CN105739509A - 多uuv坞舱式快速布放回收系统 - Google Patents
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Abstract
多UUV的坞舱式快速布放回收系统，涉及一种UUV的回收系统。为了解决现有UUV的布放回收系统存在布放速度慢且不能同时回收多条的问题。所述系统包括：多UUV控制台，用于控制UUV母船坞舱舱门、紧锁式UUV收容装置、声学导引信标、光学导引装置和注排水泵站，完成多UUV布放或回收；每个紧锁式UUV收容装置，设置在母船坞舱内，用于固锁与存储一个UUV；无线电通信装置，UUV在水面航行时，用于多UUV控制台与多UUV和紧锁式UUV收容装置互相通信；水声通信装置，UUV在水下航行时，用于多UUV控制台与多UUV和紧锁式UUV收容装置相互通信；声学导引信标，在中远距离导引UUV进出坞舱；光学导引装置，在近距离导引UUV进出坞舱；注排水泵站，用于向母船坞舱注水或排水。用于完成快速布放、回收多条UUV的作业。
Description
技术领域
本发明涉及一种UUV的回收系统，特别涉及一种多UUV的坞舱式快速布放回收系统。
背景技术
UUV(UnmannedUnderwaterVehicle，水下无人航行器)的布放和回收是UUV使用中重要的环节，成功的布放和回收是UUV在水下正常工作的保证。现有的UUV(或AUV)布放回收系统或装置有以下五种：吊放式布放回收装置、A形架布放回收系统、专用单臂布放回收系统、滑道布放回收系统、集成布放回收系统。
(1)双点或四点吊放式布放回收装置。该类装置利用母船上的吊车布放回收UUV，如我国沈阳自动化研究所的“CR01”AUV、“CR02”AUV、哈尔滨工程大学的“智水”系列AUV等。该种收放方式一般需要人员下水进行挂钩或解钩作业，在高海情下存在着一定的作业风险；另外，采用吊放式布放回收装置起吊回收UUV时因风浪摇摆易与母船发生触碰危及人员和设备安全，参见论文“UUV布放回收技术”(作者曾勇，《水雷战与舰船防护》，第23卷，第1期，P13-23)；
(2)A形架式布放回收系统。该类系统是海洋工程领域布放海洋装备时被普遍采用的布放回收系统，典型应用案例包括布放与回收中船重工702所“蛟龙”号载人深潜器。该系统有良好的通用性，安装方式灵活，具有强度高、操作简便、动作可靠等优点；但是该系统的起重缆随波浪起伏会周期性地松紧交替，瞬时拉力过大或交替频繁都可能会对UUV造成较大冲击损坏UUV，且占用母船面积较大，对母船具有永久依赖性，参见论文“A形架式潜水器收放系统设计研究”(作者刘相春，《船舶工程》，2007年10月，第5期，P52-57)；
(3)专用单臂吊车式布放回收系统。该类系统的典型应用案例包括：BLUNFIN公司的“蓝鳍金枪鱼-21”UUV、法国ECA公司的“阿里斯特”UUV等；该类装置无需人员下水作业，但回收UUV时需要UUV抛出牵引索，并利用牵引索导向使单臂吊车抓住UUV,在高海情下往往需要多次操作才能成功回收UUV；
(4)滑道式布放回收系统。该类系统的典型应用案例包括：挪威Kongsberg公司的“Hugin”系列UUV等；该系统主要由集成平台、脐带缆绞车、线阵转盘、液压系统、操作平台、移动滑道、控制系统等部分组成，系统较为复杂，要求母船干舷较低，且在高海情下使用较为困难；
(5)集成式布放回收系统。这是一种较高集成度的UUV布放回收系统，其典型应用包括“REMUS6000”UUV等；该系统采用一体化、模块化设计思路，用于UUV布放、回收、存放与运输，但该类系统主要针对单条UUV设计，且对母船的支持能力要求较高，在快速布放回收多条UUV时受到限制。
以上五种布放回收装置或系统均不满足快速布放、回收多条UUV的作业需求,特别是在高海情条件下的布放回收作业。针对快速布放、回收多条UUV的作业需求，查阅国内外相关文献及专利库，尚未检索到相关的文献和专利，尚无可借鉴的解决办法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有UUV的布放回收系统存在布放速度慢且不能同时回收多条的问题，本发明提供一种多UUV的坞舱式快速布放回收系统。
本发明的多UUV的坞舱式快速布放回收系统，所述系统包括多UUV控制台、多个紧锁式UUV收容装置、无线电通信装置、水声通信装置、声学导引信标、光学导引装置和注排水泵站；
多UUV控制台，用于控制UUV母船坞舱舱门、紧锁式UUV收容装置、声学导引信标、光学导引装置和注排水泵站，完成多UUV布放或回收；
每个紧锁式UUV收容装置，设置在母船坞舱内，用于固锁与存储一个UUV；
无线电通信装置，UUV在水面航行时，用于多UUV控制台与多UUV和紧锁式UUV收容装置互相通信；
水声通信装置，UUV在水下航行时，用于多UUV控制台与多UUV和紧锁式UUV收容装置相互通信；
声学导引信标，在中远距离导引UUV进出坞舱；
光学导引装置，在近距离导引UUV进出坞舱；
注排水泵站，用于向母船坞舱注水或排水。
所述多UUV控制台，完成多UUV布放的工作过程包括如下步骤：
步骤A1：多UUV控制台操控注排水泵站向UUV母船坞舱内注水，直到坞舱内水面与舱外水面平齐；
步骤A2：多UUV控制台开启坞舱舱门；
步骤A3：从最靠近坞舱舱门的UUV开始，以距舱门距离的远近为准则，由近及远依次布放UUV：多UUV控制台控制紧锁式UUV收容装置释放固锁UUV的抱臂，UUV因正浮力上浮至水面，离开紧锁式UUV收容装置；
步骤A4：多UUV控制台利用无线电通信装置与水声通信装置，控制UUV驶出舱门；
步骤A5：所有UUV出舱后，多UUV控制台关闭坞舱舱门，调整母船坞舱内水位。
所述多UUV控制台，完成多UUV回收的工作过程包括如下步骤：
步骤B1：多UUV控制台操控注排水泵站调节坞舱内水位，直到坞舱内水面与舱外水面平齐；
步骤B2：多UUV控制台打开声学导引信标和光学导引装置；
步骤B3：多UUV控制台开启坞舱舱门；
步骤B4：多UUV控制台控制声学导引信标导引，使需要回收的UUV抵达坞舱舱门外部；
步骤B5：各条UUV通过无线电通信装置与水声通信装置向多UUV控制台发送进舱请求，多UUV控制台按照与布放多条UUV时相反的顺序，依次向各UUV发送进舱授权，回收UUV：首先，接到进舱授权的UUV在声学导引信标和光学导引装置的导引下，返回对应的紧锁式UUV收容装置原位上方；然后，多UUV控制台利用无线电通信装置与水声通信装置，控制所述授权的UUV垂直下潜坐落到下方的紧锁式UUV收容装置上；最后，多UUV控制台控制所述紧锁式UUV收容装置紧锁UUV的抱臂；
步骤B6：多个UUV回收完成后，多UUV控制台关闭母船坞舱舱门，控制注排水泵站将坞舱内的水排尽。
所述多UUV控制台设置于UUV母船坞舱舱门的附近，便于操作员同步观察坞舱内外，掌握UUV进出坞舱情况。
所述系统包括三个声学导引信标分别布置于坞舱舱内顶部和坞舱舱门两侧。
所述系统包括三个光学导引装置，分别布置于坞舱舱内顶部和坞舱舱门两侧。
本发明的有益效果在于，能在较高海情下工作，不需要人员出舱下水辅助布放回收UUV，高安全性，高效率，能够实现多UUV的安全、快速布放与回收。
附图说明
图1为具体实施方式中多UUV的坞舱式快速布放回收系统的原理示意图。
图2为具体实施方式中布放回收系统完成多UUV布放的工作过程的流程示意图。
图3为具体实施方式中布放回收系统完成多UUV回收的工作过程的流程示意图。
具体实施方式
结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的多UUV的坞舱式快速布放回收系统，所述系统包括多UUV控制台1、多个紧锁式UUV收容装置2、无线电通信装置3、水声通信装置4、声学导引信标5、光学导引装置6和注排水泵站7；
如图1所示，系统中各组成的设置及功能如下：
多UUV控制台1，设置于UUV母船坞舱舱门10附近，便于操作员同步观察坞舱内外，掌握UUV进出坞舱情况。操作员在多UUV控制台1能够操控注排水泵站7向坞舱内注水与排水，开关声学导引信标5和光学导引装置6，紧锁或开放紧锁式UUV收容装置2，开启或关闭UUV母船坞舱舱门10，并能通过无线电通信装置5与水声通信装置1操控UUV出舱和进舱；
多个紧锁式UUV收容装置2，分布于母船坞舱内，其数量与母船搭载的UUV数量相匹配，布置位置根据可用坞舱面积和UUV占用坞舱面积展开；且用于在母船坞舱内固锁与存储UUV；
无线电通信装置3，用于多UUV控制台11操控UUV进出坞舱、坐落或离开紧锁式UUV收容装置；且UUV在水面航行时有效；
水声通信装置4，作用与无线电通信装置3相同，但仅在UUV水下航行时有效；
声学导引信标5，采用三目水下声学导引信标，三个声学导引信标5分别布置于坞舱舱内顶部和坞舱舱门两侧，在中远距离导引UUV进出坞舱；
光学导引装置6，采用三目水下光学导引装置，三个光学导引装置6分别布置于坞舱舱内顶部8和坞舱舱门两侧6、7，在近距离导引UUV进出坞舱；
注排水泵站7，UUV出舱前，在多UUV控制台1操控下向坞舱注水直至与舱外水面平齐，为UUV创造出舱通路；UUV进舱并坐落到紧锁式UUV收容装置后，从坞舱向外排水直至水排干。
如图2所示，本实施方式的布放回收系统完成多UUV布放的工作过程包括如下步骤：
步骤一：UUV母船在原地定点定向或者沿顶流方向匀速直线航行，状态稳定后开始布放UUV；
步骤二：需要布放的UUV开机，完成各项备航检查；
步骤三：多UUV控制台1操控注排水泵站7向坞舱内注水，直到坞舱内水面与舱外水面平齐；
步骤四：多UUV控制台1开启坞舱舱门；
步骤五：当布放单条指定UUV时，首先，多UUV控制台1控制指定UUV对应的紧锁式UUV收容装置2释放紧固指定UUV的抱臂，指定UUV因正浮力上浮至水面，离开对应的紧锁式UUV收容装置；其次，多UUV控制台1利用无线电通信装置3以及水声通信装置4，控制指定UUV驶出舱门10；
步骤六：当布放多条UUV时，从最靠近坞舱舱门的UUV开始，以距舱门距离的远近为准则，由近及远依次布放UUV，即按照图1中UUV1-UUVN的顺序布放UUV。重复步骤五直到需要布放的N条UUV全部布放完成。每次只布放一条UUV,避免多条UUV同时布放可能造成的相互碰撞或干扰。
步骤七：所有需要布放的UUV出舱后，关闭坞舱舱门10，视情调整母船坞舱内水位，UUV布放过程完成，母船恢复正常工作。
如图3所示，本实施方式的布放回收系统完成多UUV回收的工作过程包括如下步骤：
步骤八：UUV母船在预定回收点定点定向，状态稳定后开始回收UUV；
步骤九：多UUV控制台1操控注排水泵站9调节坞舱内水位，直到坞舱内水面与舱外水面平齐；
步骤十：多UUV控制台1打开声学导引信标5和光学导引装置6；
步骤十一：多UUV控制台1开启坞舱舱门10；
步骤十二：需要回收的UUV在声学导引信标5的导引下，抵达坞舱舱门10外部；
步骤十三：当回收单条指定UUV时，首先，指定UUV通过无线电通信装置6与水声通信装置4向多UUV控制台1发送进舱请求，多UUV控制台1发送进舱授权；其次，指定UUV在声学导引信标5和光学导引装置6的导引下，返回对应的紧锁式UUV收容装置2原位上方；然后，多UUV控制台1利用无线电通信装置3与水声通信装置4，控制指定UUV垂直下潜坐落到对应的紧锁式UUV收容装置2上；最后，多UUV控制台1控制对应的紧锁式UUV收容装置2紧锁紧固指定UUV的抱臂，指定UUV被锁定到对应的紧锁式UUV收容装置2上；
步骤十四：当需要回收多条UUV时，按照与布放多条UUV时相反的顺序依次回收UUV，即如图1中所示的UUVN-UUV1的顺序回收UUV。首先，各条UUV通过无线电通信装置3与水声通信装置4向多UUV控制台1发送进舱请求，多UUV控制台1发送进舱授权，同一时间只有一条UUV获得进舱授权，避免碰撞与干扰；其次，获得进舱授权的单条UUV按照步骤十三进行回收；
重复以上步骤十四直至所有UUV回收完毕；
步骤十五：多UUV控制台1关闭坞舱舱门10，控制注排水泵站7将坞舱内的水排尽，母船恢复正常工作；
步骤十六：UUV关机，UUV回收过程完成。
Claims (6)
1.一种多UUV的坞舱式快速布放回收系统，其特征在于，所述系统包括多UUV控制台(1)、多个紧锁式UUV收容装置(2)、无线电通信装置(3)、水声通信装置(4)、声学导引信标(5)、光学导引装置(6)和注排水泵站(7)；
多UUV控制台(1)，用于控制UUV母船坞舱舱门、紧锁式UUV收容装置(2)、声学导引信标(5)、光学导引装置(6)和注排水泵站(7)，完成多UUV布放或回收；
每个紧锁式UUV收容装置(2)，设置在母船坞舱内，用于固锁与存储一个UUV；
无线电通信装置(3)，UUV在水面航行时，用于多UUV控制台(1)与多UUV和紧锁式UUV收容装置(2)互相通信；
水声通信装置(4)，UUV在水下航行时，用于多UUV控制台(1)与多UUV和紧锁式UUV收容装置(2)相互通信；
声学导引信标(5)，在中远距离导引UUV进出坞舱；
光学导引装置(6)，在近距离导引UUV进出坞舱；
注排水泵站(7)，用于向母船坞舱注水或排水。
2.根据权利要求1所述的多UUV的坞舱式快速布放回收系统，其特征在于，所述多UUV控制台(1)，完成多UUV布放的工作过程包括如下步骤：
步骤A1：多UUV控制台(1)操控注排水泵站(7)向UUV母船坞舱内注水，直到坞舱内水面与舱外水面平齐；
步骤A2：多UUV控制台(1)开启坞舱舱门；
步骤A3：从最靠近坞舱舱门的UUV开始，以距舱门距离的远近为准则，由近及远依次布放UUV：多UUV控制台(1)控制紧锁式UUV收容装置(2)释放固锁UUV的抱臂，UUV因正浮力上浮至水面，离开紧锁式UUV收容装置(2)；
步骤A4：多UUV控制台(1)利用无线电通信装置(3)与水声通信装置(4)，控制UUV驶出舱门；
步骤A5：所有UUV出舱后，多UUV控制台(1)关闭坞舱舱门，调整母船坞舱内水位。
3.根据权利要求1或2所述的多UUV的坞舱式快速布放回收系统，其特征在于，所述多UUV控制台(1)，完成多UUV回收的工作过程包括如下步骤：
步骤B1：多UUV控制台(1)操控注排水泵站(7)调节坞舱内水位，直到坞舱内水面与舱外水面平齐；
步骤B2：多UUV控制台(1)打开声学导引信标(5)和光学导引装置(6)；
步骤B3：多UUV控制台(1)开启坞舱舱门；
步骤B4：多UUV控制台(1)控制声学导引信标(5)导引，使需要回收的UUV抵达坞舱舱门外部；
步骤B5：各条UUV通过无线电通信装置(3)与水声通信装置(4)向多UUV控制台(1)发送进舱请求，多UUV控制台(1)按照与布放多条UUV时相反的顺序，依次向各UUV发送进舱授权，回收UUV：
首先，接到进舱授权的UUV在声学导引信标(5)和光学导引装置(6)的导引下，返回对应的紧锁式UUV收容装置(2)原位上方；然后，多UUV控制台(1)利用无线电通信装置(3)与水声通信装置(4)，控制所述授权的UUV垂直下潜坐落到下方的紧锁式UUV收容装置(2)上；最后，多UUV控制台(1)控制所述紧锁式UUV收容装置(2)紧锁UUV的抱臂；
步骤B6：多个UUV回收完成后，多UUV控制台(1)关闭母船坞舱舱门，控制注排水泵站(7)将坞舱内的水排尽。
4.根据权利要求3所述的多UUV的坞舱式快速布放回收系统，其特征在于，所述多UUV控制台(1)设置于UUV母船坞舱舱门的附近，便于操作员同步观察坞舱内外，掌握UUV进出坞舱情况。
5.根据权利要求4所述的多UUV的坞舱式快速布放回收系统，其特征在于，所述系统包括三个声学导引信标(5)分别布置于坞舱舱内顶部和坞舱舱门两侧。
6.根据权利要求5所述的多UUV的坞舱式快速布放回收系统，其特征在于，所述系统包括三个光学导引装置(6)，分别布置于坞舱舱内顶部和坞舱舱门两侧。
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