CN105700100A - 一种万米arv光纤系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水下机器人领域，尤其涉及一种万米ARV光纤系统，该系统包括水面控制台、升沉补偿装置、光纤连接系统。水面控制台用于实时显示水下摄像头采集的图像信息；系统采用重力块与中性浮力块装置能够补偿母船升沉运动，防止光纤缠绕；两个光纤团释放机构相比于光纤绞车释放系统具有体积小成本低的特点，且对海流有一定的抗干扰能力，当光纤受到海流影响而张力增大时，这一机构可以降低海流对ARV载体航行的影响，同时有效防止水面光纤接头处由于张力过大而被拉断；系统具有通用性，适用于不同类型的水下机器人。

Description

一种万米ARV光纤系统

技术领域

本发明涉及水下机器人技术，具体地说是一种万米ARV光纤系统。

背景技术

ARV既具有AUV大面积水下探测和搜索的功能，又可以通过微细光缆像ROV一样进行手动实时操作控制，并且可以实时显示图像信息，因此在海洋方面的应用越来越广泛。而万米ARV代表着国家海洋开发的先进水平，许多国家都投入了大量人力物力开发万米ARV。我国到目前为止还没有万米ARV系统，因此研究万米ARV具有重大的国家战略意义。

水下通信系统是万米ARV一个重要的组成部分，通常的做法是采用光纤进行通信。若采用一般的光纤，达到全海深11000米需要体积庞大的光纤系统，其采用绞车进行收放，同时配备有耐压万米的光滑环，这使得整个系统成本极高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种可以下潜至万米以下的ARV光纤系统。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种万米ARV光纤系统，包括母船和水下机器人，母船上设置的水面控制台，所述母船和水下机器人通过光纤释放团连接。

所述光纤释放团为两个，一个设置于近水面位置，另一个设置于近水下机器人位置，所述光纤释放团在水中垂直放置，使光纤释放团中的光纤微缆受到轻微拉力从光纤释放团中拉出。

还包括升沉补偿装置由重力块和浮力块组成，重力块一端通过光纤铠缆连接母船，另一端通过光纤铠缆连接浮力块，浮力块的另一端通过光纤铠缆连接近水面位置的光纤释放团，浮力块与重力块之间保持一定水平距离。

所述浮力块为中性浮力。

所述水面控制台包括依次连接的录像机、监视器和光纤通信板。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明采用重力块和浮力块对母船升沉进行补偿。若不加升沉补偿，母船的上下运动带动光纤释放团运动，会使光纤微缆缠绕甚至被拉断。本发明对母船升沉进行补偿，浮力块和重力块之间通过光纤铠缆连接，两者在水平方向有一定的距离，且浮力块设计为中性，能够对母船升沉起到缓冲作用，当母船受到海浪影响而上下运动时，改变的主要是重力块的状态，浮力块基本无变化，与浮力块连接的光纤释放团不会受到影响，因而光纤微缆不会缠绕或者折断。

2.本发明采用两个垂直放置的光纤释放团机构，相较于传统的光纤绞车释放系统，即减小了系统体积，又省去了高成本的光滑环结构，降低了系统成本。

3.本发明采用的光纤释放机构对海流有一定的抗干扰能力。当光纤受到轻微拉力，光纤就会从光纤团中释放，并且可以同时从两个释放团拉出，当光纤受到海流的影响而张力增大时，这一机构可以降低海流对ARV载体航行的影响，同时可以有效防止水面光纤接头处由于张力过大而被拉断。

4.本发明采用光纤裸缆作为光纤微缆一方面大大减小了系统的体积，使系统简单实用，另一方面在水下机器人潜入海底至抛载上浮的过程中，通过水下机器人配备的光纤剪切装置能够轻易地将光纤切断，保证水下机器人安全上浮。

5.本发明的万米光纤系统通用性强，适用于不同类型的水下机器人。

附图说明

图1为本发明的万米ARV光纤系统连接图；

图2为本发明的母船升沉补偿装置示意图；

图3为本发明的光纤系统母船下放示意图；

图4为本发明的光纤释放系统示意图；

其中1为光纤铠缆、2为光纤释放团、3为光纤微缆。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示为本发明的光纤试验系统系统连接图。

对整个光纤系统在母船上进行联调，使水密摄像头的图像能够传回水面控制台，若图像不能正常传回水面控制台，则检查各个接头及光纤熔接处，确保图像能稳定传回控制台。

如图2所示为本发明的母船升沉补偿装置示意图。

对系统加上升沉补偿装置，中性浮力块连接水面光纤释放团，重力块固定在光纤铠缆上，浮力块和重力快之间通过光纤铠缆连接。从试验母船尾部甲板将光纤铠缆连同升沉补偿装置缓慢吊入水中，在吊放过程中，光纤微缆从一次性光纤团中释放出，保持两个光纤团之间的光纤微缆不受力。

如图3所示为本发明的光纤系统母船下放示意图。通过后甲板上的收放支架将水下机器人，连同光纤系统中的水下部分一同吊入水中。将两个一次性光纤释放团光纤头用光纤熔接机熔接起来，上下两个光纤释放团通过FC接头分别与水面控制台和水下机器人连接。

水下机器人开始释放并向海底下潜，在此过程中，按照图4所示，光纤微缆随着受到张力的增大，不断从水面和水下两个光纤团中自动释放出，保证光纤微缆在下放过程中不被拉断。同时，实时监测水面监视器上的视频，保证视频传输正常。

待水下机器人潜入海底至抛载上浮，光纤系统水下部分随水下机器人一起上浮水面，通过水下机器人配备的光纤剪切装置将光纤切断，使水下机器人安全上浮。

一种万米ARV光纤系统，包括：水面控制台、升沉补偿装置、光纤连接系统；

水面控制台：用于实时显示水下图像信息，以判断整个光纤系统的工作状况，同时通过录像机存储视频信息；

升沉补偿装置：包括一个重力块和一个中性浮力块，水面光纤释放团和中性浮力块连接，浮力块和重力块之间通过光纤铠缆连接，此装置用于缓冲母船上下运动，从而防止光纤缠绕；

光纤连接系统：包括一个铠装缆和两个一次性光纤释放团，是万米光纤系统的核心，用于信息的传送；

所述水面控制台包括光端机、开关电源和显示器，开关电源输出24V和5V两种电压，分别为显示器和光端机供电；光端机输入端为FC接口，输出端通过BNC三通接头分别接显示器和录像机，用于显示和存储水下视频信息。

所述升沉补偿装置采用重力块加浮力块的方式对母船升沉进行补偿，浮力块设计为中性浮力，重力块固定于光纤铠缆上，浮力块通过光纤铠缆和光纤释放团连接，浮力块和重力块之间保持一定的水平距离，两者通过光纤铠缆连接。当母船因受海浪影响上下运动时，状态变化较大的主要是重力块，由于重力块与浮力块之间连接的光纤铠缆没有完全拉紧，因此能够起到对母船运动进行缓冲的作用。与没有补偿装置的光纤系统相比，此系统中的光纤微缆不易缠绕，系统可靠性更强。

所述光纤连接系统包括一个200米光纤铠缆和两个一次性光纤释放团，第一个一次性光纤释放团通过光纤铠缆放入水中，两者之间通过FC接头连接；第二个一次性光纤释放团固定在ARV载体上，两个光纤释放团之间使用光纤熔接机熔接。光纤团采用特殊设计，垂直放置，其中和光纤铠缆连接的光纤释放团开口朝下，与水下试验舱连接的光纤释放团开口朝上，在ARV下降的过程中，光纤会因受到张力而从两个光纤团中拉出。传统的光纤绞车系统，光纤只能由绞车释放，有海流时，光纤受到的张力不断变大，绞车系统不能感知这种变化，当光纤受到的张力不断变大而绞车没有及时释放光纤，光纤就会被拉断。而在本发明中，光纤系统中的两个光纤团都可以释放光纤，当光纤受到海流的影响而张力增大时，光纤可以很容易地从任意一个光纤团中拉出，系统对光纤张力的变化响应很快，光纤不会因为海流的影响而拉断，因此系统对海流有一定的抗干扰能力。由于采用了两个光纤释放团结构再加上垂直的光纤释放方式，使得系统对海流有一定的抗干扰能力，因此可以直接使用光纤裸缆以减小光纤系统的体积，使系统更简单实用；若水下潜器在上浮过程中光纤缠绕到海底，水下潜器又可以依靠自身浮力将光纤裸缆拉断，保证潜器安全。

Claims (5)

1.一种万米ARV光纤系统，包括母船和水下机器人，母船上设置的水面控制台，其特征在于：所述母船和水下机器人通过光纤释放团连接。

2.根据权利要求1所述的万米ARV光纤系统，其特征在于：所述光纤释放团为两个，一个设置于近水面位置，另一个设置于近水下机器人位置，所述光纤释放团在水中垂直放置，使光纤释放团中的光纤微缆受到轻微拉力从光纤释放团中拉出。

3.根据权利要求1所述的万米ARV光纤系统，其特征在于：还包括升沉补偿装置由重力块和浮力块组成，重力块一端通过光纤铠缆连接母船，另一端通过光纤铠缆连接浮力块，浮力块的另一端通过光纤铠缆连接近水面位置的光纤释放团，浮力块与重力块之间保持一定水平距离。

4.根据权利要求3所述的万米ARV光纤系统，其特征在于：所述浮力块为中性浮力。

5.根据权利要求1所述的万米ARV光纤系统，其特征在于：所述水面控制台包括依次连接的录像机、监视器和光纤通信板。