CN106542067A - 一种自航式水下充电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自航式水下充电装置，包括舱体，所述舱体内从右往左依次封闭安装有引导对接舱、艏部推进舱、导航电子舱、充电配电舱、备用电池舱和艉部推进舱；各个舱采用独立封闭式结构；所述舱体的底部安装有对接滑行底座。本发明结构紧凑、合理，操作方便，主要用于小型固定式深海空间站或小型移动式深海空间站的能源补给和信息传输。自航式水下充电装置在水下能够与小型深海空间站实现自主对接、充电，整个对接、充电过程无需人工干预。

Description

一种自航式水下充电装置
技术领域
本发明涉及船舶设备技术领域，尤其是一种自航式水下充电装置。
背景技术
21世纪是人类向海洋进军的世纪，是全世界大规模开发利用海洋资源、扩大海洋产业、发展海洋经济和争夺海上权益的新时期。我国是海洋大国，拥有广阔的海洋国土和绵长的海岸线，周边海域丰富的海洋生物和海底矿藏资源为我国经济和社会的可持续发展提供了重要的物质保证。然而，近年来我国海洋安全日益受到威胁，周边国家与我国在东海、南海因岛屿争端摩擦不断，监管力量薄弱，海域不断受到蚕食。海洋问题事关国家的全局战略，加强对海洋的探索与监控对维护我国主权和领土完整，实现中华民族的伟大复兴具有十分重要的意义。
海洋的研究、开发和利用离不开海洋工程装备，目前深海空间站已成为发达国家海洋技术研究的前沿领域。深海空间站是一类不受海面恶劣风浪环境的制约，可长周期、全天候地在深海域直接操控作业工具与装置，进行海洋科学研究、资源探测开发与海底工程作业的深海运载装备。
深海空间站分为固定式和移动式。小型固定式深海空间站和小型移动式深海空间站一般采用蓄电池提供能源，其能源供给能力不强，需要定期提供能源补给。一般的补给方式为深海空间站上浮至水面进行能源补给或返回码头进行能源补给。这两种补给方式不仅耗时、耗能，而且大大影响深海空间站的探测作业效能。其次，目前水声通信传输速率较低，小型深海空间站上采集的数据信息量较大，因此无法将大量的数据信息及时传输到水面，供指挥中心决策。综上所述，需要研制一种能够在水下自主航行且与深海空间站能够实现自主对接的水下充电及信息传输装置，为小型深海空间站的能源补给和信息传输，提供一种快捷，简便、高效的途径和方式。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种自航式水下充电装置，从而提高使用可靠性，可以方便的给深海空间站提供能源。
本发明所采用的技术方案如下：
一种自航式水下充电装置，包括舱体，所述舱体内从右往左依次封闭安装有引导对接舱、艏部推进舱、导航电子舱、充电配电舱、备用电池舱和艉部推进舱；各个舱采用独立封闭式结构；所述舱体的底部安装有对接滑行底座。
其进一步技术方案在于：
所述引导对接舱内分布有激光扫描相机、声学定位换能器和声学通信换能器；
所述艏部推进舱内分布有一个艏部侧向推进器和两个艏部垂向推进器；
所述导航电子舱的顶部安装有卫星通信定位一体天线，所述导航电子舱内部分布有高度计、多普勒测速仪、深度计、卫星定位通信一体机、光纤惯导设备以及信息处理装置；
所述充电配电舱的顶部布置有水密电缆连接器，所述充电配电舱内分布水下湿式插拔连接器和充油配电箱；
所述备用电池舱内安装有若干节蓄电池；
所述艉部推进舱的艉部安装有艉部方向舵、艉部主推进器和艉部水平舵；
所述艉部推进舱采用透水舱，舱内所有设备及电缆均为水密耐压设备。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，主要用于小型固定式深海空间站或小型移动式深海空间站的能源补给和信息传输。自航式水下充电装置主要由壳体、引导对接舱、艏部推进舱、导航电子舱、充电配电舱、备用电池舱、艉部推进舱及对接滑行底座组成。引导对接舱布置有激光扫描相机、声学定位换能器、声学通信换能器；艏部推进舱布置有两个艏部垂向推进器和一个艏部侧向推进器；导航电子舱布置有卫星定位通信一体天线、高度计、多普勒测速仪、深度计、卫星定位通信一体机、光纤惯导设备以及信息处理装置；充电配电舱布置有水密电缆连接器、充油配电箱和水下湿式插拔连接器；备用电池舱布置有若干节蓄电池；艉部推进舱布置有艉部主推进器、艉部方向舵和艉部水平舵。自航式水下充电装置在水下能够与小型深海空间站实现自主对接、充电，整个对接、充电过程无需人工干预。
本发明还具备如下优点：
(1)利用自航式水下充电装置，实现了小型深海空间站的水下能源补给和水下高速信息传输。
(2)通过自航式水下充电装置的自主航行，对接，实现了水下充电、信息传输的自动化和无人化操作。
(3)自航式水下充电装置一旦出现断缆等突发状况，水面补给船能够有效对其进行回收。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为图1的俯视图。
图3为本发明的应用图。
其中：1、引导对接舱；101、激光扫描相机；102、声学定位换能器；103、声学通信换能器；2、艏部推进舱；201、艏部侧向推进器；202、艏部垂向推进器；3、导航电子舱；301、卫星通信定位一体天线；302、高度计；303、多普勒测速仪；304、深度计；305、卫星定位通信一体机；306、光纤惯导设备；307、信息处理装置；4、充电配电舱；401、水密电缆连接器；402、水下湿式插拔连接器；403、充油配电箱；5、备用电池舱；501、蓄电池；6、艉部推进舱；601、艉部方向舵；602、艉部主推进器；603、艉部水平舵；7、对接滑行底座；8、水面补给船；9、绞车释放机构；10、水密光电复合缆；11、自航式水下充电装置；12、光学引导装置；13、声学引导装置；14、到位锁紧机构；15、水下湿式插拔连接头；16、液压油缸；17、小型深海空间站。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2和图3所示，本实施例的自航式水下充电装置，包括舱体，舱体内从右往左依次封闭安装有引导对接舱1、艏部推进舱2、导航电子舱3、充电配电舱4、备用电池舱5和艉部推进舱6；各个舱采用独立封闭式结构；舱体的底部安装有对接滑行底座7。
引导对接舱1内分布有激光扫描相机101、声学定位换能器102和声学通信换能器103。
艏部推进舱2内分布有一个艏部侧向推进器201和两个艏部垂向推进器202。
导航电子舱3的顶部安装有卫星通信定位一体天线301，导航电子舱3内部分布有高度计302、多普勒测速仪303、深度计304、卫星定位通信一体机305、光纤惯导设备306以及信息处理装置307。
充电配电舱4的顶部布置有水密电缆连接器401，充电配电舱4内分布水下湿式插拔连接器402和充油配电箱403。
备用电池舱5内安装有若干节蓄电池501。
艉部推进舱6的艉部安装有艉部方向舵601、艉部主推进器602和艉部水平舵603。
艉部推进舱6采用透水舱，舱内所有设备及电缆均为水密耐压设备。
本发明所述的引导对接舱1--用于布置激光扫描相机101、声学定位换能器102和声学通信换能器103。引导对接舱1采用透水舱，舱内所有设备及电缆均为水密耐压设备。激光扫描相机101与小型深海空间站17上的光学引导装置12配合使用，用于自航式水下充电装置11的近距离引导；声学定位换能器102与小型深海空间站17上的声学引导装置13配合使用，用于自航式水下充电装置11的远距离引导；声学通信换能器103用于自航式水下充电装置11与小型深海空间站17之间的水声通信，作为自航式水下充电装置11引导对接的辅助手段。
本发明所述的艏部推进舱2--用于布置一个艏部侧向推进器201和两个艏部垂向推进器202。艏部推进舱2采用透水舱，舱内所有设备及电缆均为水密耐压设备。艏部侧向推进器201用于自航式水下充电装置11的水平转向；艏部垂向推进器202用于自航式水下充电装置11的上浮下潜。
本发明所述的导航电子舱3--用于布置卫星通信定位一体天线301、高度计302、多普勒测速仪303、深度计304、卫星定位通信一体机305、光纤惯导设备306以及信息处理装置307。其中卫星通信定位一体天线301、高度计302、多普勒测速仪303、深度计304布置在透水舱内，舱内所有设备及电缆均为水密耐压设备；卫星定位通信一体机305、光纤惯导设备306以及信息处理装置307布置在耐压水密舱内，舱内所有设备均为非水密耐压设备。卫星通信定位一体天线301和卫星定位通信一体机305配合使用，用于自航式水下充电装置11上浮至水面后的回收；高度计302用于测量自航式水下充电装置11距离海底或小型深海空间站17的高度；多普勒测速仪303用于测量自航式水下充电装置11的水下速度；深度计304用于测量自航式水下充电装置11距离水面的深度；光纤惯导设备306用于测量自航式水下充电装置11的水下航向和姿态；信息处理装置307用于航行控制，引导对接以及数据采集与处理。
本发明所述的充电配电舱4--用于布置水密电缆连接器401、水下湿式插拔连接器402和充油配电箱403。充电配电舱4采用透水舱，舱内所有设备及电缆均为水密耐压设备。水密电缆连接器401用于连接水面补给船8上的水密光电复合缆10；水下湿式插拔连接器402用于自航式水下充电装置11与小型深海空间站17的湿式对接；充油配电箱403用于为自航式水下充电装置11和小型深海空间站17提供能源。
本发明所述的备用电池舱5--用于布置若干节蓄电池501。备用电池舱5为耐压水密舱内，舱内所有蓄电池501及电缆均为非水密耐压设备。蓄电池501用于自航式水下充电装置11出现断缆等突发情况及湿时插拔时的电力供给。
本发明所述的艉部推进舱6--用于布置艉部方向舵601、艉部主推进器602和艉部水平舵603。艉部推进舱6采用透水舱，舱内所有设备及电缆均为水密耐压设备。艉部方向舵601用于自航式水下充电装置11的水平转向；艉部主推进器602用于为自航式水下充电装置11在水下前进、后退、上浮、下潜等航行状态提供主要动力；艉部水平舵603用于自航式水下充电装置11的上浮下潜。
本发明所述的对接滑行底座7--用于自航式水下充电装置11着陆、滑行至小型深海空间站17的对接平台。
自航式水下充电装置11工作流程，如图3所示。
水面补给船8--用于为自航式水下充电装置11及小型深海空间站17提供能源动力。
绞车释放机构9--用于释放回收自航式水下充电装置11。
水密光电复合缆10--用于电能和数据信息的传输。
自航式水下充电装置11--用于实现与小型深海空间站17的自主对接、充电、信息传输。
光学引导装置12--与自航式水下充电装置11内的激光扫描相机101相配合，用于自航式水下充电装置11的近距离引导。
声学引导装置13--与自航式水下充电装置11内的声学定位换能器102相配合，用于自航式水下充电装置11的远距离引导。
到位锁紧机构14--用于检测自航式水下充电装置11对接是否到位，到位后锁紧自航式水下充电装置11。
水下湿式插拔连接头15--与自航式水下充电装置11内的水下湿式插拔连接器402相配合，用于自航式水下充电装置11与小型深海空间站的水下对接。
液压油缸16--用于控制水下湿式插拔连接头15的水下湿式插拔。
小型深海空间站17--为自航式水下充电装置11提供对接平台，实现与自航式水下充电装置11的水下对接、充电、信息传输。
具体水下充电、信息传输工作流程如下：
(一)当小型深海空间站17需要充电或信息传输时，通过小型深海空间站17上的水声通信设备通知水面补给船8。水面补给船8通过绞车释放机构9将自航式水下充电装置11释放到水下，自航式水下充电装置11通过小型深海空间站17上的声学引导装置13，自主向小型深海空间站17航行靠近，期间可通过自航式水下充电装置11上的水声换能器不断获取小型深海空间站17的位置信息，辅助其引导对接。当自航式水下充电装置11近距离靠近小型深海空间站时，能够获取小型深海空间站17上光学引导装置12的信号，此时，自航式水下充电装置11采用光学引导，对接。当自航式水下充电装置11与小型深海空间站17上的对接平台成功对接，通过自航式水下充电装置上对接滑行底座7的滑行到位时，小型深海空间站17上的到位锁紧机构14检测自航式水下充电装置11是否滑行到位，到位后进行锁紧，并控制液压油缸16将小型深海空间站17上的水下湿式插拔连接头15与自航式水下充电装置11进行连接，充电，信息传输。
(二)充电完成后，小型深海空间站17控制液压油缸16将水下湿式插拔连接头15与自航式水下充电装置11断开，然后通过小型深海空间站17上的水声通信设备通知水面补给船8充电完成，并松开小型深海空间站17上到位锁紧机构14。自航式水下充电装置11自主航行至水面，并通过其自带的卫星定位通信设备将自航式水下充电装置11在水面的位置信息传输给水面补给船8，水面补给船8对其进行回收。至此，整个水下充电、信息传输工作结束。
(三)一旦自航式水下充电装置11在水下出现突发情况，如水下光电复合缆断裂。此时，自航式水下充电装置11将自主切换至备用电池供电，并自主上浮至水面，通过其自带的卫星定位通信设备将自航式水下充电装置11在水面的位置信息传输给水面补给船8，水面补给船8对其进行回收。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (8)

1.一种自航式水下充电装置，其特征在于：包括舱体，所述舱体内从右往左依次封闭安装有引导对接舱(1)、艏部推进舱(2)、导航电子舱(3)、充电配电舱(4)、备用电池舱(5)和艉部推进舱(6)；各个舱采用独立封闭式结构；所述舱体的底部安装有对接滑行底座(7)。
2.如权利要求1所述的一种自航式水下充电装置，其特征在于：所述引导对接舱(1)内分布有激光扫描相机(101)、声学定位换能器(102)和声学通信换能器(103)。
3.如权利要求1所述的一种自航式水下充电装置，其特征在于：所述艏部推进舱(2)内分布有一个艏部侧向推进器(201)和两个艏部垂向推进器(202)。
4.如权利要求1所述的一种自航式水下充电装置，其特征在于：所述导航电子舱(3)的顶部安装有卫星通信定位一体天线(301)，所述导航电子舱(3)内部分布有高度计(302)、多普勒测速仪(303)、深度计(304)、卫星定位通信一体机(305)、光纤惯导设备(306)以及信息处理装置(307)。
5.如权利要求1所述的一种自航式水下充电装置，其特征在于：所述充电配电舱(4)的顶部布置有水密电缆连接器(401)，所述充电配电舱(4)内分布水下湿式插拔连接器(402)和充油配电箱(403)。
6.如权利要求1所述的一种自航式水下充电装置，其特征在于：所述备用电池舱(5)内安装有若干节蓄电池(501)。
7.如权利要求1所述的一种自航式水下充电装置，其特征在于：所述艉部推进舱(6)的艉部安装有艉部方向舵(601)、艉部主推进器(602)和艉部水平舵(603)。
8.如权利要求1所述的一种自航式水下充电装置，其特征在于：所述艉部推进舱(6)采用透水舱，舱内所有设备及电缆均为水密耐压设备。
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