万向滚珠。

进一步的，卡合件包括下插座和上插座侧壁对应设置的带通孔的连接翼，电动伸缩杆与通孔销轴连接。

进一步的，破断器还包括密封腔，密封腔固定设置在下插座的外围，电动伸缩杆固定设置在密封腔内。

进一步的，破断器还包括电动开关，电动开关设置在密封腔内，接近传感装置与电动开关电连接，通过电动开关控制电动伸缩杆回缩。

进一步的，接近传感装置通过导线与电动伸缩杆电连接。

进一步的，接近传感装置为霍尔传感装置，触发传感装置为磁铁。

本申请的优点和积极效果是：本申请提出的水下潜标观测破断装置，在遇到外力拉扯上钢缆时，上钢缆带动下钢缆绕卷线装置缠绕，若该外力拉扯只是短时拉扯，则下钢缆短暂的绕卷线装置缠绕，拉扯距离较短，位于下钢缆上的接近传感装置便无法与触发传感装置靠近，不会使电动伸缩杆发生回缩运动，卡合件依然能将上插座和下插座卡合到一起，上钢缆与下钢缆不分离；若遇到较长时间的外力拉扯，此时该外力很有可能对主浮体的安全造成影响；由于下钢缆绕卷线装置缠绕时间长，拉扯距离较长，位于下钢缆上的接近传感装置靠近触发传感装置，使电动伸缩杆发生回缩运动，卡合件由于没有电动伸缩杆的紧固，发生分离，对应的上插座和下插座分离，上钢缆离开下钢缆，外力继续拉扯上钢缆，不会对与下钢缆连接的主浮体造成影响，保证了主浮体的安全。

结合附图阅读本申请实施方式的详细描述后，本申请的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为本申请提出的水下潜标观测破断装置的整体结构示意图；

图2为本申请提出的卷线装置内部结构示意图；

图3为本申请提出的破断器内部结构示意图；

图4为本申请提出的卡合件结构示意图；

图5为本申请提出的自动回收卷线器内部结构示意图；

图6为本申请提出的卷线装置俯视图。

图7为本申请提出的密封腔俯视图。

图8为本申请提出的下钢缆部分结构示意图。

附图中标记如下：

10-主浮体；21-上钢缆，22-下钢缆，221，包塑件；30-通讯浮标；40-通信装置；51-通信线，52-感应耦合器；60-卷线装置，61-外壳，62-卷线器，63-接近传感装置，64-触发传感装置，65-滑动组件，611-转轴，621-回弹件，631-导线，651-万向滚珠，652-支臂；70-破断器，71-上插座，72-下插座，73-卡合件，74-电动伸缩杆，75-密封腔，76-电动开关，77-密封圈，731-连接翼，732-通孔，751-插装孔。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细地说明。

本申请提出的水下潜标观测破断装置，如图1-8所示，包括与水下的主浮体10连接的下钢缆22和与水上的通讯浮标30连接的上钢缆21；主浮体10内的数据采集器(图中未示出)将采集到的数据通过通信线51传递给感应耦合器52，感应耦合器52将数据利用感应耦合原理通过下钢缆22和上钢缆21，将数据传递给通信装置40，通讯浮标30起到标识水下潜标装置以及使通信装置40浮起的作用。

主浮体10上端设置卷线装置60，下钢缆22穿绕卷线装置60，通过破断器70与上钢缆21可拆卸连接；

下钢缆22上镶嵌设置有接近传感装置63，卷线装置60上设置有对应的触发传感装置64；具体地，接近传感装置63应设置在位于卷线装置内的下钢缆22上，且设置位于应尽量与触发传感装置64的位置保持较长的相对距离(即下钢缆22被拉扯了较长距离后方可与触发传感装置64接近)；此处，调节接近传感装置63与触发传感装置64的相对距离，即可对应的变相调节，可接受的外力持续时长。

接近传感装置63可以包含各种类型的接近传感器，如光接近传感器、霍尔传感器等，对应的触发传感装置64则为光发射器或是磁铁，考虑到水下特殊环境，对光接近传感器会起到干扰作用，因此此处优选接近传感装置63为霍尔传感装置，包括霍尔传感器和对应的处理器，可以封装为一个元件，镶嵌到下钢缆22内，以防下钢缆22在绕卷线装置缠绕过程中，损坏霍尔传感装置；对应的触发传感装置64则为磁铁，当霍尔传感器接近磁铁时，信号发生变化，传给对应的处理器，处理器再将信号传输出去。

破断器70包括通过卡合件73连接的上插座71和下插座72，及与卡合件70销轴连接的电动伸缩杆74，接近传感装置63与电动伸缩杆74电连接；此处，卡合件73的主要作用是当电动伸缩杆74插入卡合件73时，上插座71和下插座72通过卡合件73固定连接在一起；而当电动伸缩杆74回缩，未插入卡合件73内，此时上插座71和下插座72是可拆卸分离的；其中，电动伸缩杆74可以是气缸、油缸等常见的伸缩构件。

在下钢缆22与卷线装置60缠绕过程中，当下钢缆22上的接近传感装置63靠近触发传感装置64时，接近传感装置63控制电动伸缩杆74回缩，此时，卡合件73能在外力作用下(发生拉扯时的外力)分离，导致上插座71和下插座72是可拆卸分离的，进而使上钢缆21与下钢缆22分离。

通过设置卷线装置60和破断器70，使得在上钢缆21遇到较短时间的外力作用时，下钢缆22在卷线装置60内缠绕的距离不长，接近传感装置63与触发传感装置64无法接近，不能控制电动伸缩杆74回缩，卡合件73仍能对上插座71和下插座72起到固定连接的作用，即破断器70此时不会断开；由于遇到较短时间的外力作用，卷线装置60内缠绕储存的下钢缆22会被拉扯出来，以防止钢缆受到拉伸力而带动主浮体10运动，影响主浮体10的安全；而如果遇到较长时间的外力作用，卷线装置60内缠绕储存的下钢缆22被拉扯出来后，(即卷线装置60内储存的下钢缆22长度有限)，下钢缆22仍继续受到拉伸力，此时依然会影响主浮体10的安全；因此在下钢缆22上设置接近传感装置63，当下钢缆22被拉扯到一定的距离，接近传感装置63靠近触发传感装置64时，触发电动伸缩杆74回缩，使卡合件73分离，最终使上钢缆21和下钢缆22分离开，此时，外力继续作用到上钢缆21上，不会影响主浮体10的安全(由于主浮体10通常埋藏在较深水域，与主浮体10连接的下钢缆22通常不会受到外力的拉扯，长度较长的上钢缆21更容易受到船舶、海洋生物等的拉扯)。

具体地，卷线装置60包括外壳61，外壳61内转动连接有卷线器62，下钢缆22穿过外壳61底部，缠绕卷线器62后，穿过外壳61的顶部，与上钢缆21可拆卸连接；其中外壳61内部固定设置转轴611，卷线器62与转轴611转动连接；

进一步的，卷线器62为自动回收卷线器，卷线器62与外壳61间设置有回弹件621，当下钢缆22带动卷线器62转动时，回弹件621提供弹性力，使卷线器62具有反向转动的趋势；具体地，在卷线器62与转轴611之间设置回弹件621，回弹件621可以是卷簧，卷簧的两端分别固定在卷线器62和转轴611上；如此设置，当短暂的外力作用发生后，在回弹件621的作用下，回拉被外力拉扯出的下钢缆22，使整个装置回复到初始状态。

进一步的，外壳61内部，在下钢缆22与外壳61顶部接触处，设置有触发传感装置64；由于下钢缆22与外壳61顶部接触处为下钢缆22运动的必经之处，将触发传感装置64设置在此处，能防止接近传感装置63检测不到触发传感装置64的情况发生。

进一步的，外壳61与下钢缆22之间设置滑动组件65，滑动组件65固定在外壳61上并环绕下钢缆22设置，滑动组件65包括至少三个万向滚珠651，由于外力的方向未知，为避免发生拉扯时下钢缆22与外壳61发生摩擦，设置万向滚珠651可时下钢缆22无论因受外力作用向哪个方向倾斜，都不会与外壳61发生摩擦，避免了因下钢缆22与外壳61发生摩擦，无法相对运动，而使接近传感装置63检测不到触发传感装置64的情况发生；

具体地，滑动组件65包括固定设置在外壳61处的支臂652以及嵌在支臂652内，可以自由滚动的万向滚珠651，万向滚珠651及对应的支臂652应沿着下钢缆22的周向对称设置至少三组，本实施例优选4组。

进一步的，卡合件73包括下插座72和上插座71侧壁对应设置的带通孔732的连接翼731，电动伸缩杆74与通孔732销轴连接；即，当电动伸缩杆74插入通孔732内时，下插座72的连接翼731与上插座71的连接翼731此时固定连接在一起，卡合件73此时无法分离；反之，当电动伸缩杆74回缩，没有插入通孔732内时，下插座72的连接翼731与上插座71的连接翼731此时可以分离开，卡合件73可以分离，进而使下插座72与上插座71分离，最终使下钢缆22与上钢缆21分离断开；

具体的，下插座72侧壁应对称设置至少两处连接翼731，对应的，上插座71侧壁对应位置设置至少两处连接翼731；本实施例优选上插座71(下插座72)侧壁设置两处连接翼731。

进一步的，破断器70还包括密封腔75，密封腔75固定设置在下插座72的外围，电动伸缩杆74固定设置在密封腔75内，由于破断器70包含的元件较多，此处设置密封腔75主要是容纳各元件的作用，同时由于电动伸缩杆74电气控制，密封腔75也起到了防水的作用,另外，该密封仓的设置也能确保上插座71与下插座72中的钢缆连接处不与海水接触，从而避免对感应耦合传输链路产生影响；

具体的，密封腔75上设有插装孔751，以供连接翼731插入，插装孔751与连接翼731可涂抹润滑油做油封防水；同时，密封腔75与下插座72的连接处，以及密封腔75与上插座71的连接处，均设置有密封圈77，对密封腔75进行防水。

进一步的，破断器70还包括电动开关76，电动开关76设置在密封腔75内，接近传感装置63与电动开关76电连接，通过电动开关76控制电动伸缩杆74回缩。

进一步的，接近传感装置63通过导线631与电动伸缩杆74电连接，此处，接近传感装置63也可以通过无线的方式与电动伸缩杆74电信号连接，但考虑到水下环境对无线波吸收能力较强，采用无线形式可能会影响信号的强度，因此此处优选通过导线631与电动伸缩杆74电连接；具体的，导线631缠绕下钢缆22设置，外部封装包塑件221，如此设置，导线631不会裸露在外，不会影响下钢缆22缠绕卷线装置60。

以下以一个优选的实施方式说明本发明：

当外力(如船舶、海洋生物等施加的外力)作用于上钢缆21时，下钢缆22从卷线器62内被拉扯出，由于下钢缆22与外壳61接触处设置了万向滚珠651，因此下钢缆22不会与外壳61发生摩擦阻止下钢缆22被拉扯出卷线器62；

此时，若外力作用较为短暂，下钢缆22从卷线器62拉扯出时，下钢缆22上的接近传感装置63未接近外壳61上的触发传感装置64，待外力消除，在回弹件621作用下，下钢缆22回卷到卷线器62内，装置回到初始状态；

若外力作用较长，下钢缆22从卷线器62拉扯出时，下钢缆22上的接近传感装置63接近外壳61上的触发传感装置64，接近传感装置63经过信号处理后，将处理后的信号通过导线631发送给密封腔75内的电动开关76，控制电动伸缩杆74回缩，随后电动伸缩杆74从通孔732内拔出，连接翼731无法固定上插座71和下插座72，上插座71和下插座72在外力作用下(或自身重力作用下)分离，上钢缆21和下钢缆22分离断开，此时外力作用在上钢缆21上，不会对与下钢缆22连接的主浮体10造成任何影响，保证了主浮体10的安全。

应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。