CN105599875B - 一种框架式深海目标探测打捞系统 - Google Patents

一种框架式深海目标探测打捞系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于水下航行器,特别涉及一种水下机器人,具体为一种框架式深海目标探测打捞系统。框架式深海目标探测打捞系统,包括:框架式潜航体(1)、潜航体控制台(2)、声纳控制仪(3)、水声定位系统(4)、信息交互装置(5)、高压直流馈电系统(6);本发明机动性好,配备多功能机械手,打捞能力强,可由操作者在甲板上进行实时全程遥控完成打捞作业;系统采用高压直流馈电工作模式,在电缆绞车不变的情况下可配备更长的馈电电缆,高压直流馈电系统体积小,无限时稳定提供电能,可以大大提高系统的机动性、作业时间和作业范围;系统采用框架式、模块化设计,各个功能模块相互独立,系统的维修性、功能扩展性好。

Description

一种框架式深海目标探测打捞系统
技术领域
本发明属于水下航行器,特别涉及一种水下机器人,具体为一种框架式深海目标探测打捞系统。
背景技术
由于不时有飞机、轮船、设备等沉入海洋、江河、湖泊以及水库,每次失沉事件都引起各级部门的极大关注和重视。飞机出事后需要探测,观察,搜寻、打捞黑匣子,分析出事原因,轮船、设备等沉入水中也需要打捞出重要物品,这都需要水下目标探测打捞系统才能完成。
目前,水下目标探测打捞系统大多数采用流线型结构,系统维护需要整体开壳,维护耗费大量时间,同时系统难以进行功能扩展,一旦某部件损坏维修、更换耗时;少部分采用框架式设计的水下目标探测打捞系统,大多打捞能力较差,作业距离有限,难以满足严峻的海洋灾难打捞需求。
发明内容
本发明的目的是:提供一种框架式水下目标探测打捞系统,它能够解决现有打捞系统对一般水下目标难以探测、打捞能力弱、使用不方便、维修替换和功能扩展难的问题。
本发明的技术方案是:一种框架式深海目标探测打捞系统,其特征是:它包括:框架式潜航体、潜航体控制台、声纳控制仪、水声定位系统、信息交互装置、高压直流馈电系统;
框架式潜航体为水下作业部分,使用时由岸基或船基布放入水;它包括:由不锈钢材料焊接成型的潜航体框架,布置于潜航体框架上的直流高压转换单元、推进系统、控制单元控制单元、浮体材料、应急释放系统、机械手控制系统、俯仰机构、目标探测识别系统、高度传感器、水下机械手;
浮体材料用于提供浮力;直流高压转换单元将4000V直流高压转换为直流600V,250V和24V,分别为推进系统、机械手控制系统和控制单元供电;推进系统包括水平布置4个推进器,竖直方向布置3个推进器,推进系统在控制单元的控制下改变框架式潜航体在水下的姿态和位置,当目标区域有水流时,则通过控制推进系统多个推进器抵消水流作用;
控制舱控制单元在框架式潜航体向目标运动过程中,控制单元根据潜航体控制台的命令开启高度传感器和目标探测系统;高度传感器实时回传高度信息至潜航体控制台;由照明灯、水下电视、声纳构成的目标探测系统连续进行目标探测识别,当目标距离大于等于设定值时由声纳进行探测,小于设定距离后后开启照明灯和水下电视进行目标识别,一旦目标丢失则启动俯仰机构调整目标探测识别系统的角度而跟踪目标;确定目标后,控制单元控制框架式潜航体旋转、横移动作逐步调节位置缓慢抵近目标;控制舱控制单元,然后通过控制机械手控制系统启动水下机械手的底座、大臂、小臂、手抓的动作直接抓取目标;
目标探测打捞过程中,控制单元实时回传框架式潜航体搭载设备的状态信息、电流电压、深度、高度信号至潜航体控制台,一旦发生包括漏水、超深,、触底的异常情况时,控制单元根据潜航体控制台的命令开启应急释放系统,启动应急操作,释放应急压载,使框架式潜航体缓慢上浮;
潜航体控制台、声纳控制仪、信息交互装置为水上控制及信号传输部分,置于岸基或船甲板上;高压直流馈电系统为框架式潜航体中的高压转换单元提供4000V直流高压电力;框架式潜航体布放入水后,启动高压直流馈电系统,操作潜航体控制台通过信息交互装置将控制命令信息传输给框架式潜航体,给框架式潜航体搭载的水下设备上电,操作潜航体控制台手柄,控制框架式潜航体上的推进器,使框架式潜航体向目标运动,同时启动目标探测识别系统实现目标搜索与识别,抵近目标后通过控制水下机械手完成水下作业;作业过程中水声定位系统接收声纳实时反馈的框架式潜航体的位置信息并传送至潜航体控制台,潜航体控制台以实时调节框架式潜航体的运动。
有益效果:本发明机动性好,接近目标快,配备多功能机械手,打捞能力强,可由操作者在甲板上进行实时全程遥控完成打捞作业;系统采用高压直流馈电工作模式,电缆直径小,在电缆绞车不变的情况下可配备更长的馈电电缆,高压直流馈电系统体积小,无限时稳定提供电能,可以大大提高系统的机动性、作业时间和作业范围,同时相比于交流馈电几乎无线损,也解决了交流馈电电缆发热问题;系统采用框架式、模块化设计,各个功能模块相互独立,系统的维修性、功能扩展性好。
附图说明
附图1为本发明组成结构示意图;
附图2为本发明中框架式潜航体的结构示意图。
其中,1-框架式潜航体、1.1-潜航体框架、1.2-直流高压转换单元、1.3-推进系统、1.4-控制单元、1.5-浮体材料、1.6-应急释放系统、1.7-机械手控制系统、1.8-俯仰机构、1.9-目标探测识别系统、1.10-高度传感器、1.11-水下机械手、2-潜航体控制台、3-声纳控制仪、4-水声定位系统、5-信息交互装置、6-高压直流馈电系统、7-打捞设备。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例,对本发明进行详细描述。
参见附图,一种框架式深海目标探测打捞系统,:它包括:框架式潜航体1、潜航体控制台2、声纳控制仪3、水声定位系统4、信息交互装置5、高压直流馈电系统6;
框架式潜航体1为水下作业部分,使用时由岸基或船基布放入水;它包括:由不锈钢材料焊接成型的潜航体框架1.1,布置于潜航体框架上1.1的直流高压转换单元1.2、推进系统1.3、控制单元1.4、浮体材料1.5、应急释放系统1.6、机械手控制系统1.7、俯仰机构1.8、目标探测识别系统1.9、高度传感器1.10、水下机械手1.11;
浮体材料1.5用于提供浮力;直流高压转换单元1.2将4000V直流高压转换为直流600V,250V和24V,分别为推进系统1.3、机械手控制系统1.7和控制单元1.4供电;推进系统1.3包括水平布置4个推进器,竖直方向布置3个推进器,推进系统1.3在控制单元1.4的控制下改变框架式潜航体1在水下的姿态和位置,当目标区域有水流时,则通过控制推进系统1.3抵消水流作用;
在框架式潜航体1向目标运动过程中,控制单元1.4根据潜航体控制台2的命令开启高度传感器1.10和目标探测系统1.9;高度传感器1.10实时回传高度信息至潜航体控制台2;由照明灯、水下电视、声纳构成的目标探测系统1.9连续进行目标探测识别,当目标距离大于等于设定值时由声纳进行探测,小于设定距离后开启照明灯和水下电视进行目标识别,一旦目标丢失则启动俯仰机构1.8调整目标探测识别系统1.9的角度而跟踪目标;确定目标后,控制单元1.4控制框架式潜航体1旋转、横移动作逐步调节位置抵近目标,然后控制机械手控制系统1.7启动水下机械手1.11动作直接抓取目标;
目标探测打捞过程中,控制单元1.4实时回传框架式潜航体1搭载设备的状态信息、电流电压、深度、高度信号至潜航体控制台2,一旦发生包括漏水、超深、触底的异常情况时,控制单元1.4根据潜航体控制台2的命令开启应急释放系统1.6,启动应急操作,释放应急压载,使框架式潜航体1上浮;
潜航体控制台2、声纳控制仪3、信息交互装置5为水上控制及信号传输部分,置于岸基或船甲板上;高压直流馈电系统6为框架式潜航体1中的高压转换单元1.2提供4000V直流高压电力;框架式潜航体1布放入水后,启动高压直流馈电系统6,潜航体控制台2通过信息交互装置5将控制命令传输给框架式潜航体1;作业过程中水声定位系统4接收声纳实时反馈的框架式潜航体1的位置信息并传送至潜航体控制台2,潜航体控制台2实时调节框架式潜航体1的运动。
较优的,一种框架式深海目标探测打捞系统还包括打捞装置7;打捞装置7根据实际作业需求选择缆绳释放器、捕捉器、重载打捞转接器、链锁破断器以及其它配置;由水下机械手1.11操作专用打捞装置7打捞目标。
较优的,框架式潜航体1搭载的推进系统1.3,机械手控制系统1.7,水下机械手1.11,照明灯,水下电视,高度传感器1.10,应急释放系统1.6,馈电电缆,声纳均可满足3000米水深,高压直流转换舱1,2,控制单元耐压壳体满足300米水深,当要求更大水深作业时,只需将高压直流转换舱1.2和控制单元耐压壳体替换位满足相应水深壳体即可。
较优的,框架式潜航体1预留安装基座和接口,可根据实际需求调整、增加所搭载设备。
综上,以上仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种框架式深海目标探测打捞系统,其特征是:它包括:框架式潜航体(1)、潜航体控制台(2)、声纳控制仪(3)、水声定位系统(4)、信息交互装置(5)、高压直流馈电系统(6);
所述框架式潜航体(1)为水下作业部分,使用时由岸基或船基布放入水;它包括:由不锈钢材料焊接成型的潜航体框架(1.1),布置于所述潜航体框架上(1.1)的直流高压转换单元(1.2)、推进系统(1.3)、控制单元(1.4)、浮体材料(1.5)、应急释放系统(1.6)、机械手控制系统(1.7)、俯仰机构(1.8)、目标探测识别系统(1.9)、高度传感器(1.10)、水下机械手(1.11);
所述浮体材料(1.5)用于提供浮力;所述直流高压转换单元(1.2)将4000V直流高压转换为直流600V,250V和24V,分别为所述推进系统(1.3)、所述机械手控制系统(1.7)和所述控制单元(1.4)供电;所述推进系统(1.3)包括水平布置4个推进器,竖直方向布置3个推进器,所述推进系统(1.3)在所述控制单元(1.4)的控制下改变所述框架式潜航体(1)在水下的姿态和位置,当目标区域有水流时,则通过控制所述推进系统(1.3)抵消水流作用;
在所述框架式潜航体(1)向目标运动过程中,所述控制单元(1.4)根据所述潜航体控制台(2)的命令开启所述高度传感器(1.10)和所述目标探测识别系统(1.9);所述高度传感器(1.10)实时回传高度信息至所述潜航体控制台(2);由照明灯、水下电视、声纳构成的所述目标探测识别系统(1.9)连续进行目标探测识别,当目标距离大于等于设定值时由所述声纳进行探测,小于设定距离后开启所述照明灯和所述水下电视进行目标识别,一旦目标丢失则启动所述俯仰机构(1.8)调整所述目标探测识别系统(1.9)的角度而跟踪目标;确定目标后,所述控制单元(1.4)控制所述框架式潜航体(1)旋转、横移动作逐步调节位置抵近目标,然后控制所述机械手控制系统(1.7)启动所述水下机械手(1.11)动作直接抓取目标;
目标探测打捞过程中,所述控制单元(1.4)实时回传所述框架式潜航体(1)搭载设备的状态信息、电流电压、深度、高度信号至所述潜航体控制台(2),一旦发生包括漏水、超深、触底的异常情况时,所述控制单元(1.4)根据所述潜航体控制台(2)的命令开启所述应急释放系统(1.6),启动应急操作,释放应急压载,使所述框架式潜航体(1)上浮;
所述潜航体控制台(2)、所述声纳控制仪(3)、所述信息交互装置(5)为水上控制及信号传输部分,置于岸基或船甲板上;所述高压直流馈电系统(6)为所述框架式潜航体(1)中的所述直流高压转换单元(1.2)提供4000V直流高压电力;所述框架式潜航体(1)布放入水后,启动所述高压直流馈电系统(6),所述潜航体控制台(2)通过所述信息交互装置(5)将控制命令传输给所述框架式潜航体(1);作业过程中所述水声定位系统(4)接收所述声纳实时反馈的所述框架式潜航体(1)的位置信息并传送至所述潜航体控制台(2),所述潜航体控制台(2)实时调节所述框架式潜航体(1)的运动。
2.根据权利要求1所述的一种框架式深海目标探测打捞系统,其特征是:它还包括打捞装置(7);抓取目标时,由所述水下机械手(1.11)操作所述打捞装置(7)打捞目标。
3.根据权利要求1或2所述的一种框架式深海目标探测打捞系统,其特征是:所述框架式潜航体(1)耐压为300米水深。
4.根据权利要求1或2所述的一种框架式深海目标探测打捞系统,其特征是:所述框架式潜航体(1)预留安装基座和接口。
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