CN106956757B - 主动捕捉自治式潜器的套索装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种主动捕捉自治式潜器的套索装置，包括框架，所述框架的横向两端分别纵向安装有相互平行的卷筒轴及驱动轮轴，所述卷筒轴由水下电机驱动，卷筒轴上隔开安装有卷筒及卷筒链轮，所述驱动轮轴上隔开安装有输送轮及棘轮，所述棘轮的外圈固定安装有输送轮链轮，所述卷筒链轮与输送轮链轮之间通过传动链同步连接，套索一端缠绕在卷筒上，另一端绕过所述输送轮的外圈并固定在拉力传感器的下端，所述拉力传感器固定于靠近所述卷筒轴侧的框架底部，所述框架上安装有摩擦轮，所述套索置于所述摩擦轮与输送轮之间。本发明具有结构简单、操控方便的特点，利于AUV的回收操作。

Description

主动捕捉自治式潜器的套索装置

技术领域

本发明涉及自治式潜器的对接回收技术领域。

背景技术

自治式潜器(简称AUV)在水下的活动时间主要受自身携带能源的限制，当AUV完成某一任务后，通常需要回收到水面支撑平台，进行能源补充，下载数据并上传新任务。频繁的上浮下潜消耗了大量时间，降低了工作效率，增加了风险，为解决这一问题，各国研制出不同结构、形状的AUV水下对接系统，使AUV在水下与对接装置对接完成AUV的能源补充、数据下载和任务上传。然而AUV如何准确地进入到对接装置内是对接工作的关键。

目前的各种技术方案中，AUV进入对接装置均是依靠其自身控制系统和声学、光学或磁学引导其自动进入对接装置实现自主式对接，但是该种自主式对接存在多方面的缺陷。首先，AUV在自主式对接过程中，为保证对接过程中AUV的操纵性能，AUV往往需要维持在较高的航速，然而较高航速下AUV艏部与对接装置接触时会产生巨大的冲撞，造成AUV艏部声纳和重要传感器的损坏；其次，由于受制于AUV的自动控制水平和导航引导定位的精度，会造成自主式对接成功率低，AUV需要多次反复尝试才可能成功，如此反复的尝试造成耗时长，能耗增大；另外当AUV在多次尝试仍不能完成对接或其他情况下造成电力不足、推进系统意外损坏、对接环境恶劣等特殊情况下，AUV由于无法继续完成对接任务，很可能会造成AUV丢失的风险。

发明内容

为解决AUV自主式回收存在的上述问题，本发明提供一种搭载在缆控潜器底部的、可以用于主动捕捉AUV的套索装置，以利用缆控潜器较强的机动性能，将AUV带入到对接装置中，以实现AUV的被动式回收。

本发明采用如下方案：

一种主动捕捉自治式潜器的套索装置，包括框架，所述框架的横向两端分别纵向安装有相互平行的卷筒轴及驱动轮轴，所述卷筒轴由水下电机驱动，卷筒轴上隔开安装有卷筒及卷筒链轮，所述驱动轮轴上隔开安装有输送轮及棘轮，所述棘轮的外圈固定安装有输送轮链轮，所述卷筒链轮与输送轮链轮之间通过传动链同步连接，套索一端缠绕在卷筒上，另一端绕过所述输送轮的外圈并固定在拉力传感器的下端，所述拉力传感器固定于靠近所述卷筒轴侧的框架底部，所述框架上安装有摩擦轮，所述套索置于所述摩擦轮与输送轮之间。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述输送轮的外径大于所述卷筒的外径。

所述摩擦轮包括两个，两摩擦轮通过L型支架安装于框架上，两摩擦轮分别置于输送轮上侧及横向外侧。

本发明的技术效果在于：

本发明中的套索装置，由于其搭载在缆控潜器的底部，利用缆控潜器较强的机动性能，实现对AUV的被动式回收，提高了对接回收的成功率和可靠性；另一方面由于采用了链传动将不同时具有驱动作用的滚筒和输送轮采用一部水下电机进行驱动，节省了控制两轴锁紧和松开的抱轴装置，避免了采用双电机因一端驱动另一端随动频繁启动关闭电机和抱轴装置对控制控系统带来的困难；采用具有保持力矩作用的水下电机进行驱动，通过保持力矩实现套索的锁紧，避免抱轴装置的使用，从而实现装置结构简化，控制系统简化；应用棘轮单向传递旋转运动的特性配合采用较大直径输送轮，实现在套索展开时控制输送轮外缘线速度大于卷筒释放套索速度从而保证套索在装置内处于拉紧状态不会产生堆积和缠绕，在套索回收时输送轮不具有驱动作用仅在摩擦力作用下旋转起到导向作用，保证套索仅靠卷筒的缠绕作用收入装置内从而避免套索的堆积和缠绕。

附图说明

图1为本发明的遥控潜水器捕捉自治式潜水器装置示意图

图2为本发明的遥控潜水器捕捉自治式潜水器装置左视图

图3为图2的A-A剖视图

图4为图2的B-B剖视图。

图中：1、套索；2、卷筒；3、框架；4、卷筒链轮；5、联轴器；6、水下电机；7、棘轮；8、输送轮链轮；9、传动链；10、输送轮；11、摩擦轮；12、卷筒轴；13、驱动轮轴；14、拉力传感器；15、L型支架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1至图4所示，本实施例的主动捕捉自治式潜器的套索装置，包括框架3，框架3的横向两端分别纵向安装有相互平行的卷筒轴12及驱动轮轴13，卷筒轴12由水下电机6驱动，水下电机6的输出轴通过联轴器5与卷筒轴12连接，卷筒轴12上通过轴肩、平键和紧定螺钉隔开安装有卷筒2及卷筒链轮4，驱动轮轴13上通过轴肩、平键和紧定螺钉隔开安装有输送轮10及棘轮7，棘轮7的外圈固定安装有输送轮链轮8，卷筒链轮4与输送轮链轮8之间通过传动链9同步连接，套索1一端缠绕在卷筒2上，另一端绕过输送轮10的外圈并固定在拉力传感器14的下端，拉力传感器14固定于靠近卷筒轴12侧的框架3底部，框架3上安装有摩擦轮11，套索1置于摩擦轮11与输送轮10之间。

为实现套索1的张紧输送，本发明中，输送轮10的外径大于卷筒2的外径。

为实现套索1的张紧输送，本发明中，摩擦轮11包括两个，两摩擦轮11通过L型支架15安装于框架3上，两摩擦轮11分别置于输送轮10上侧及横向外侧。

遥控潜水器捕捉自治式潜水器装置在非工作时装置外部套索1收回缠绕在卷筒上。

释放套索1的过程：当捕捉工作开始后首先水下电机6在图3平面内逆时针转动，水下电机6通过联轴器5带动卷筒轴12、卷筒2和卷筒链轮4同步旋转，卷筒链轮4通过传动链9带动输送轮链轮8逆时针旋转，卷筒链轮4和输送轮链轮8具有相同的齿数和分度圆半径，因此输送轮链轮8与卷筒轴12同步逆时针旋转，输送轮链轮8带动棘轮7外圈逆时针旋转，棘轮7外圈逆时针旋转时小棘爪插入相应齿槽推动棘轮7内圈同步旋转，驱动轮轴13与卷筒轴12同步旋转，驱动轮轴13带动输送轮10同步旋转，因此输送轮10与卷筒具有相同的旋转角速度，输送轮10的设计半径大于卷筒2，输送轮10外缘的线速度大于卷筒2外缘的线速度，摩擦轮11将套索1压紧在输送轮10外缘，输送轮10通过摩擦力将套索1抽出，由于输送轮10外缘线速度大于卷筒2外缘线速度，套索1以卷筒2的释放速度被抽出到装置外侧，套索1与输送轮10外缘通过轻微打滑补偿两者的速度差，因此套索1在装置内始终处于拉紧状态，不会产生堆积缠绕等情况，套索1通过自身张力在装置外形成环状。

收紧套索1时：当AUV进入环形套索内部后，开始收紧工作，水下电机6在图3平面内顺时针转动，水下电机6通过联轴器5带动卷筒轴12、卷筒2和卷筒链轮4同步旋转，卷筒2通过缠绕作用回收套索1卷筒链轮4通过传动链9带动输送轮链轮8顺时针旋转，输送轮链轮8与卷筒轴12同步顺时针旋转，输送轮链轮8带动棘轮7外圈顺时针旋转，棘轮7外圈顺时针旋转时小棘爪在齿槽背部滑动，棘轮7内圈不受输送轮链轮8驱动，输送轮10仅在套索1摩擦力作用下旋转起到对套索1的导向作用，因此不会产生套索在装置内的堆积和缠绕。拉力传感器14检测套索1上的收紧力，当收紧力达到预定要求时水下步进电机6停机并保持扭矩。

AUV进入搭载对接装置后，遥控潜水器捕捉自治式潜水器装置的退出工作和最后的回收工作与释放套索1和收紧套索1的过程一致。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部改动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (3)

1.一种主动捕捉自治式潜器的套索装置，其特征在于：包括框架(3)，所述框架(3)的横向两端分别纵向安装有相互平行的卷筒轴(12)及驱动轮轴(13)，所述卷筒轴(12)由水下电机(6)驱动，卷筒轴(12)上隔开安装有卷筒(2)及卷筒链轮(4)，所述驱动轮轴(13)上隔开安装有输送轮(10)及棘轮(7)，所述棘轮(7)的外圈固定安装有输送轮链轮(8)，所述卷筒链轮(4)与输送轮链轮(8)之间通过传动链(9)同步连接，套索(1)一端缠绕在卷筒(2)上，另一端绕过所述输送轮(10)的外圈并固定在拉力传感器(14)的下端，所述拉力传感器(14)固定于靠近所述卷筒轴(12)侧的框架(3)底部，所述框架(3)上安装有摩擦轮(11)，所述套索(1)置于所述摩擦轮(11)与输送轮(10)之间。

2.根据权利要求1所述的主动捕捉自治式潜器的套索装置，其特征在于：所述输送轮(10)的外径大于所述卷筒(2)的外径。

3.根据权利要求1所述的主动捕捉自治式潜器的套索装置，其特征在于：所述摩擦轮(11)包括两个，两摩擦轮(11)通过L型支架(15)安装于框架(3)上，两摩擦轮(11)分别置于输送轮(10)上侧及横向外侧。