本發(fā)明涉及一種用于遠海信息傳遞的浮動式多功能信號塔及其工作方法，屬于信號塔技術領域。

背景技術：

信號塔是網(wǎng)絡運營商建立的一種信號發(fā)射裝置，在通信傳播中起著中繼器的作用，又是指在一定的無線電覆蓋區(qū)域中，通過通信交換中心，與移動電話終端之間進行信息傳遞的無線電收發(fā)信電臺。在無線城市普及以后，信號塔又成為了城市WIFI的信號發(fā)射基點。信號塔在內(nèi)地應用廣泛，在近海岸區(qū)域也會有信號塔的信號覆蓋，而在遠海區(qū)域并且遠離島嶼的地區(qū)，由于缺少土地這一客觀條件，沒有信號塔，所以幾乎沒有無線網(wǎng)絡。對于遠海工作平臺以及遠洋航行船上的工作人員來說，除了進行衛(wèi)星電話通信外，無法與內(nèi)地聯(lián)系，十分不方便。

燈塔自古就存在于廣泛的沿海港岸，作為固定航標，用以照明、引導船舶航行和指示危險區(qū)域，雖然由于DGPS系統(tǒng)等導航系統(tǒng)的建立，其導航作用被弱化，但是其給予茫茫大海中的船員的心理安慰作用是數(shù)據(jù)導航所無法替代的，而在遠海區(qū)域，建于陸地上的燈塔則無法存在。

浮動式信號塔在海中，若工作人員需要到達塔頂區(qū)域進行維修等工作，傳統(tǒng)的方法是攀登，但是，各種海洋環(huán)境力不可避免的使信號塔發(fā)生平移、搖擺、浮沉等運動，威脅到工作人員的安全。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種用于遠海信息傳遞的浮動式多功能信號塔。

本發(fā)明還提供了上述浮動式多功能信號塔的工作方法。

本發(fā)明存在于遠海區(qū)域的大海之中，建立信號發(fā)射基點，完成信號傳輸。

本發(fā)明的技術方案為：

一種用于遠海信息傳遞的浮動式多功能信號塔，包括防波浪裝置及部分設置在其中的信號塔系統(tǒng)，所述信號塔系統(tǒng)包括避雷針、信號塔主體、天線、升降平臺、控制室、第一張力腿系統(tǒng)，所述避雷針設置在所述信號塔主體的頂端，所述天線設置在所述信號塔主體的橫梁上，所述信號塔主體的中部設有所述升降平臺，所述升降平臺下部連接所述控制室，所述信號塔主體的底部設有所述第一張力腿系統(tǒng)，所述控制室包括動力系統(tǒng)、變速箱、剎車系統(tǒng)、第一滾筒，所述升降平臺包括載人平臺、若干個小滑輪、1個大滑輪、塔外繩、塔內(nèi)繩，若干個小滑輪分成兩組，兩組的小滑輪通過支架分別固定在所述信號塔主體的左、右兩側(cè)，所述塔外繩的一端固定在所述控制室上，依次繞過其中一組的小滑輪、大滑輪、另一組的小滑輪，另一端固定在所述控制室內(nèi)，大滑輪位于連接兩組小滑輪之間的塔外繩上，繞過兩組小滑輪的塔外繩上固定所述載人平臺，支撐大滑輪的塔外繩處垂直連接所述塔內(nèi)繩的一端，所述塔內(nèi)繩的另一端連接所述第一滾筒。

通過動力系統(tǒng)輸入動力，經(jīng)過變速箱變速后將轉(zhuǎn)動傳到第一滾筒，使第一滾筒旋轉(zhuǎn)，塔內(nèi)繩升高或者降低，塔內(nèi)繩在大滑輪處與塔外繩連接，塔外繩通過小滑輪將傳動方向改變，塔外繩與升降平臺相連接，從而使載人平臺完成升降工作。若需要將升降平臺制動，則啟動剎車系統(tǒng)。該浮動式信號塔在海中，通過此升降平臺實現(xiàn)使工作人員到達信號塔的任意高度位置，方便工作人員作業(yè)，并保證了安全性。

遠海區(qū)域天氣復雜多變，惡劣天氣經(jīng)常發(fā)生，而浮動式信號塔作為較高單一建筑，在大海中很容易成為雷電集中的目標，因此需要在浮動式信號塔頂部安裝避雷針，將雷電引入大海之中。避雷針通過螺栓連接于信號塔主體的頂端，引線通過信號塔筒壁內(nèi)部引至第一浮筒邊緣，電流最終通入大海。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述第一張力腿系統(tǒng)包括第一浮筒、第一張力腿、第一樁錨，所述信號塔主體的底部設有所述第一浮筒，所述第一浮筒底部設有若干個第一張力腿，所述第一張力腿底部設有第一樁錨。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述第一浮筒包括中心達立柱浮筒、若干個伸張腿浮筒，所述信號塔主體的底部連接所述中心達立柱浮筒，所述中心達立柱浮筒底部連接若干個所述伸張腿浮筒，所述伸張腿浮筒底部設有所述第一張力腿，所述第一浮筒為中空結(jié)構(gòu)，所述第一浮筒的材質(zhì)為不銹鋼。

第一浮筒內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生遠遠大于自身重力的浮力，浮力一部分抵消了自身重力以及信號塔各部分重力。剩余浮力與預張力平衡。置于海水中時，第一浮筒的下半部分沉入海中，上半部分浮于海面之上，第一張力腿與第一浮筒和第一樁錨連接，預張力作用在垂直第一張力腿上，使第一張力腿時刻處于受張拉的繃緊狀態(tài)。使該浮動式信號塔的橫搖、縱搖、垂蕩運動較小，保證了信號塔的穩(wěn)定性。第一樁錨與第一張力腿相連，固定于海底，決定了該浮動式信號塔所處的地理位置，通過第一浮筒、第一張力腿、第一樁錨組成的第一張力腿系統(tǒng)為信號塔正常工作提供一個相對平穩(wěn)安全的工作環(huán)境。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述信號塔主體的橫梁上還設有太陽能發(fā)電板、海上氣象檢測儀，所述信號塔主體上還設有風力發(fā)電系統(tǒng)。

太陽能發(fā)電板為SOLARPRO品牌的SP260W型號的太陽能發(fā)電板，海上氣象檢測儀為型號為XZC2-2SA型的船用海洋氣象測報儀，風力發(fā)電系統(tǒng)為150KW風力發(fā)電機。

太陽能發(fā)電板用于在白天吸收太陽能發(fā)電，并將電儲存在蓄電池中。天線用于發(fā)射信號，通過螺栓連接在信號塔筒壁的橫梁上，通過海上氣象檢測儀、海流計測得的數(shù)據(jù)也通過天線發(fā)射出去，傳達到其他區(qū)域或者路過次區(qū)域的船只上，使過往船只及時了解該海域的氣象以及海域狀況，保障通航的安全性。

由于遠海地區(qū)天氣多變，環(huán)境惡劣，需要及時獲取浮動式信號塔周圍的環(huán)境狀況，海上氣象檢測儀通過螺栓固定于信號塔筒壁上，可以用來測量該附近海域的風速、風向、溫度、濕度的氣象狀況，并將測量數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)控制柜、數(shù)據(jù)控制柜在處理完信息后將氣象信息通過天線傳送出去。

風力發(fā)電系統(tǒng)位于天線下部，利用遠海區(qū)域經(jīng)常風大浪急的特征，安裝風力發(fā)電系統(tǒng)用來發(fā)電并將電儲存于蓄電池中，該浮動式信號塔運作所需的電力大部分由風力發(fā)電系統(tǒng)提供。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述信號塔主體的頂部設有信號燈。

信號燈用以指引船舶航行并且在黑夜提醒船舶，防止過往船只撞擊浮動式信號塔。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述控制室還包括蓄電池、工具箱、數(shù)據(jù)控制柜，所述蓄電池分別連接所述動力系統(tǒng)、所述變速箱、所述剎車系統(tǒng)、所述第一滾筒、所述數(shù)據(jù)控制柜，由所述蓄電池為所述動力系統(tǒng)提供電源，所述動力系統(tǒng)的輸出軸連接變速箱的輸入軸，經(jīng)變速后由所述變速箱的輸出軸連接所述第一滾筒，在所述第一滾筒兩端安裝所述剎車系統(tǒng)，使第一滾筒制動。

工具箱主要存放維修信號塔設備的常用工具。數(shù)據(jù)控制柜主要是對從海上氣象檢測儀以及海流計得到的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)收集、處理，并將處理后的數(shù)據(jù)通過天線發(fā)送出去。蓄電池儲存太陽能發(fā)電板與風力發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電力，并為整個平臺運作提供動力源。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述防波浪裝置包括從上自下依次連接的防波裝置浮筒、防波筒系統(tǒng)以及第二張力腿系統(tǒng)，所述防波裝置浮筒包括可伸縮浮筒、若干個牽引裝置，所述可伸縮浮筒上設有橫梁，所述橫梁上設有若干個牽引裝置，牽引裝置包括第二滾筒、電機、V帶、牽引繩，第二滾筒上纏有牽引繩，通過V帶連接所述第二滾筒和所述電機；所述防波筒系統(tǒng)包括一級防波筒、可上下移動套在所述一級防波筒內(nèi)的二級防波筒、限位螺桿，牽引繩連接所述限位螺桿；一級防波筒筒壁內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，二級防波筒可從一級防波筒內(nèi)壁伸出和縮回，牽引繩系于限位螺桿上，限位螺桿與牽引繩系牢處位于一級防波筒底壁上面，限位螺桿穿過一級防波筒并再次穿過二級防波筒，用限位螺母固定于二級防波筒底壁外側(cè)，通過控制限位螺桿運動從而帶動二級防波筒從一級防波筒內(nèi)部伸出或縮回，所述一級防波筒及所述二級防波筒為上下均無蓋的立方體結(jié)構(gòu)，所述一級防波筒及所述二級防波筒的筒壁設有若干個面積為0.785-12.56m²的防波孔。所述防波裝置浮筒通過焊接在防波裝置浮筒2下的連桿連接所述防波筒系統(tǒng)。為防波筒系統(tǒng)提供浮力。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述防波孔為圓形，半徑的取值范圍為0.5-2m。

通過電機控制第二滾筒轉(zhuǎn)動，從而通過牽引繩控制限位螺桿的運動，控制二級防波筒展開程度，來改變防波孔的大小，控制進入該防波浪裝置的海流流量大小。二級防波筒處于完全展開狀態(tài)時，即不套在一級防波筒外時，防波筒系統(tǒng)體積最大，可以最大程度防波浪，此時其內(nèi)部信號塔第一張力腿的系泊環(huán)境最好。當二級防波筒完全套在一級防波筒外時，為防波筒系統(tǒng)的初始狀態(tài)，此時其防波孔最大，防波筒系統(tǒng)體積最小，便于對防波筒系統(tǒng)進行運輸。當二級防波筒部分套在一級防波筒外，恰好處于一級防波筒上防波孔孔徑最小狀態(tài)時，此時進入防波筒系統(tǒng)內(nèi)部的海流最小，其內(nèi)部環(huán)境最為穩(wěn)定。防波筒系統(tǒng)為二級可伸縮防波筒形裝置，信號塔位于其中間，海流需穿過防波筒系統(tǒng)才能到達信號塔，可以降低波浪力對信號塔的影響，減緩波浪、洋流對信號塔正常作業(yè)的沖擊。降低浮動信號塔的平移、浮沉、搖擺運動。使防波筒系統(tǒng)內(nèi)部的洋流平靜下來，大大改善了其內(nèi)部信號塔的系泊環(huán)境。防波孔大小不妨礙小型海洋生物穿行，尊重自然。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述可伸縮浮筒包括第二浮筒、浮筒外擋圈裝置、浮筒內(nèi)擋圈裝置，所述浮筒外擋圈裝置包括浮筒外擋圈、聯(lián)軸器、外圈活塞桿、外圈液壓缸，所述浮筒內(nèi)擋圈裝置包括浮筒內(nèi)擋圈、內(nèi)圈活塞桿、內(nèi)圈液壓缸，所述第二浮筒為有部分缺口的環(huán)形中空結(jié)構(gòu)，第二浮筒缺口處一端、所述浮筒外擋圈、所述聯(lián)軸器、所述外圈活塞桿、所述外圈液壓缸、所述第二浮筒缺口處另一端依次連接，與所述浮筒外擋圈裝置位置對應處，在所述第二浮筒內(nèi)設置所述浮筒內(nèi)擋圈裝置，所述浮筒內(nèi)擋圈、所述內(nèi)圈活塞桿、所述內(nèi)圈液壓缸依次連接。

由液壓系統(tǒng)控制內(nèi)圈液壓缸中的內(nèi)圈活塞桿的伸縮，內(nèi)圈活塞桿與浮筒內(nèi)擋圈螺栓連接，從而帶動浮筒內(nèi)擋圈的伸縮，兩個浮筒內(nèi)擋圈均連接有上述連接系統(tǒng)，該連接系統(tǒng)位于第二浮筒的正方形部分的內(nèi)部，為方便展示內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將右側(cè)第二浮筒隱藏顯示出內(nèi)部結(jié)構(gòu)。由液壓系統(tǒng)控制外圈液壓缸中的外圈活塞桿的伸縮，外圈活塞桿通過聯(lián)軸器與浮筒外擋圈連接，從而帶動浮筒外擋圈的伸縮，兩個浮筒外擋圈也均連接有上述連接系統(tǒng)，該連接系統(tǒng)位于第二浮筒的圓圈部分的內(nèi)部，為方便展示內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)，也將右側(cè)第二浮筒結(jié)構(gòu)部分隱藏。浮筒外擋圈與浮筒內(nèi)擋圈均為空心結(jié)構(gòu)，用以增加部分浮筒浮力。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述第二浮筒的外部設有浮筒外部圓圈結(jié)構(gòu)，所述浮筒外部圓圈結(jié)構(gòu)為扁平狀中空環(huán)形結(jié)構(gòu)，橫截面為長方形，長方形長度取值范圍為10～20m，寬度取值范圍為1～2m。

浮筒外部圓圈結(jié)構(gòu)的設置可以阻擋海洋漂浮污染物進入信號塔內(nèi)部。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，第二張力腿系統(tǒng)包括第二張力腿、第二樁錨，所述二級防波筒底部連接若干個第二張力腿，每個第二張力腿底端連接所述第二樁錨。

第二張力腿提供張力，連接二級防波筒和第二樁錨，由于第二浮筒的張力與第二樁錨的重力使第二張力腿處于緊緊張緊狀態(tài)，從而保證了整個防波浪裝置的位置，使整個防波浪裝置不會發(fā)生大的偏移運動。第二樁錨沉與海底，來決定防波浪裝置所處海洋位置。防波浪裝置的第二張力腿、第二樁錨固定于信號塔的第一張力腿、第一樁錨的外圍。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述一級防波筒筒壁底部設有海流計。

海流計用來測量該附近海域的海流流速，并將數(shù)據(jù)傳至控制柜，通過天線將信號發(fā)出。

上述浮動式多功能信號塔的工作方法，具體步驟包括：

(1)由大型運輸船將信號塔運輸?shù)街付êＳ蛭恢?，將所述第一樁錨固定于海底，固定信號塔所處海域的位置，所述第一浮筒以及所述第一張力腿使信號塔浮于海面之上；

(2)所述太陽能發(fā)電板以及所述風力發(fā)電系統(tǒng)工作，產(chǎn)生電力儲存于所述蓄電池中，為整個系統(tǒng)運行提供動力源；所述信號燈在夜間啟動，指引船舶航行并且在黑夜提醒船舶，防止過往船只撞擊信號塔；通過所述海上氣象檢測儀及所述海流計實時對附近海域的溫度、濕度、風速、海流流速進行檢測，并實時將收集到的海域信息發(fā)送到路過附近船只及所述控制室內(nèi)；以方便工作人員及時獲取此海域信息，做出合理措施。通過所述天線發(fā)射WiFi信號、通信信號以及通過所述海上氣象檢測儀及所述海流計測得的數(shù)據(jù)；實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。

(3)控制所述升降平臺將工作人員及作業(yè)工具送至信號塔指定位置；運載方便，安全可靠。

(4)通過運輸船將所述防波浪裝置運至信號塔周圍，將所述第二樁錨固定，通過所述第二浮筒以及所述第二張力腿系統(tǒng)將所述防波浪裝置浮于信號塔周圍；

(5)通過電機控制第二滾筒轉(zhuǎn)動，通過牽引繩控制限位螺桿的運動，控制二級防波筒展開程度，使防波浪裝置適應不同工作環(huán)境；

(6)當有工作船只進出信號塔，通過控制外圈液壓缸、內(nèi)圈液壓缸伸縮缸分別控制浮筒外擋圈、浮筒內(nèi)擋圈的伸縮，使防波浪裝置在封閉空間系統(tǒng)與開放空間系統(tǒng)之間相互轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明設有升降平臺，通過此升降平臺實現(xiàn)使工作人員到達信號塔的任意高度位置，方便工作人員作業(yè)，并保證了安全性。

2、本發(fā)明設有第一張力腿系統(tǒng)，移動運輸方便，穩(wěn)定性強，靈活性高，可將信號塔設置在廣泛的海域之中，建立起海上信息傳輸網(wǎng)絡系統(tǒng)，方便在海域中以及遠航船只中工作人員的通信生活。

3、本發(fā)明設有信號燈，使信號燈這一傳統(tǒng)導航機構(gòu)可以存在于遠海之中，為過往船只提供導航作用，并在夜間提醒此處有信號塔裝置，防止發(fā)生誤撞，并給在茫茫大海中的工作人員以心理寄托，燈塔的寓意往往是“希望”，這種心理安慰作用是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡導航所無法取代的；本發(fā)明安裝有風力發(fā)電機和太陽能發(fā)電板，可獲得持續(xù)較大電量，供整個信號塔運作，使其可以在遠海中獨立運行，無需人工干預；本發(fā)明安裝有海上氣象檢測儀、海流計，可以對附近海域的溫度、濕度、風速、海流流速等氣象、海象環(huán)境進行連續(xù)檢測，及時將收集到的海域信息發(fā)送到路過附近船只或者工作平臺上，以方便工作人員及時獲取此海域信息，做出合理措施。

4、本發(fā)明設置有防波浪裝置，為二級可伸縮防波筒形裝置，信號塔位于其中間，海流需穿過防波筒系統(tǒng)才能到達信號塔，可以降低波浪力對信號塔的影響，減緩波浪、洋流對信號塔正常作業(yè)的沖擊。降低浮動信號塔的平移、浮沉、搖擺運動。使防波筒系統(tǒng)內(nèi)部的洋流平靜下來，大大改善了其內(nèi)部信號塔的系泊環(huán)境。

5、本發(fā)明設置第二張力腿系統(tǒng)，隨浮動式信號塔到達海洋的大部分區(qū)域，安裝與運輸方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述浮動式多功能信號塔的總體結(jié)構(gòu)圖；

圖2.1為本發(fā)明所述信號塔系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖；

圖2.2(a)為本發(fā)明所述信號塔系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖2.2(b)為本發(fā)明所述信號塔系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖2.2(c)為本發(fā)明所述信號塔系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖三；

圖2.3為本發(fā)明所述升降平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2.4為本發(fā)明所述控制室的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3.1為本發(fā)明所述防波浪裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3.2為本發(fā)明所述防波裝置浮筒的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3.3為本發(fā)明所述防波筒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3.4(a)為本發(fā)明所述防波筒系統(tǒng)初始狀態(tài)示意圖；

圖3.4(b)為本發(fā)明所述防波筒系統(tǒng)最小防波孔狀態(tài)示意圖；

圖3.5為本發(fā)明所述第二張力腿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

1、信號塔系統(tǒng)，2、防波浪裝置，3、避雷針,4、信號燈,5、太陽能發(fā)電板,6、天線,7、風力發(fā)電機,8、海上氣象檢測儀,9、升降平臺,10、控制室,11、第一浮筒,12、第一張力腿，13、第一樁錨，14、小滑輪，15、支架，16、大滑輪，17、塔外繩，18、塔內(nèi)繩，19、工具箱，20、數(shù)據(jù)控制柜，21、第一滾筒，22、變速箱，23、電動機，24、蓄電池，25、剎車系統(tǒng)，26、防波裝置浮筒，27、防波筒系統(tǒng)，28、第二張力腿系統(tǒng)，29、浮筒，30、第二滾筒，31、v帶，32、電機，33、牽引繩，34、浮筒外擋圈，35、浮筒內(nèi)擋圈，36、內(nèi)圈活塞桿，37、聯(lián)軸器，38、內(nèi)圈液壓缸，39、外圈活塞桿，40、外圈液壓缸，41、連桿，42、一級防波筒，43、海流計，44、限位螺桿，45、二級防波筒，46、第二張力腿，47、第二樁錨。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖和實施例對本發(fā)明作進一步限定，但不限于此。

實施例1

一種用于遠海信息傳遞的浮動式多功能信號塔，如圖1所示，包括防波浪裝置2及部分設置在其中的信號塔系統(tǒng)1，信號塔系統(tǒng)1包括避雷針3、信號塔主體、天線6、升降平臺9、控制室10、第一張力腿系統(tǒng)，如圖2.1所示，所述避雷針3設置在信號塔主體的頂端，天線6設置在信號塔主體的橫梁上，如圖2.2(a)所示，信號塔主體的中部設有升降平臺9，升降平臺9下部連接控制室10，信號塔主體的底部設有第一張力腿系統(tǒng)，如圖2.2(b)所示，控制室10包括電動機23、變速箱22、剎車系統(tǒng)25、第一滾筒21，升降平臺9包括載人平臺、4個小滑輪14、1個大滑輪16、塔外繩17、塔內(nèi)繩18，4個小滑輪平均分成兩組，兩組的小滑輪14通過支架分別固定在信號塔主體的左、右兩側(cè)，塔外繩17的一端固定在控制室10上，依次繞過一組2個小滑輪14、1個大滑輪16、另一組2個小滑輪14，另一端固定在控制室10內(nèi)，大滑輪16位于連接兩組小滑輪14之間的塔外繩17上，繞過兩組小滑輪14的塔外繩17上固定載人平臺，支撐大滑輪16的塔外繩17處垂直連接塔內(nèi)繩18的一端，塔內(nèi)繩18的另一端連接第一滾筒21。如圖2.3所示。

通過電動機23輸入動力，經(jīng)過變速箱22變速后將轉(zhuǎn)動傳到第一滾筒21，使第一滾筒21旋轉(zhuǎn)，塔內(nèi)繩18升高或者降低，塔內(nèi)繩18在大滑輪16處與塔外繩17連接，塔外繩17通過小滑輪14將傳動方向改變，塔外繩17與升降平臺9相連接，從而使載人平臺完成升降工作。若需要將升降平臺制動，則啟動剎車系統(tǒng)25。該浮動式信號塔在海中，通過此升降平臺9實現(xiàn)使工作人員到達信號塔的任意高度位置，方便工作人員作業(yè)，并保證了安全性。

遠海區(qū)域天氣復雜多變，惡劣天氣經(jīng)常發(fā)生，而浮動式信號塔作為較高單一建筑，在大海中很容易成為雷電集中的目標，因此需要在浮動式信號塔頂部安裝避雷針3，將雷電引入大海之中。避雷針3通過螺栓連接于信號塔主體的頂端，引線通過信號塔筒壁內(nèi)部引至第一張力腿系統(tǒng)邊緣，電流最終通入大海。

第一張力腿系統(tǒng)包括第一浮筒11、第一張力腿12、第一樁錨13，所信號塔主體的底部設有第一浮筒11，第一浮筒11底部設有8個第一張力腿12，第一張力腿12底部設有第一樁錨13。第一浮筒11包括中心達立柱浮筒、4個伸張腿浮筒，信號塔主體的底部連接中心達立柱浮筒，中心達立柱浮筒底部連接4個伸張腿浮筒，伸張腿浮筒底部設有第一張力腿12，第一浮筒11為中空結(jié)構(gòu)，第一浮筒11的材質(zhì)為不銹鋼。如圖2.2(b)、圖2.2(c)所示。

第一浮筒11內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生遠遠大于自身重力的浮力，浮力一部分抵消了自身重力以及信號塔各部分重力。剩余浮力與預張力平衡。置于海水中時，第一浮筒11的下半部分沉入海中，上半部分浮于海面之上，第一張力腿12與第一浮筒11和第一樁錨13連接，預張力作用在垂直第一張力腿12上，使第一張力腿12時刻處于受張拉的繃緊狀態(tài)。使該浮動式信號塔的橫搖、縱搖、垂蕩運動較小，保證了信號塔的穩(wěn)定性。第一樁錨13與第一張力腿12相連，固定于海底，決定了該浮動式信號塔所處的地理位置，通過第一浮筒11、第一張力腿12、第一樁錨13組成的第一張力腿系統(tǒng)為信號塔正常工作提供一個相對平穩(wěn)安全的工作環(huán)境。

信號塔主體的橫梁上還設有太陽能發(fā)電板5、海上氣象檢測儀8，信號塔主體上還設有風力發(fā)電機7。

太陽能發(fā)電板5為SOLARPRO品牌的SP260W型號的太陽能發(fā)電板，海上氣象檢測儀8為型號為XZC2-2SA型的船用海洋氣象測報儀，風力發(fā)電機7為150KW風力發(fā)電機。

太陽能發(fā)電板5用于在白天吸收太陽能發(fā)電，并將電儲存在蓄電池24中。天線6用于發(fā)射信號，通過螺栓連接在信號塔筒壁的橫梁上，通過海上氣象檢測儀8、海流計測得的數(shù)據(jù)也通過天線6發(fā)射出去，傳達到其他區(qū)域或者路過次區(qū)域的船只上，使過往船只及時了解該海域的氣象以及海域狀況，保障通航的安全性。

由于遠海地區(qū)天氣多變，環(huán)境惡劣，需要及時獲取浮動式信號塔周圍的環(huán)境狀況，海上氣象檢測儀8通過螺栓固定于信號塔筒壁上，可以用來測量該附近海域的風速、風向、溫度、濕度的氣象狀況，并將測量數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)控制柜20，數(shù)據(jù)控制柜20在處理完信息后將氣象信息通過天,6傳送出去。

風力發(fā)電機7位于天線6下部，利用遠海區(qū)域經(jīng)常風大浪急的特征，安裝風力發(fā)電機7用來發(fā)電并將電儲存于蓄電池24中，該浮動式信號塔運作所需的電力大部分由風力發(fā)電機7提供。

信號塔主體的頂部設有信號燈4。信號燈4用以指引船舶航行并且在黑夜提醒船舶，防止過往船只撞擊浮動式信號塔。

控制室11還包括蓄電池24、工具箱19、數(shù)據(jù)控制柜20，蓄電池24分別連接電動機23、變速箱22、剎車系統(tǒng)25、第一滾筒21、數(shù)據(jù)控制柜20，由蓄電池24為電動機23提供電源，電動機23的輸出軸連接變速箱22的輸入軸，經(jīng)變速后由變速箱22的輸出軸連接第一滾筒21，在第一滾筒12兩端安裝剎車系統(tǒng)25，使第一滾筒21制動。如圖2.4所示。

工具箱19主要存放維修信號塔設備的常用工具。數(shù)據(jù)控制柜20主要是對從海上氣象檢測儀8以及海流計得到的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)收集、處理，并將處理后的數(shù)據(jù)通過天線6發(fā)送出去。蓄電池24儲存太陽能發(fā)電板5與風力發(fā)電機7產(chǎn)生的電力，并為整個平臺運作提供動力源。

如圖3.1所示，防波浪裝置2包括從上自下依次連接的防波裝置浮筒26、防波筒系統(tǒng)27以及第二張力腿系統(tǒng)28，防波裝置浮筒26包括可伸縮浮筒、若干個牽引裝置，可伸縮浮筒上設有橫梁，橫梁上設有若干個牽引裝置，牽引裝置包括第二滾筒30、電機32、V帶31、牽引繩33，第二滾筒30上纏有牽引繩33，通過V帶31連接第二滾筒30和電機32；防波筒系統(tǒng)27包括一級防波筒42、可上下移動套在一級防波筒42內(nèi)的二級防波筒45、限位螺桿44，牽引繩33連接限位螺桿44；一級防波筒42筒壁內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，二級防波筒45可從一級防波筒42內(nèi)壁伸出和縮回，牽引繩33系于限位螺桿44上，限位螺桿44與牽引繩33系牢處位于一級防波筒42底壁上面，限位螺桿44穿過一級防波筒42并再次穿過二級防波筒45，用限位螺母固定于二級防波筒45底壁外側(cè)，通過控制限位螺桿44運動從而帶動二級防波筒45從一級防波筒42內(nèi)部伸出或縮回，一級防波筒42及二級防波筒45為上下均無蓋的立方體結(jié)構(gòu)，一級防波筒42及二級防波筒45的筒壁設有若干個面積為0.785-12.56m²的防波孔。如圖3.3所示。防波裝置浮筒26通過焊接在防波裝置浮筒2下的連桿41連接防波筒系統(tǒng)27。為防波筒系統(tǒng)27提供浮力。

防波孔為圓形，半徑的取值范圍為0.5-2m。

通過電機32控制第二滾筒30轉(zhuǎn)動，從而通過牽引繩33控制限位螺桿44的運動，控制二級防波筒45展開程度，來改變防波孔的大小，控制進入該防波浪裝置2的海流流量大小。如圖3.3所示，二級防波筒45處于完全展開狀態(tài)時，即不套在一級防波筒42外時，防波筒系統(tǒng)27體積最大，可以最大程度防波浪，此時其內(nèi)部信號塔第一張力腿12的系泊環(huán)境最好。如圖3.4(a)所示，當二級防波筒45完全套在一級防波筒42外時，為防波筒系統(tǒng)27的初始狀態(tài)，此時其防波孔最大，防波筒系統(tǒng)27體積最小，便于對防波筒系統(tǒng)27進行運輸。如圖3.4(b)所示，當二級防波筒45部分套在一級防波筒42外，恰好處于一級防波筒42上防波孔孔徑最小狀態(tài)時，此時進入防波筒系統(tǒng)27內(nèi)部的海流最小，其內(nèi)部環(huán)境最為穩(wěn)定。防波筒系統(tǒng)27為二級可伸縮防波筒形裝置，信號塔位于其中間，海流需穿過防波筒系統(tǒng)27才能到達信號塔，可以降低波浪力對信號塔的影響，減緩波浪、洋流對信號塔正常作業(yè)的沖擊。降低浮動信號塔的平移、浮沉、搖擺運動。使防波筒系統(tǒng)27內(nèi)部的洋流平靜下來，大大改善了其內(nèi)部信號塔的系泊環(huán)境。防波孔大小不妨礙小型海洋生物穿行，尊重自然。

如圖3.2所示，可伸縮浮筒包括第二浮筒、浮筒外擋圈裝置、浮筒內(nèi)擋圈裝置，所述浮筒外擋圈裝置包括浮筒外擋圈34、聯(lián)軸器37、外圈活塞桿39、外圈液壓缸40，浮筒內(nèi)擋圈裝置包括浮筒內(nèi)擋圈35、內(nèi)圈活塞桿36、內(nèi)圈液壓缸38，第二浮筒為有部分缺口的環(huán)形中空結(jié)構(gòu)，第二浮筒缺口處一端、浮筒外擋圈34、聯(lián)軸器37、外圈活塞桿39、外圈液壓缸40、第二浮筒缺口處另一端依次連接，與浮筒外擋圈裝置位置對應處，在第二浮筒內(nèi)設置所述浮筒內(nèi)擋圈裝置，浮筒內(nèi)擋圈35、內(nèi)圈活塞桿36、內(nèi)圈液壓缸38依次連接。

由液壓系統(tǒng)控制內(nèi)圈液壓缸38中的內(nèi)圈活塞桿36的伸縮，內(nèi)圈活塞桿36與浮筒內(nèi)擋圈35螺栓連接，從而帶動浮筒內(nèi)擋圈35的伸縮，兩個浮筒內(nèi)擋圈35均連接有上述連接系統(tǒng)，該連接系統(tǒng)位于第二浮筒的正方形部分的內(nèi)部，為方便展示內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將右側(cè)第二浮筒隱藏顯示出內(nèi)部結(jié)構(gòu)。由液壓系統(tǒng)控制外圈液壓缸40中的外圈活塞桿39的伸縮，外圈活塞桿39通過聯(lián)軸器37與浮筒外擋圈34連接，從而帶動浮筒外擋圈34的伸縮，兩個浮筒外擋圈34也均連接有上述連接系統(tǒng)，該連接系統(tǒng)位于第二浮筒的圓圈部分的內(nèi)部，為方便展示內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)，也將右側(cè)第二浮筒結(jié)構(gòu)部分隱藏。浮筒外擋圈34與浮筒內(nèi)擋圈35均為空心結(jié)構(gòu)，用以增加部分浮筒浮力。

第二浮筒的外部設有浮筒外部圓圈結(jié)構(gòu)，浮筒外部圓圈結(jié)構(gòu)為扁平狀中空環(huán)形結(jié)構(gòu)，橫截面為長方形，長方形長度取值范圍為10～20m，寬度取值范圍為1～2m。

浮筒外部圓圈結(jié)構(gòu)的設置可以阻擋海洋漂浮污染物進入信號塔內(nèi)部。

第二張力腿系統(tǒng)28包括第二張力腿46、第二樁錨47，二級防波筒45底部連接若干個第二張力腿46，每個第二張力腿46底端連接第二樁錨47。如圖3.5所示。

第二張力腿46提供張力，連接二級防波筒45和第二樁錨47，由于第二浮筒的張力與第二樁錨47的重力使第二張力腿46處于緊緊張緊狀態(tài)，從而保證了整個防波浪裝置2的位置，使整個防波浪裝置2不會發(fā)生大的偏移運動。第二樁錨47沉與海底，來決定防波浪裝置2所處海洋位置。防波浪裝置2的第二張力腿46、第二樁錨47固定于信號塔的第一張力腿12、第一樁錨13的外圍。

一級防波筒42筒壁底部設有海流計。

海流計用來測量該附近海域的海流流速，并將數(shù)據(jù)傳至控制柜10，通過天線6將信號發(fā)出。

實施例2

實施例1所述的浮動式多功能信號塔的工作方法，具體步驟包括：

(1)由大型運輸船將信號塔運輸?shù)街付êＳ蛭恢?，將所述第一樁錨13固定于海底，固定信號塔所處海域的位置，第一浮筒11以及第一張力腿12使信號塔浮于海面之上；

(2)太陽能發(fā)電板5以及風力發(fā)電機7工作，產(chǎn)生電力儲存于蓄電池24中，為整個系統(tǒng)運行提供動力源；信號燈4在夜間啟動，指引船舶航行并且在黑夜提醒船舶，防止過往船只撞擊信號塔；通過所述海上氣象檢測儀8及所述海流計實時對附近海域的溫度、濕度、風速、海流流速進行檢測，并實時將收集到的海域信息發(fā)送到路過附近船只及所述控制室10內(nèi)；以方便工作人員及時獲取此海域信息，做出合理措施。通過所述天線6發(fā)射WiFi信號、通信信號以及通過所述海上氣象檢測儀8及所述海流計測得的數(shù)據(jù)；實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。

(3)控制所述升降平臺9將工作人員及作業(yè)工具送至信號塔指定位置；運載方便，安全可靠。

(4)通過運輸船將所述防波浪裝置2運至信號塔周圍，將所述第二樁錨47固定，通過所述第二浮筒以及所述第二張力腿系統(tǒng)28將所述防波浪裝置2浮于信號塔周圍；

(5)通過電機32控制第二滾筒30轉(zhuǎn)動，通過牽引繩33控制限位螺桿44的運動，控制二級防波筒45展開程度，使防波浪裝置2適應不同工作環(huán)境；

(6)當有工作船只進出信號塔，通過控制外圈液壓缸40、內(nèi)圈液壓缸38伸縮缸分別控制浮筒外擋圈34、浮筒內(nèi)擋圈35的伸縮，使防波浪裝置2在封閉空間系統(tǒng)與開放空間系統(tǒng)之間相互轉(zhuǎn)換。