CN104648635A - 一种auv回收用可分离浮体装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自主水下机器人（简称AUV）回收领域，具体的说是一种AUV回收用可分离浮体装置，包括可分离浮力块、牵引绳、水下电磁铁、应急抛载压铁和框架。其中，可分离浮力块通过设置于其上的弹力张紧绳固定在框架的端板上，水下电磁铁设置于框架内并固定在框架的第二支板上，应急抛载压铁设置在框架外并在水下电磁铁通电产生磁性时被吸附在所述水下电磁铁上；所述框架外设有导流浮力材，且在框架的第二支板外侧的导流浮力材上开有用于容置应急抛载压铁的槽，框架内设置有用于缠绕牵引绳的绳毂，牵引绳一端固定于绳毂的毂轴上，另一端与可分离浮力块相连。本发明无需下放小艇通过小艇上人员手动回收AUV，保证了人员和设备的安全。

Description

一种AUV回收用可分离浮体装置

技术领域

本发明涉及AUV回收领域，具体的说是一种AUV回收用可分离浮体装置。

背景技术

AUV（自主水下机器人）通常设有可抛压载，当发生意外或结束使命时，AUV将可抛压载抛弃从而获得较大的正浮力浮出水面。

在正常工作中，AUV完成使命后需要进行回收，但由于风和海浪的影响，往往造成AUV的回收非常困难，具有很大的风险，容易造成人员和设备的伤害。AUV回收过程中最困难的是从母船上实现对AUV的捕获和牵引，为了保证设备的安全，母船无法过于靠近AUV。传统的做法是从母船上释放小艇，靠近水面上的AUV，由小艇上的人员手动对AUV进行挂钩回收。当海况恶劣时，小艇在水面上非常危险，而且从小艇上对AUV进行挂钩操作也非常困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种AUV回收用可分离浮体装置，通过在AUV抛弃可抛压载的同时释放出可分离浮力块来实现AUV的回收，无需下放小艇并通过小艇上人员手动回收AUV，保证了人员和设备的安全。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种AUV回收用可分离浮体装置，包括可分离浮力块、牵引绳、水下电磁铁、应急抛载压铁和框架；其中，可分离浮力块设置于框架外，所述可分离浮力块上设置有弹力张紧绳，所述可分离浮力块在没有被释放时通过所述弹力张紧绳固定在框架的端板上，水下电磁铁设置于框架内并固定在所述框架的第二支板上，且所述水下电磁铁通电产生磁性的一端穿过所述第二支板，应急抛载压铁设置在框架外并在所述水下电磁铁通电产生磁性时被吸附在所述水下电磁铁产生磁性的一端；在框架内设置有用于缠绕牵引绳的绳毂，所述牵引绳一端固定于绳毂的毂轴上，另一端穿过所述框架的端板与可分离浮力块相连。

所述可分离浮力块上设有吊环，所述弹力张紧绳设置在所述吊环上，所述应急抛载压铁被所述水下电磁铁吸住的吸附面上设有圆柱，所述可分离浮力块在应急抛载压铁没有被释放时，通过将所述弹力张紧绳拉伸套在所述应急抛载压铁的圆柱上而被固定在框架的端板外侧。

所述框架内的第二支板上设有保护筒，所述应急抛载压铁上的圆柱在应急抛载压铁被水下电磁铁吸住时穿过所述第二支板伸入到所述保护筒内；所述保护筒的自由端的筒壁上开有长孔，所述弹力张紧绳在应急抛载压铁被水下电磁铁吸住时被拉伸穿过所述保护筒上的长孔伸入到保护筒内，并套在位于保护筒内的应急抛载压铁的圆柱上。

所述牵引绳与可分离浮力块相连的一端固定在所述可分离浮力块的吊环上。

所述框架的端板上设有导向柱，在所述导向柱上套有压缩弹簧，在可分离浮力块上开有与所述导向柱相配合的孔；导向柱在可分离浮力块固定在框架上时伸入到所述可分离浮力块上与所述导向柱相配合的孔中，并且使压缩弹簧处于压缩状态。

所述框架外设有导流浮力材，且在所述框架的第二支板外侧的导流浮力材上开有用于容置所述应急抛载压铁的槽，所述水下电磁铁通电产生磁性的一端伸入到所述槽中。

所述导流浮力材与框架的端板相抵一端的端面上设有止口，所述端板设置在所述止口内，在所述导流浮力材与框架的端板相抵一端的端面上，在所述止口外设有用于与可分离浮力块相抵的锥面。

所述导流浮力材外表面为流线型，所述应急抛载压铁被吸住时远离水下电磁铁的一侧表面为流线型弧面，且与所述导流浮力材的流线型外表面光滑衔接。

所述可分离浮力块与框架的端板相接触的端面边缘为与导流浮力材相抵的锥面。

所述绳毂的毂轴两端设有毂轮。

本发明的优点与积极效果为：

1．本装置解决了AUV回收时需要下放小艇并通过小艇上人员进行挂钩操作的风险，直接在母船上就能实现对AUV的捕获和牵引，能够极大地减小AUV应用的风险，增强AUV应用的适应能力和生命力。

2．可分离浮力块在AUV抛弃可抛压载的同时释放，无需额外的释放机构，结构简单，节省能源，方便推广。

附图说明

图1为本发明剖视图，

图2为本发明立体图，

图3为本发明工作状态示意图。

其中，1为可分离浮力块、2为牵引绳、3为绳毂、4为水下电磁铁、5为应急抛载压铁、6为弹力张紧绳、7为保护筒、8为压缩弹簧、9为导向柱、10为导流浮力材、11为框架、12为AUV载体、13为圆柱、14为端板、15为第一支板、16为侧板、17为第二支板、18为吊环、19为锥面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～2所示，本发明包括可分离浮力块1、牵引绳2、绳毂3、水下电磁铁4、应急抛载压铁5、弹力张紧绳6和框架11，其中，应急抛载压铁5为可抛压载。

所述框架11位于AUV载体12的艏部，包括端板14、第一支板15、两个侧板16和第二支板17，其中，第一支板15与第二支板17平行设置，两个侧板16位于所述第一支板15与第二支板17之间，且两个侧板16所在平面都与所述第一支板15所在平面垂直。端板14设置于框架11的一端，并与所述第一支板15、两个侧板16和第二支板17分别垂直连接，所述端板14、第一支板15、侧板16和第二支板17一起构成了框架11的内部空间。用于缠绕牵引绳2的绳毂3设置于框架11内，所述绳毂3包括毂轴和设置于所述毂轴两端的毂轮，所述毂轮套装固定于毂轴上，且所述毂轴的两端穿过毂轮后分别插装入框架11的两个侧板16上的相应的孔中，转动所述毂轮便可以带动所述毂轴旋转，从而将牵引绳2缠绕在所述绳毂3的毂轴上。在框架11外侧设有导流浮力材10，所述导流浮力材10与端板14相抵的一端设有止口，所述端板14设置于所述止口内，并且在所述止口外，还设有用于与可分离浮力块1相抵的锥面。所述导流浮力材10的外表面为流线型，导流浮力材10的作用主要就是利用所述流线型的外表面减少AUV载体12前进时的阻力。

当可分离浮力块1未被释放时，所述可分离浮力块1通过弹力张紧绳6固定在框架11的端板14上。所述端板14上设有两个导向柱9，在所述导向柱9上套有压缩弹簧8，在可分离浮力块1上开有与所述导向柱9相配合的孔。当可分离浮力块1固定在框架11上时，导向柱9伸入到所述可分离浮力块1上与所述导向柱9相配合的孔中，并且使压缩弹簧8处于压缩状态。导向柱9可以对可分离浮力块1起到限位作用，压缩弹簧8作用在于当可分离浮力块1被释放时将可分离浮力块1推出。在可分离浮力块1与端板14接触的面上设有吊环18，所述端板14上开有圆孔供所述吊环18穿过。吊环18用于固定牵引绳2的一端，另外，吊环18上还设置有弹力张紧绳6，所述弹力张紧绳6用于固定可分离浮力块1，所述弹力张紧绳6为闭合环状的弹力绳。

水下电磁铁4设置在框架11内，所述水下电磁铁4有两个，安装在框架11的第二支板17上，且所述水下电磁铁4通电产生磁性的一端穿过所述第二支板17。当水下电磁铁4通电产生磁性时，应急抛载压铁5被水下电磁铁4吸住从而被固定，当水下电磁铁4断电磁性消失时，应急抛载压铁5被抛弃，水下电磁铁4以及给水下电磁铁通断电技术均为现有的常用技术。在所述第二支板17外侧的导流浮力材10上开有用于容置所述应急抛载压铁5的槽，且所述水下电磁铁4通电产生磁性的一端伸入到所述槽内以吸住所述应急抛载压铁5。所述槽的两侧槽壁能够对应急抛载压铁5起到限位作用。所述应急抛载压铁5与水下电磁铁4相接触的表面为平面，应急抛载压铁5被吸住时远离所述水下电磁铁4的一侧表面为流线型弧面，且能够与导流浮力材10的流线型外表面光滑衔接。

在框架11内，在第二支板17上焊接有中空的保护筒7，所述保护筒7设置于两个水下电磁铁4之间，所述应急抛载压铁5与水下电磁铁4接触的平面上设有圆柱13，在第二支板17上开有供所述圆柱13穿过的圆孔。当所述应急抛载压铁5被吸住时，应急抛载压铁5上的圆柱13便穿过第二支板17伸入到所述保护筒7内。在保护筒7的自由端的筒壁上开有长孔，将设置在可分离浮力块1的吊环18上的弹力张紧绳6拉伸，使所述弹力张紧绳6穿过所述保护筒7上的长孔进入到保护筒7内，并套在位于保护筒7内的应急抛载压铁5的圆柱13上，此时弹力张紧绳6为张紧状态，这样便利用弹力张紧绳6将可分离浮力块1固定在框架11上。

可分离浮力块1与端板14接触的端面边缘设有锥面19，所述锥面19与导流浮力材10上的锥面相抵，这样便能够对可分离浮力块1起到导向限位的作用，当可分离浮力块1被弹力张紧绳6拉紧时，可分离浮力块1轴线能够自动与AUV载体12的轴线对中。

本发明的工作原理为：

安装牵引绳2时，将牵引绳2一端固定在绳毂3的毂轴上，另一端系在可分离浮力块1的吊环18上，转动绳毂3两端的毂轮便可将牵引绳2缠绕在绳毂3的毂轴上，但在可分离浮力块1被弹力张紧绳6拉紧前应预留一小段牵引绳2不被缠紧。将水下电磁铁4通电，吸住应急抛载压铁5，将设置在吊环18上的弹力张紧绳6拉长伸入到保护筒7内并套在应急抛载压铁5的圆柱13上，这样便利用弹力张紧绳6将可分离浮力块1固定，固定时注意将可分离浮力块1的上的开孔与导向柱9对准，并将压缩弹簧8压紧。

AUV在水下完成使命后，水下电磁铁4断电，AUV抛掉应急抛载压铁5，弹力张紧绳6从应急抛载压铁5的圆柱13上脱出，不再对可分离浮力块1起固定作用，在浮力和压缩弹簧8的作用下可分离浮力块1与AUV载体12分离，并将缠绕在绳毂3的毂轴上的牵引绳2拉出，如图3所示。应急抛载压铁5被抛弃后，AUV获得正浮力，可分离浮力块1与AUV载体12同时上浮。由于可分离浮力块1与AUV载体12具有不同的上浮速度，牵引绳2将进一步被拉出。浮出水面后，可分离浮力块1与AUV载体12在水面具有不同漂移速度也有利于牵引绳2进一步展开。这样，母船就可以在AUV安全距离范围内将该可分离浮力块1和牵引绳2捞上来，进而实现对AUV的捕获和牵引。

Claims (10)

1.一种AUV回收用可分离浮体装置，其特征在于：包括可分离浮力块（1）、牵引绳（2）、水下电磁铁（4）、应急抛载压铁（5）和框架（11）；其中，可分离浮力块（1）设置于框架（11）外，所述可分离浮力块（1）上设置有弹力张紧绳（6），所述可分离浮力块（1）在没有被释放时通过所述弹力张紧绳（6）固定在框架（11）的端板（14）上，水下电磁铁（4）设置于框架（11）内并固定在所述框架（11）的第二支板（17）上，且所述水下电磁铁（4）通电产生磁性的一端穿过所述第二支板（17），应急抛载压铁（5）设置在框架（11）外并在所述水下电磁铁（4）通电产生磁性时被吸附在所述水下电磁铁（4）产生磁性的一端；在框架（11）内设置有用于缠绕牵引绳（2）的绳毂（3），所述牵引绳（2）一端固定于绳毂（3）的毂轴上，另一端穿过所述框架（11）的端板（14）与可分离浮力块（1）相连。

2.按权利要求1所述的AUV回收用可分离浮体装置，其特征在于：所述可分离浮力块（1）上设有吊环（18），所述弹力张紧绳（6）设置在所述吊环（18）上，所述应急抛载压铁（5）被所述水下电磁铁（4）吸住的吸附面上设有圆柱（13），所述可分离浮力块（1）在应急抛载压铁（5）没有被释放时，通过将所述弹力张紧绳（6）拉伸套在所述应急抛载压铁（5）的圆柱（13）上而被固定在框架（11）的端板（14）外侧。

3.按权利要求2所述的AUV回收用可分离浮体装置，其特征在于：所述框架（11）内的第二支板（17）上设有保护筒（7），所述应急抛载压铁（5）上的圆柱（13）在应急抛载压铁（5）被水下电磁铁（4）吸住时穿过所述第二支板（17）伸入到所述保护筒（7）内；所述保护筒（7）的自由端的筒壁上开有长孔，所述弹力张紧绳（6）在应急抛载压铁（5）被水下电磁铁（4）吸住时被拉伸穿过所述保护筒（7）上的长孔伸入到保护筒（7）内，并套在位于保护筒（7）内的应急抛载压铁（5）的圆柱（13）上。

4.按权利要求2所述的AUV回收用可分离浮体装置，其特征在于：所述牵引绳（2）与可分离浮力块（1）相连的一端固定在所述可分离浮力块（1）的吊环（18）上。

5.按权利要求1所述的AUV回收用可分离浮体装置，其特征在于：所述框架（11）的端板（14）上设有导向柱（9），在所述导向柱（9）上套有压缩弹簧（8），在可分离浮力块（1）上开有与所述导向柱（9）相配合的孔；导向柱（9）在可分离浮力块（1）固定在框架（11）上时伸入到所述可分离浮力块（1）上与所述导向柱（9）相配合的孔中，并且使压缩弹簧（8）处于压缩状态。

6.按权利要求1所述的AUV回收用可分离浮体装置，其特征在于：所述框架（11）外设有导流浮力材（10），且在所述框架（11）的第二支板（17）外侧的导流浮力材（10）上开有用于容置所述应急抛载压铁（5）的槽，所述水下电磁铁（4）通电产生磁性的一端伸入到所述槽中。

7.按权利要求6所述的AUV回收用可分离浮体装置，其特征在于：所述导流浮力材（10）与框架（11）的端板（14）相抵一端的端面上设有止口，所述端板（14）设置在所述止口内，在所述导流浮力材（10）与框架（11）的端板（14）相抵一端的端面上，在所述止口外设有用于与可分离浮力块（1）相抵的锥面。

8.按权利要求6所述的AUV回收用可分离浮体装置，其特征在于：所述导流浮力材（10）外表面为流线型，所述应急抛载压铁（5）被吸住时远离水下电磁铁（4）的一侧表面为流线型弧面，且与所述导流浮力材（10）的流线型外表面光滑衔接。

9.按权利要求6所述的AUV回收用可分离浮体装置，其特征在于：所述可分离浮力块（1）与框架（11）的端板（14）相接触的端面边缘为与导流浮力材（10）相抵的锥面（19）。

10.按权利要求1所述的AUV回收用可分离浮体装置，其特征在于：所述绳毂（3）的毂轴两端设有毂轮。