CN114132464A - 一种新型auv布放回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于航行设备技术领域，针对现有技术中存在的AUV的稳定布放回收、高回收率处于初期阶段的技术问题，本发明的目的在于提供一种新型AUV布放回收装置，布放回收装置设置有回收对接口，布放回收装置通过回收对接口对AUV进行布放回收。提高布放回收AUV的可靠性及成功率。通过水下布放AUV，用于执行水下探测任务。任务结束后可以实现AUV的回收。布放回收装置的回收对接口，使用龙骨+柔性材料的结构，完成回收后可以折叠收起，使AUV固定于回收装置内。通过底部放置的一台水泵抽水，使AUV能够自动对准并顺利进入回收装置内。提高了回收AUV的可靠性及成功率。

Description

一种新型AUV布放回收装置

技术领域

本发明属于航行设备技术领域，具体涉及一种新型AUV布放回收装置。

背景技术

海洋蕴藏着丰富的海洋矿物资源、化学资源、生物资源和动力资源，对于资源匮乏的我国来说，海洋开发更具有特殊意义。近十几年来，无缆水下机器人(AUV)在石油开发、地貌勘察、科研、水产养殖、水下船体检修清洁、管道检测、水质监测等领域的优势开始逐渐显现，市场也正在快速兴起。与此同时，海洋是我国的主要边疆和走向世界海域的必经战略通道，也是我国维护国家安全和权益的重点区域。在采用AUV等水下潜器进行自主探索海洋的同时，能够稳定安全的布放以及回收AUV是保证探索深海的基本条件，是进行水下作业采样、样本带回分析的重要保障，同时提升了AUV的重复利用率和经济成本。

目前，AUV的布放回收主要的方式包括水面母船回收和水下对接回收。水面母船回收是指AUV执任务完成后返回预定海域并靠近母船，通过母船上的吊车等设备将AUV吊起，完成回收。这种方式受环境影响大，当工作海况较大时，母船存在严重的摇晃，AUV浮出水面后同样很难保持稳定，成本高。需要母船等待配合AUV的回收，同时也需要多名技术人员的参与。隐蔽性差，水面母船暴露在海面之上，极易被发现。

对于水下布放回收系统，其对接过程更加灵活以及隐蔽。AUV与水下搭载平台的对接及布放方式主要是三种：

1.在AUV艏部安装捕捉绳索、杆类等导向目标的对接机构；

2.以圆锥导向罩、喇叭筒和笼箱类为对接目标的对接方式；

3.平台式对接，即AUV采用飞机降落的原理降落于对接平台上，通过AUV腹下的两个捕捉臂捕捉对接平台上的V字形定位装置，利用锁定机构完成最终定位。但其缺点是定位相对困难、干扰强。

美国Hydroid公司利用REMUS-100型AUV进行了一系列回收对接研究，从固定式对接发展到利用水面无船拖拽水下锥形坞站进行动态对接。在REMUS－100的任务结束时,REMUS－100上的传感器将连接对接坞站上的应答器。当水面船接近交会位置时，REMUS－100将使用位于其艏部中的DUSBL系统估计船的位置并计算拦截过程。RE-MUS-100将以大约2节的速度被牵引接近坞站，并进入对接锥体。通过“徘徊”、“拦截”、“跟踪”、“对接”共4个阶段，AUV进入坞站并锁紧。在马萨诸塞州的布扎兹海湾进行了对接试验和失效点测试，工况包括逆流、顺流和横流等，在11次FAT测试中，AUV以77％的成功率可以在前两次尝试中完成对接。

国内西北工业大学的潘光老师在AUV布放与回收装置在水下对接处于领先地位，模拟了对接过程中的流体动力干扰,为AUV回收操纵性、控制方面的研究和相关试验起到了一定的指导作用。哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室分别就光视觉和声学导引对接进行了研究。浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室针对海豚-II在入坞过程中与坞站的相互影响进行了研究。

综上所述，在AUV的稳定安全布放回收方面的研究仍然处于初期阶段。海流扰动、电磁干扰、对接角度差等不利因素的影响，均会导致在回收过程中AUV损坏和丢失的风险。因此，针对现有AUV布放回收装置存在回收布放点固定、隐蔽性差、机动性差，较易受环境因素影响，研究设计一款新型、稳定布放回收、高回收率的AUV布放回收装置具有重要的现实意义。

发明内容

随着现有复杂的海洋环境和任务需求向AUV布放回收技术提出高耐波性、高隐蔽性等高性能要求，针对现有技术中存在的AUV的稳定布放回收、高回收率处于初期阶段的技术问题，本发明的目的在于提供一种新型AUV布放回收装置，提高了回收AUV的可靠性及成功率。

本发明采取的技术方案为：

一种新型AUV布放回收装置，布放回收装置设置有回收对接口，布放回收装置通过回收对接口对AUV进行布放回收。

进一步的，所述布放回收装置的主体采用碳纤维制成圆筒体结构。

进一步的，所述布放回收装置与布放回收航行器的载荷舱连接，回收对接口通过折叠收入容纳回收装置的载荷舱。

更进一步的，所述回收对接口设置为可折叠式结构，回收对接口收起时呈中空圆筒体结构，回收对接口张开时呈中空圆台体结构。

进一步的，所述回收对接口采用龙骨和柔性材料制备而成，回收对接口沿着周向等间距排布设置有龙骨，龙骨外侧通过柔性材料包覆形成外扩式喇叭结构。

进一步的，所述回收对接口连接有布放回收筒，布放回收筒内部设置有回收对接口拉杆，回收对接口拉杆的一端通过液压伺服装置和拉杆控制器连接，回收对接口拉杆的另一端通过球头和回收对接口的龙骨连接，通过拉杆控制器控制回收对接口拉杆带动龙骨伸缩，进而控制回收对接口张开、收起。

进一步的，所述布放回收装置通过控制箱、布放回收装置控制杆、布放回收筒固定环与布放回收航行器的载荷舱连接，所述控制箱通过布放回收装置控制杆和布放回收筒固定环连接，布放回收筒固定环卡合在布放回收筒外壳上，通过控制箱控制布放回收装置控制杆带动布放回收筒在布放回收时从载荷仓中伸出。

更进一步的，所述布放回收装置底部放置一台水泵，在AUV接近回收口时，启动水泵抽水，控制AUV自动对准进入回收装置内。

本发明的有益效果为：

本发明中的布放回收装置，采用碳纤维圆筒结构；回收对接口，使用龙骨+柔性材料的结构，完成回收后可以折叠收起，使AUV固定于回收装置内。通过水下布放AUV，用于执行水下探测任务。任务结束后可以实现AUV的回收。

本发明的“一种新型AUV布放回收装置”，设计的布放回收装置通过底部放置的一台水泵抽水，使AUV能够自动对准并顺利进入回收装置内。克服了传统水下布放回收平台的定位相对困难、干扰强、对接角度差等不利因素的影响。缩短了、水下回收AUV所耗费的时间，并降低了在回收过程中AUV损坏和丢失的风险。

通过该新型AUV布放回收装置实现AUV与固定或者移动的回收平台实现类似空天对接的过程，使AUV完成返航、接近、对接、锁紧等一系列动作，具备自主、无人等优点，具有广阔的发展前景。

附图说明

图1为本发明中回收对接口张开的结构示意图；

图2为本发明中回收对接口收起的结构示意图；

图3为本发明中回收装置抽水结构示意图；

图4为本发明的布放回收效果图；

图5为本发明的整体结构示意图；

图6为图5的正视图；

图7为图5的俯视图；

图8为图5的侧视图；

图9为本发明中AUV进入回收装置示意图；

其中，1、布放回收装置控制箱；2、回收对接口；3、龙骨；4、布放回收装置控制杆；5、布放回收筒；6、水泵；7、回收对接口拉杆；8、拉杆控制器；9、布放回收筒固定环。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明。

实施例1

如图1和图2所示，一种新型AUV布放回收装置，布放回收装置设置有回收对接口2，布放回收装置通过回收对接口2对AUV进行布放回收。

在实施例1的基础上，本发明的又一实施例，如图1和图2所示，布放回收装置与布放回收航行器或海上平台的载荷舱连接，回收对接口2设置为可折叠式结构，通过折叠收入容纳回收装置的载荷舱，回收对接口2收起时呈中空圆筒体结构，回收对接口2张开时呈中空圆台体结构。

在实施例1的基础上，本发明的又一实施例，如图1、图2、图3和图4所示，布放回收装置的主体采用碳纤维制成圆筒体结构，回收对接口2采用龙骨3和柔性材料制备而成，回收对接口2沿着周向等间距排布设置有龙骨3，龙骨3外侧通过柔性材料包覆形成外扩式喇叭结构。

通过液压伺服装置，控制调整回收对接口龙骨3伸缩，实现回收对接口2折叠收起。能够减轻重量，减小体积，收入航行器的回收仓。使用该回收装置可以有效减小航行器艇身周围的环体绕流,可以降低水下对接时的流体不确定干扰因素,增加回收稳定性和准确性。

如图4-图9所示，一种新型AUV布放回收装置，包括布放回收装置控制箱1、布放回收装置控制杆4、回收对接口2、回收对接口龙骨3、布放回收筒5外壳、水泵6、布放回收筒固定环9，通过控制杆伸缩可以收入航行器容纳回收装置的载荷舱。

布放回收装置控制箱1固接于海上平台或航行器上，用于控制部件液压装置；回收对接口2柔性材料，完成回收后可以折叠收起；回收对接口龙骨3，用于支撑柔性材料；布放回收装置控制杆4，用于布放回收时从载荷仓中伸出；布放回收筒5外壳，用于存放AUV；水泵6，用于回收时将AUV吸入布放回收装置；回收对接口拉杆7通过液压装置驱动，用于调整回收对接口龙骨3伸缩，实现回收对接口2折叠收起；拉杆控制器8，用于控制回收对接口拉杆7伸缩；布放回收筒固定环9，用于将布放回收筒5固定于布放回收装置控制杆4端部。

在上述实施例的基础上，本发明的又一实施例，回收对接口2和布放回收筒5连接，布放回收筒5内部设置有回收对接口拉杆7，回收对接口拉杆7的一端通过液压伺服装置和拉杆控制器8连接，回收对接口拉杆7的另一端通过球头和回收对接口2的龙骨3连接，通过拉杆控制器8控制回收对接口拉杆7带动龙骨3伸缩，进而控制回收对接口2张开、收起。

在上述实施例的基础上，本发明的又一实施例，布放回收装置通过控制箱、布放回收装置控制杆4、布放回收筒固定环9与布放回收航行器的载荷舱连接，所述控制箱通过布放回收装置控制杆4和布放回收筒固定环9连接，布放回收筒固定环9卡合在布放回收筒5外壳上，通过控制箱控制布放回收装置控制杆4带动布放回收筒5在布放回收时从载荷仓中伸出。

布放回收装置效果图如图4所示，根据任务模式设计总体技术指标如下：

布放回收装置指标：

表1布放回收指标

尺寸	2×φ0.36m
		耐压深度	20m
工作海况	最大4级海况

根据AUV布放回收要求，并考虑材料结构强度，设计最大下潜深度20m。此时的压强大约为304KPa。考虑携载布放回收装置的载荷舱内部空间容量的限制，装置的主尺度参数以及指标如表1所示。主体采用碳纤维制圆筒结构，对接口使用龙骨3+柔性材料的结构，通过折叠收入固定平台或航行器容纳回收装置的载荷舱。拉杆通过液压伺服装置和拉杆控制器8连接，实现伸缩。

在上述实施例的基础上，本发明的又一实施例，如图3、图5和图6所示，布放回收装置底部放置一台水泵6，在AUV接近回收口时，启动水泵6抽水，控制AUV自动对准进入回收装置内。通过旋涡抽水，控制AUV接近回收口自动对准并调整姿态，可以有效减小艇身周围的环体绕流,降低水下对接时的流体不确定干扰因素,更有利于增加AUV对接时的稳定性。

以上所述并非是对本发明的限制，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实质范围的前提下，还可以做出若干变化、改型、添加或替换，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种新型AUV布放回收装置，其特征在于，布放回收装置设置有回收对接口，布放回收装置通过回收对接口对AUV进行布放回收。

2.根据权利要求1所述一种新型AUV布放回收装置，其特征在于，所述布放回收装置的主体采用碳纤维制成圆筒体结构。

3.根据权利要求1所述一种新型AUV布放回收装置，其特征在于，所述布放回收装置与布放回收航行器的载荷舱连接，回收对接口通过折叠收入容纳回收装置的载荷舱。

4.根据权利要求3所述一种新型AUV布放回收装置，其特征在于，所述回收对接口设置为可折叠式结构，回收对接口收起时呈中空圆筒体结构，回收对接口张开时呈中空圆台体结构。

5.根据权利要求1所述一种新型AUV布放回收装置，其特征在于，所述回收对接口采用龙骨和柔性材料制备而成，回收对接口沿着周向等间距排布设置有龙骨，龙骨外侧通过柔性材料包覆形成外扩式喇叭结构。

6.根据权利要求4所述一种新型AUV布放回收装置，其特征在于，所述回收对接口连接有布放回收筒，布放回收筒内部设置有回收对接口拉杆，回收对接口拉杆的一端通过液压伺服装置和拉杆控制器连接，回收对接口拉杆的另一端通过球头和回收对接口的龙骨连接，通过拉杆控制器控制回收对接口拉杆带动龙骨伸缩，进而控制回收对接口张开、收起。

7.根据权利要求1所述一种新型AUV布放回收装置，其特征在于，所述布放回收装置通过控制箱、布放回收装置控制杆、布放回收筒固定环与布放回收航行器的载荷舱连接，所述控制箱通过布放回收装置控制杆和布放回收筒固定环连接，布放回收筒固定环卡合在布放回收筒外壳上，通过控制箱控制布放回收装置控制杆带动布放回收筒在布放回收时从载荷仓中伸出。

8.根据权利要求1-7任意一项所述一种新型AUV布放回收装置，其特征在于，所述布放回收装置底部放置一台水泵，在AUV接近回收口时，启动水泵抽水，控制AUV自动对准进入回收装置内。

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