專利名稱：一種球形浮標(biāo)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海洋儀器的機(jī)械結(jié)構(gòu)，特別是一種球形浮標(biāo)及其制造方法。
背景技術(shù)：
球形海洋浮標(biāo)作為各種海洋環(huán)境探測(cè)儀器的搭載平臺(tái)已經(jīng)被廣泛采用，已經(jīng)成為海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)的主要工具之一。傳統(tǒng)的球形浮標(biāo)結(jié)構(gòu)體通常由兩個(gè)完整的半球?qū)劢M成，也有些為了設(shè)備安裝方便在半球結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)了帶密封圈的蓋子，兩個(gè)半球均設(shè)計(jì)有法蘭(帶密封圈)，采用螺絲緊固為一體，法蘭外圍再套以橡膠圈，起到防撞緩沖的作用。這樣的結(jié)構(gòu)形式存在以下的問題
(1)由于法蘭和防撞橡膠圈的存在，影響了球形浮標(biāo)表面的光滑性，增加了波浪對(duì)浮標(biāo)的非均勻沖擊，導(dǎo)致浮標(biāo)的滾動(dòng)，破壞了浮標(biāo)的姿態(tài)穩(wěn)定性。浮標(biāo)姿態(tài)的不穩(wěn)定，必然導(dǎo)致浮標(biāo)姿態(tài)測(cè)量和補(bǔ)償?shù)木认陆担M(jìn)而影響浮標(biāo)載海洋儀器的測(cè)量精度；
(2)法蘭所處的位置是球形浮標(biāo)尺寸最大、最易受到?jīng)_擊、機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)較弱的部位，在外來(lái)撞擊下，即使有防撞橡膠圈的保護(hù)，也不能保證不出現(xiàn)形變和裂縫，容易出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，導(dǎo)致搭載設(shè)備受損，甚至整個(gè)浮標(biāo)沉沒；
(3)球形浮標(biāo)外殼的生產(chǎn)需要精度較高的模具，法蘭和防撞橡膠圈的采用又增加了材料耗費(fèi)，導(dǎo)致浮標(biāo)生產(chǎn)成本較高(這一點(diǎn)對(duì)消耗型的漂流浮標(biāo)尤其重要)，浮標(biāo)自重增加，搭載能力下降等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低的球形浮標(biāo)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種球形浮標(biāo)，包括球形浮標(biāo)本體，所述球形浮標(biāo)本體外圍光滑，該球形浮標(biāo)本體上設(shè)有上頂蓋和下底蓋，所述上頂蓋、下底蓋與球形浮標(biāo)本體形成自上而下的三個(gè)空腔，分別為第一空腔、球形浮標(biāo)本體空腔和第二空腔，所述球形浮標(biāo)本體空腔為圓筒狀空腔，該空腔的周邊設(shè)置泡沫體。進(jìn)一步地，本發(fā)明球形浮標(biāo)中，所述第一空腔內(nèi)設(shè)有通訊模塊和警示燈，所述球形浮標(biāo)本體空腔內(nèi)設(shè)有加速度傳感器，所述第三空腔內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)采集模塊、微處理和電池，所述下底蓋外部設(shè)有纜繩拉環(huán)，所述數(shù)據(jù)采集模塊將采集到的信息發(fā)送到微處理處理后通過通訊模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。為了解決浮標(biāo)姿態(tài)穩(wěn)定性差、易裂損漏水、生產(chǎn)成本高、搭載能力差等問題，本發(fā)明的制造方法包括以下步驟
步驟I、設(shè)計(jì)模具，利用該模具灌注形成球形浮標(biāo)的內(nèi)填充泡沫結(jié)構(gòu)體，所述模具包括一空心且上下為平面的球狀體和一圓柱體，所述兩個(gè)平面相互平行，所述圓柱體位于球狀體內(nèi)部,該圓柱體的中心軸穿過球狀體的球心,該球狀體內(nèi)壁均勻設(shè)置條狀突起,所述條狀突起沿球狀體的緯度和經(jīng)度方向分布；步驟2、以表面帶有凹槽的泡沫結(jié)構(gòu)體為內(nèi)部支撐，用環(huán)氧復(fù)合材料填充凹槽使其表面平整后再用環(huán)氧復(fù)合材料裹覆成該球形浮標(biāo)的殼體；
步驟3、對(duì)殼體進(jìn)行刨光打磨和表面涂覆處理；
步驟4、制作上頂蓋和下底蓋；
步驟5、將上頂蓋和下底蓋固定到球形浮標(biāo)本體上。進(jìn)一步地，本發(fā)明球形浮標(biāo)的制造方法中，步驟I中所述模具的材質(zhì)為木質(zhì)材料，沿球狀體的緯度方向分布的條狀突起數(shù)量為3個(gè)，沿球狀體的經(jīng)度方向分布的條狀突起數(shù)量為8個(gè)。進(jìn)一步地，本發(fā)明球形浮標(biāo)的制造方法中，步驟2中所述的環(huán)氧復(fù)合材料為環(huán)氧樹脂和玻璃纖維材料。
進(jìn)一步地，本發(fā)明球形浮標(biāo)的制造方法中，步驟5中上頂蓋、下底蓋與球形浮標(biāo)本體采用螺絲固定，在上頂蓋與球形浮標(biāo)本體的接觸面和下底蓋與球形浮標(biāo)本體的接觸面分別設(shè)有密封圈。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)(I)本發(fā)明的球形浮標(biāo)表面光滑，最大程度減少了波浪對(duì)浮標(biāo)的非均勻沖擊，明顯提高和保證了浮標(biāo)的姿態(tài)穩(wěn)定性；
(2)—體化的外殼與內(nèi)腔填充結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大幅度提高外殼抗沖擊能力的同時(shí)，即使外殼小范圍破裂也不會(huì)漏水，更不會(huì)沉沒；
(3)簡(jiǎn)化的生產(chǎn)工藝要求，只需一副一般精度要求的內(nèi)腔填充泡沫塑料結(jié)構(gòu)的模具，夕卜殼依附內(nèi)腔泡沫塑料結(jié)構(gòu)采用環(huán)氧復(fù)合材料反復(fù)裹覆成型，生產(chǎn)加工成本低；
(4)優(yōu)化的內(nèi)腔空間和功能設(shè)計(jì)，充分考慮了各種傳感器和模塊的搭載安裝要求，實(shí)現(xiàn)了浮標(biāo)結(jié)構(gòu)體的通用性。


圖I為本發(fā)明球形浮標(biāo)的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2為本發(fā)明球形浮標(biāo)的爆炸圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖I、圖2所示，本發(fā)明一種球形浮標(biāo)，包括球形浮標(biāo)本體3，所述球形浮標(biāo)本體3外圍光滑，該球形浮標(biāo)本體3上設(shè)有上頂蓋I和下底蓋7，所述上頂蓋I、下底蓋7與球形浮標(biāo)本體3形成自上而下的三個(gè)空腔，分別為第一空腔2、球形浮標(biāo)本體空腔5和第二空腔6，所述球形浮標(biāo)本體空腔5為圓筒狀空腔，該空腔的周邊設(shè)置泡沫體4，所述第一空腔2內(nèi)設(shè)有通訊模塊和警示燈，所述球形浮標(biāo)本體空腔5內(nèi)設(shè)有加速度傳感器，所述第二空腔6內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)采集模塊、微處理和電池，所述下底蓋外部設(shè)有纜繩拉環(huán)，所述數(shù)據(jù)采集模塊將采集到的信息發(fā)送到微處理處理后通過通訊模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。一種制作上述球形浮標(biāo)的制造方法，其特征在于，包括以下步驟
步驟I、設(shè)計(jì)模具，利用該模具灌注形成球形浮標(biāo)的內(nèi)填充泡沫結(jié)構(gòu)體，所述模具包括一空心且上下為平面的球狀體和一圓柱體，所述兩個(gè)平面相互平行，所述圓柱體位于球狀體內(nèi)部,該圓柱體的中心軸穿過球狀體的球心,該球狀體內(nèi)壁均勻設(shè)置條狀突起,所述條狀突起沿球狀體的緯度和經(jīng)度方向分布；其中緯度方向分布的條狀突起數(shù)量為3個(gè)，沿球狀體的經(jīng)度方向分布的條狀突起數(shù)量為8個(gè)；
步驟2、以表面帶有凹槽的泡沫結(jié)構(gòu)體為內(nèi)部支撐，用環(huán)氧復(fù)合材料填充凹槽，作為泡沫結(jié)構(gòu)體的加強(qiáng)筋，使其表面平整后再用環(huán)氧復(fù)合材料裹覆成該球形浮標(biāo)的殼體；所述環(huán)氧復(fù)合材料為環(huán)氧樹脂和玻璃纖維材料；
步驟3、對(duì)殼體進(jìn)行刨光打磨和表面涂覆處理；
步驟4、制作上頂蓋和下底蓋；
步驟5、將上頂蓋和下底蓋固定到球形浮標(biāo)本體上。其中，模具采用木材或金屬材料均可，由于對(duì)模具精度要求不是很高，而且泡沫灌注成型對(duì)模具磨損較小，因此，主要從模具設(shè)計(jì)加工成本的角度考慮，優(yōu)先采用木質(zhì)模具；浮標(biāo)殼體的制作是通過在浮標(biāo)內(nèi)填充泡沫結(jié)構(gòu)體外表面采用環(huán)氧復(fù)合材料裹覆而成，有別 于傳統(tǒng)工藝的先有殼體再行填充的方法，是先有填充后有殼體。裹覆制作時(shí)，先用環(huán)氧復(fù)合材料填充凹槽，作為泡沫結(jié)構(gòu)體的加強(qiáng)筋，再采用旋轉(zhuǎn)方法進(jìn)行表面覆蓋和包裹，整個(gè)裹覆制作分多層次完成，裹覆材料整體厚度視浮標(biāo)尺寸而定；浮標(biāo)上頂蓋體選擇采用與浮標(biāo)主體同色的塑料材料，下底蓋體一般也選擇采用與浮標(biāo)主體同色的塑料材料，如有散熱需要也可采用非導(dǎo)磁金屬材料。雖然浮標(biāo)蓋體可以采用精密模具鑄造成型，但考慮到精密模具造價(jià)較高，加之上、下蓋體本身因?yàn)閭鞲衅鞯葍x器部件裝載需要進(jìn)行針對(duì)性的二次加工，所以本設(shè)計(jì)選擇直接采用塑料板材，通過數(shù)控銑床加工成型。在未確定浮標(biāo)的具體應(yīng)用時(shí)，上、下蓋體為通用的實(shí)心局部球體。在確定了浮標(biāo)的具體應(yīng)用要求時(shí)，再根據(jù)需要對(duì)實(shí)心局部球體的內(nèi)側(cè)進(jìn)行二次銑制加工，但必須保證最薄壁厚不小于10mm。浮標(biāo)的上、下蓋體分別通過8個(gè)塑料螺絲與浮標(biāo)主體緊固連接，蓋體結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)的接觸面采用彈性橡膠密封圈密封，防止海水滲漏。本發(fā)明制造的球形浮標(biāo)為通用浮標(biāo)，除了可以起到普通浮標(biāo)水面助航標(biāo)志的作用，同時(shí)還可以適應(yīng)多種環(huán)境監(jiān)測(cè)，現(xiàn)具體舉例如下
實(shí)施例I
在球形浮標(biāo)的第一空腔設(shè)置GPRS通信模塊和警示燈，在球形浮標(biāo)本體空腔內(nèi)設(shè)置六軸加速度傳感器，在第二空腔內(nèi)設(shè)置數(shù)據(jù)采集模塊、微處理器和電池，下底蓋外部設(shè)置纜繩拉環(huán)，構(gòu)成錨固型波浪浮標(biāo)，其中數(shù)據(jù)采集模塊為水壓傳感器、方向傳感器等，數(shù)據(jù)采集模塊將采集到信息發(fā)送到微處理器進(jìn)行處理后通過GPRS通信模塊發(fā)送到控制平臺(tái)，可定點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)海洋浪高、浪向和浪周期等海洋動(dòng)力環(huán)境參數(shù)。實(shí)施例2
在球形浮標(biāo)的第一空腔設(shè)置北斗(BD)天線和警示燈，在球形浮標(biāo)本體空腔內(nèi)設(shè)置六軸加速度傳感器，在第二空腔內(nèi)設(shè)置BD定位通信主機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊、微處理器和電池，構(gòu)成浪流漂流浮標(biāo)，所述數(shù)據(jù)采集模塊為水壓傳感器、方向傳感器等，可漂流移動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)浪高、浪向、浪周期和流速、流向等海洋動(dòng)力環(huán)境參數(shù)。實(shí)施例3
在球形浮標(biāo)的第一空腔設(shè)置北斗(BD)天線和警示燈，在球形浮標(biāo)本體空腔內(nèi)和第二空腔內(nèi)部搭載安裝BD定位通信主機(jī)、信號(hào)采集處理模塊和電池，構(gòu)成漂流浮標(biāo)，可漂流移動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流速、流向等海洋動(dòng)力環(huán)境參數(shù)。
實(shí)施例4
在球形浮標(biāo)的第一空腔設(shè)置GPRS通信模塊和警示燈，在球形浮標(biāo)本體空腔內(nèi)設(shè)置信號(hào)采集處理模塊，第二空腔內(nèi)安裝電池，下底蓋外部搭載安裝海洋生態(tài)傳感器并設(shè)置纜繩拉環(huán)，構(gòu)成錨固型生態(tài)浮標(biāo)，可定點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水溫、鹽度、PH、硝酸鹽等海洋生態(tài)環(huán)境參數(shù)。實(shí)施例5
在球形浮標(biāo)的第一空腔設(shè)置GPRS通信模塊和警示燈，在球形浮標(biāo)本體空腔內(nèi)安裝六軸加速度傳感器，球形浮標(biāo)本體空腔中下部搭載安裝信號(hào)采集處理模塊，第二空腔內(nèi)部搭載安裝電池，下底蓋 外部搭載安裝海洋生態(tài)傳感器并設(shè)置纜繩拉環(huán)，構(gòu)成錨固型綜合浮標(biāo)，可定點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)海洋浪高、浪向、浪周期等海洋動(dòng)力環(huán)境參數(shù)和水溫、鹽度、PH、硝酸鹽等海洋生態(tài)環(huán)境參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種球形浮標(biāo)，包括球形浮標(biāo)本體，其特征在于，所述球形浮標(biāo)本體外圍光滑，該球形浮標(biāo)本體上設(shè)有上頂蓋和下底蓋，所述上頂蓋、下底蓋與球形浮標(biāo)本體形成自上而下的三個(gè)空腔，分別為第一空腔、球形浮標(biāo)本體空腔和第二空腔，所述球形浮標(biāo)本體空腔為圓筒狀空腔，該空腔的周邊設(shè)置泡沫體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的球形浮標(biāo)，其特征在于所述第一空腔內(nèi)設(shè)有通訊模塊和警示燈，所述球形浮標(biāo)本體空腔內(nèi)設(shè)有加速度傳感器，所述第二空腔內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)采集模塊、微處理和電池，所述下底蓋外部設(shè)有纜繩拉環(huán)，所述數(shù)據(jù)采集模塊將采集到的信息發(fā)送到微處理處理后通過通訊模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的球形浮標(biāo)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集模塊為溫度傳感器、壓力傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的球形浮標(biāo)，其特征在于所述通訊模塊為GPRS無(wú)線通訊模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的球形浮標(biāo)，其特征在于所述加速度傳感器為六軸加速度傳感器。
6.一種制作權(quán)利要求I所述球形浮標(biāo)的制造方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟I、設(shè)計(jì)模具，利用該模具灌注形成球形浮標(biāo)的內(nèi)填充泡沫結(jié)構(gòu)體，所述模具包括一空心且上下為平面的球狀體和一圓柱體，所述兩個(gè)平面相互平行，所述圓柱體位于球狀體內(nèi)部,該圓柱體的中心軸穿過球狀體的球心,該球狀體內(nèi)壁均勻設(shè)置條狀突起,所述條狀突起沿球狀體的緯度和經(jīng)度方向分布； 步驟2、以表面帶有凹槽的泡沫結(jié)構(gòu)體為內(nèi)部支撐，用環(huán)氧復(fù)合材料填充凹槽使其表面平整后再用環(huán)氧復(fù)合材料裹覆成該球形浮標(biāo)的殼體； 步驟3、對(duì)殼體進(jìn)行刨光打磨和表面涂覆處理； 步驟4、制作上頂蓋和下底蓋； 步驟5、將上頂蓋和下底蓋固定到球形浮標(biāo)本體上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的球形浮標(biāo)的制造方法，其特征在于，步驟I中所述模具的材質(zhì)為木質(zhì)材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的球形浮標(biāo)的制造方法，其特征在于，步驟I中沿球狀體的緯度方向分布的條狀突起數(shù)量為3個(gè)，沿球狀體的經(jīng)度方向分布的條狀突起數(shù)量為8個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的球形浮標(biāo)的制造方法，其特征在于，步驟2中所述的環(huán)氧復(fù)合材料為環(huán)氧樹脂和玻璃纖維材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的球形浮標(biāo)的制造方法，其特征在于，步驟5中上頂蓋、下底蓋與球形浮標(biāo)本體采用螺絲固定，在上頂蓋與球形浮標(biāo)本體的接觸面和下底蓋與球形浮標(biāo)本體的接觸面分別設(shè)有密封圈。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種球形浮標(biāo)及其制造方法，包括球形浮標(biāo)本體，其特征在于，所述球形浮標(biāo)本體外圍光滑，該球形浮標(biāo)本體上設(shè)有上頂蓋和下底蓋，所述上頂蓋、下底蓋與球形浮標(biāo)本體形成自上而下的三個(gè)空腔，分別為第一空腔、球形浮標(biāo)本體空腔和第二空腔，所述球形浮標(biāo)本體空腔為圓筒狀空腔，該空腔的周邊設(shè)置泡沫體，該球形浮標(biāo)姿態(tài)穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。
文檔編號(hào)B63B22/24GK102700684SQ20121017307
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者周濤 申請(qǐng)人:周濤