CN110316321B - 自平衡式浮标装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自平衡式浮标装置，包括：标身；锚定件，锚定件通过锚链与标身连接；平衡装置，平衡装置包括多个悬挑杆，所有悬挑杆周向均匀在标身的外周处，每个悬挑杆在延伸方向上具有第一端和第二端，每个悬挑杆的第一端与标身连接，并且每个悬挑杆的第二端上设有可浸入水中的浮体；当浮体浸入水中时，浮体通过悬挑杆将浮力作用在标身上，以抵抗外力对标身产生的倾覆力矩。本发明能够抵抗风浪荷载或工作人员荷载所产生的倾覆力矩，自动实现标身的平衡，从而提高标身的稳定。

Description

自平衡式浮标装置

技术领域

本发明涉及一种浮标，特别是涉及一种自平衡式浮标装置。

背景技术

在我国的海洋、大江大河以及水库等水域，浮标的应用非常广泛，各种浮标数以万计。浮标是通过锚链锚碇于水底以固定标位，浮标用作航标，其功能是标示航道范围，指示浅滩或危及航行安全的障碍物。在昼夜通航的水域上所设的浮标，带有发光灯具，称灯浮，在日夜通航水域用于助航；有的浮标还装雷达应答器、无线电指向标、雾警信号等。

目前，用于技术性的浮标也日益增多，如用于水位、水质、水温等监测，用于海洋、大江大河调查等。浮标虽然有锚链、以固定于水底，但是在有风浪的场景下，或人员登台时，自然就会发生荷载不平衡，水位会上下剧烈波动，导致浮标摇摆不定，从而导致浮标难以发挥正常作用，减小了浮标的使用时间。

在风浪的撞击下，常见浮标东倒西歪，其顶部的设备常常受水侵袭，为了减少浮标的倾斜度，有时只得采用加大浮标的尺寸，从而增大了浮标的制作成本。

在实际应用中，大多数浮标都需要稳定，尤其是技术类浮标。为了获得准确的技术参数，浮标不能摇摆不定。应用最多的航标也需要稳定，这样航标才清晰可见，也方便人员登上浮标进行施工或维修。对于浮标管理，最平常的工作就是浮标抢修，尤其是在海上抢修失常的航标时，常常会遇到大风和海浪的侵袭，浮标摇摆得非常厉害，不但影响维修人员维修工作，而且威胁维修人员的生命安全。

此外，在大江大河、水库、养殖厂等水域，如果用于水位监测、水质监测、水温监测的浮标摇摆不定，则会严重影响监测数据的稳定性和准确性。

综上所述，目前常用的普通浮标，在风浪作用下，或在人员登台安装、维修时，都会摇摆不定，既影响浮标正常使用，影响人员操作，又对浮标本身造成损害。属于技术类的浮标，如果摇摆不定，还会严重影响监测数据的稳定性和准确性。

因此，亟需一种具有自动平衡装置的浮标。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种自平衡式浮标装置，能够抵抗风浪荷载或工作人员荷载所产生的倾覆力矩，自动实现标身的平衡，从而提高标身的稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种自平衡式浮标装置，包括：

标身；

锚定件，锚定件通过锚链与标身连接；

平衡装置，平衡装置包括多个悬挑杆，所有悬挑杆周向均匀在标身的外周处，每个悬挑杆在延伸方向上具有第一端和第二端，每个悬挑杆的第一端与标身连接，并且每个悬挑杆的第二端上设有可浸入水中的浮体；

当浮体浸入水中时，浮体通过悬挑杆将浮力作用在标身上，以抵抗外力对标身产生的倾覆力矩。

优选地，所述标身包括由防透水材料制作而成的浮箱。

优选地，所述浮箱内设有容置腔，容置腔内设有配重体。

优选地，所述标身包括具有硬质闭孔结构的泡沫塑料体，泡沫塑料体的表面上设有包覆层或包覆网。

优选地，所述标身的顶部设有供外部设备安装的支架。

优选地，所述外部设备为探测器、引导器以及太阳能发电器其中的一种。

优选地，所述标身具有供悬挑杆安装的支座环，所有悬挑杆的第一端固定在支座环上。

优选地，所述浮体由浮球构成。

优选地，周向相邻的两个所述浮体之间通过连接杆连接。

优选地，所述连接杆为弧形空芯管，所有弧形空芯管所对应的圆心相重合。

如上所述，本发明的自平衡式浮标装置，具有以下有益效果：在本发明中，当平衡装置处于非工作状态时，浮体略高于静水位。当标身受到的风浪荷载或工作人员荷载不均匀时，标身会受到偏心荷载的作用，随之向一侧倾倒。当标身相对于水面的倾斜角大于设计要求时，设置在标身外周处的浮体便会浸入水中，从而产生浮力。由浮体产生的浮力通过悬挑杆作用于标身上，形成抵抗风浪荷载或工作人员荷载所产生的倾覆力矩，自动实现标身的平衡，从而提高标身的稳定性，便于水域工作人员观察。具体的，若本发明的自平衡式浮标装置应用于技术性检测，能保证技术数据的准确性。此外，在平衡装置的作用下，不但可以减小标身的尺寸，而且便于工作人员在标身承载面上进行安装维修等作业，保证了工作人员的安全。因此，本发明的自平衡式浮标装置能够抵抗风浪荷载或工作人员荷载所产生的倾覆力矩，自动实现标身的平衡，从而提高标身的稳定性，整体结构简单，制作成本低，安全可靠，便于拆装，具有较好的推广应用价值。

附图说明

图1显示为本发明的自平衡式浮标装置的第一状态图；

图2显示为本发明的自平衡式浮标装置的第二状态图；

图3显示为本发明的自平衡式浮标装置的俯视图。

元件标号说明

1 标身

11 浮箱

111 容置腔

112 配重体

12 支座环

2 锚定件

3 平衡装置

31 悬挑杆

32 浮体

33 连接杆

4 支架

5 锚链

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1、图2以及图3所示，本发明提供一种自平衡式浮标装置，包括：

标身1，标身1可以由新浮标构成，也可以由现有浮标构成；

锚定件2(在使用时锚定件固定于水底)，锚定件2通过锚链5与标身1连接；

平衡装置3，平衡装置3包括多个悬挑杆31，所有悬挑杆31周向均匀在标身1的外周处，每个悬挑杆31在延伸方向上具有第一端和第二端，每个悬挑杆31的第一端与标身1连接，并且每个悬挑杆31的第二端上设有可浸入水中的浮体32；

当浮体32浸入水中时，浮体32通过悬挑杆31将浮力作用在标身1上，以抵抗外力(如风浪、工作人员等)对标身1产生的倾覆力矩。

在本发明中，所有悬挑杆31周向均匀在标身1的外周处，优选地，平衡装置3包括4～6个悬挑杆31，4～6个悬挑杆31呈圆周阵列设置在标身1的外周处。参见图1，当平衡装置3处于非工作状态时，浮体32略高于静水位，通常比静水位高出20mm。参见图2，当标身1受到的风浪荷载Fw或工作人员荷载不均匀时，标身1会受到偏心荷载的作用，随之向一侧倾倒。当标身1相对于水面的倾斜角大于设计要求时，设置在标身1外周处的浮体32便会浸入水中，从而产生浮力Ff；标身1相对于水面的倾斜角越大，浮体32浸入水中的体积越多，浮体32产生的浮力越大。由浮体32产生的浮力通过悬挑杆31作用于标身1上，形成抵抗风浪荷载或工作人员荷载所产生的倾覆力矩，自动实现标身1的平衡，从而提高标身1的稳定性，便于水域工作人员观察。具体的，若本发明的自平衡式浮标装置应用于技术性检测，能保证技术数据的准确性。此外，在平衡装置3的作用下，不但可以减小标身1的尺寸，而且便于工作人员在标身1承载面上进行安装维修等作业，保证了工作人员的安全。因此，本发明的自平衡式浮标装置能够抵抗风浪荷载或工作人员荷载所产生的倾覆力矩，自动实现标身1的平衡，从而提高标身1的稳定性，整体结构简单，制作成本低，安全可靠，便于拆装，具有较好的推广应用价值。

本发明的自平衡式浮标装置的具体原理如下：

(1)静水状态：当风浪平静或风浪较小时，标身1比较平稳，平衡装置3处于非工作状态，即浮体32悬挂在悬挑杆31的第二端，并处于平衡状态。

(2)当标身1受到的风浪荷载或工作人员荷载不均匀时：当风浪较大，或标身1的承载面上有工作人员时，标身1会向一侧倾斜，当标身1相对于水面的倾斜角达到设计要求时，位于标身1倾斜一侧的浮体32便会浸入水中而产生浮力，对标身1提供抗倾覆力矩，从而实现标身1的稳定平衡。

(3)平衡计算：上述标身1在外荷载的作用下，必须满足静力平衡条件，即作用在标身1上的竖向外荷载之和等于零，并且外荷载对标身1任一点的力矩之和等于零。

作为上述标身1的第一实施例：上述标身1包括由防透水材料(如钢材、塑料等)制作而成的浮箱11。在使用时，浮箱11的顶面高出静水位0.3～0.5m，位于水面以下的部分提供浮力。

如图1、图2所示，为了降低上述标身1的重心，减少标身1的摇摆幅度，上述浮箱11内设有容置腔111，容置腔111内设有配重体112(如混凝土块等)。配重体112优选固定在容置腔111的中心处。

作为上述标身1的第二实施例(未予图示)：上述标身1包括具有硬质闭孔结构的泡沫塑料体(如EPS等)，泡沫塑料体的表面上设有包覆层或包覆网。

为了便于安装外部设备，上述标身1的顶部设有供外部设备安装的支架4。支架4可以由钢板制作而成。上述外部设备为探测器(如雷达等)、引导器(如导航灯等)以及太阳能发电器(太阳能电池板)其中的一种。

上述标身1具有供悬挑杆31安装的支座环12，所有悬挑杆31的第一端固定在支座环12上。支座环12的顶圆边缘高于标身1的承载面，支座环12靠近承载面的部分上设有排水孔。

上述悬挑杆31可以为圆弧杆件，这样由浮体32产生的浮力以轴向传递于悬挑杆31的第二端，再经悬挑杆31的第一端、并且以轴向传递于标身1。

上述浮体32可以是实体，也可以是空心密封体(如浮球、浮筒等)。优选的，上述浮体32由浮球构成。

为了增加上述平衡装置3的整体性，周向相邻的两个上述浮体32之间通过连接杆33连接。进一步的，为了使连接杆33产生浮力，上述连接杆33为弧形空芯管，所有弧形空芯管所对应的圆心相重合。

上述锚定件2和锚链5为常规构件。锚定件2沉于水底，锚链5连接锚定件2和标身1，让标身1随水位升降或漂移，锚链5的长度满足在最高水位时能拉曳标身1。

综上所述，本发明的自平衡式浮标装置能够抵抗风浪荷载或工作人员荷载所产生的倾覆力矩，自动实现标身的平衡，从而提高标身的稳定性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种自平衡式浮标装置，其特征在于，包括：

标身(1)；

锚定件(2)，锚定件(2)通过锚链(5)与标身(1)连接，以让标身(1)随水位升降或漂移，锚链(5)的长度满足在最高水位时能拉曳标身(1)；

平衡装置(3)，平衡装置(3)包括多个悬挑杆(31)，所有悬挑杆(31)周向均匀在标身(1)的外周处，每个悬挑杆(31)在延伸方向上具有第一端和第二端，每个悬挑杆(31)的第一端与标身(1)连接，并且每个悬挑杆(31)的第二端上设有可浸入水中的浮体(32)；

当风浪平静或风浪较小时，平衡装置(3)处于非工作状态，浮体(32)高于静水位；

当风浪较大，或标身(1)的承载面上有工作人员时，标身(1)受到的风浪荷载或工作人员荷载不均匀，标身(1)会受到偏心荷载的作用，随之向一侧倾倒，设置在标身(1)外周处的浮体(32)便会浸入水中，从而产生浮力；由浮体(32)产生的浮力通过悬挑杆(31)作用于标身(1)上，形成抵抗风浪荷载或工作人员荷载所产生的倾覆力矩，自动实现标身(1)的平衡。

2.根据权利要求1所述的自平衡式浮标装置，其特征在于：所述标身(1)包括由防透水材料制作而成的浮箱(11)。

3.根据权利要求2所述的自平衡式浮标装置，其特征在于：所述浮箱(11)内设有容置腔(111)，容置腔(111)内设有配重体(112)。

4.根据权利要求1所述的自平衡式浮标装置，其特征在于：所述标身(1)包括具有硬质闭孔结构的泡沫塑料体，泡沫塑料体的表面上设有包覆层或包覆网。

5.根据权利要求1所述的自平衡式浮标装置，其特征在于：所述标身(1)的顶部设有供外部设备安装的支架(4)。

6.根据权利要求5所述的自平衡式浮标装置，其特征在于：所述外部设备为探测器、引导器以及太阳能发电器其中的一种。

7.根据权利要求1所述的自平衡式浮标装置，其特征在于：所述标身(1)具有供悬挑杆(31)安装的支座环(12)，所有悬挑杆(31)的第一端固定在支座环(12)上。

8.根据权利要求1所述的自平衡式浮标装置，其特征在于：所述浮体(32)由浮球构成。

9.根据权利要求1所述的自平衡式浮标装置，其特征在于：周向相邻的两个所述浮体(32)之间通过连接杆(33)连接。

10.根据权利要求9所述的自平衡式浮标装置，其特征在于：所述连接杆(33)为弧形空芯管，所有弧形空芯管所对应的圆心相重合。