CN108248765B - 一种无人船布放回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人船布放回收装置。该布放回收装置包括：起吊装置，设置在母船上，并具有至少一根从所述母船上引出的缆绳，所述缆绳的端部具有一径向尺寸扩大的卡接头；以及，自动脱挂钩装置，设置在所述无人船上，所述自动脱钩装置具有与所述卡接头可拆卸连接的卡接头锁死机构和引导所述卡接头进入所述卡接头锁死机构工作范围内的引导部件；其中，所述卡接头锁死机构至少具有将所述卡接头卡住的第一状态和将所述卡接头释放的第二状态。本发明的无人船布放回收装置，且操作简单，结构可靠，自动实现无人船和母船的连接，解决了人工作业的工作量和高风险问题，提高无人船布放收回作业的自主性和安全性。

Description

一种无人船布放回收装置

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，尤其是一种用于从母船上对无人船进行投放和/或收回的无人船布放回收装置。

背景技术

无人船是一种水面自主运载平台，在水体环境调查、海上目标抵近侦查等领域应用广泛。无人船海上布放回收技术是无人船以水面舰艇为母船执行海上任务时，对无人船实施布放，确保无人船顺利执行任务，并在完成任务返航后及时可靠回收的技术。在海上，尤其是高海况条件时的无人船海上布放回收面临的挑战包括布放回收作业的安全和可操作性，以及布放回收装置的自主和通用性等问题。

目前针对无人船的海上布放回收技术，多是利用有人艇载人靠近无人船，然后由人工进行脱挂钩的方式。现有的无人船海上布放回收技术存在的问题主要包括两方面：一是吊臂缆绳与无人船船体无法实现自动脱挂钩；二是吊放过程中无人船船体的摆动，无人船容易与母船发生碰撞。由此可见，现有的无人船布放回收技术的自主性差，并且作业人员存在较大的风险隐患。针对水下自主平台例如AUV或ROV等的布放回收装置，一般是根据自身特点量身定做，不适用于无人船。从当前海上移动平台布放回收技术发展来看，针对无人船平台的自主布放回收还缺乏行之有效的手段。

鉴于此提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以实现母船与投放无人船自动脱挂钩的无人船布放回收装置，操作简单，使无人船的布放回收具有更高的自主性和安全性。

为了实现该目的，本发明采用如下技术方案：

一种无人船布放回收装置，包括：起吊装置，设置在母船上，并具有至少一根从所述母船上引出的缆绳，所述缆绳的端部具有一径向尺寸扩大的卡接头；以及，自动脱挂钩装置，设置在所述无人船上，所述自动脱钩装置具有与所述卡接头可拆卸连接的卡接头锁死机构和引导所述卡接头进入所述卡接头锁死机构工作范围内的引导部件；其中，所述卡接头锁死机构至少具有将所述卡接头卡住的第一状态和将所述卡接头释放的第二状态。

进一步，所述卡接头锁死机构包括：固定卡接座，所述固定卡接座固定设置在所述无人船上，所述固定卡接座具有容纳所述卡接头的容纳腔和供所述卡接头进出所述容纳腔的通道；以及，开关机构，所述开关机构设置在所述通道上，用于将所述卡接头限制在所述容纳腔内；其中，在第一状态时，所述开关机构将所述通道封闭；在第二状态时，所述开关机构将所述通道打开。

进一步地，所述开关机构包括：活动销，通过转轴与所述固定卡接座连接，所述活动销被配置为在沿所述转轴转动时可打开或封闭所述通道；以及，驱动机构，所述驱动机构驱动所述活动销沿所述转轴转动。

进一步地，所述驱动机构包括：电机和传动机构，所述电机通过所述传动机构与所述活动销连接，以驱动所述活动销沿所述转轴转动。

进一步地，所述引导部件为一对与所述固定卡接座固定连接的引导杆，所述两个引导杆分别设置在所述通道的两侧，所述两个引导杆之间的距离沿着远离所述通道的方向逐渐增大。

进一步地，所述卡接头为倒锥形结构，其中间设有通孔，所述缆绳从所述卡接头的外径较小的一端穿入，并与所述卡接头卡接。

进一步地，所述起吊装置包括：起吊臂，设置在所述母船一侧，所述缆绳从所述起吊臂上垂至所述母船的外侧；缆绳支撑杆，设置在所述起吊臂的下方，所述缆绳支撑杆通过一固定支点与所述母船连接，所述缆绳支撑杆的一端延伸至所述母船的外侧；以及，缆绳限位机构，设置在所述缆绳支撑杆的延伸至所述母船的外侧的一端上，所述缆绳从所述缆绳限位机构中穿过。

进一步地，该装置还包括：牵引绳弹射装置，所述牵引绳弹射装置设置在所述无人船上。

进一步地，所述牵引绳弹射装置包括：弹射座，固定在所述无人船上；电子开关，用于控制弹射机构释放；弹射机构，设置在所述弹射座内，在释放状态时将牵引绳的一端弹射至所述母船；以及，牵引绳，在非释放状态时设置在所述弹射座内；在释放状态时，所述牵引绳的一端在所述弹射机构的弹射作用下弹射至所述母船。

本发明的一种无人船布放回收装置，通过自动脱挂钩装置与卡接头的配合，解决了缆绳与无人船的自动脱挂钩问题，提高无人船投放和收回作业时的自主性；另外，通过在母船上设置缆绳支撑杆和在无人船上设置牵引绳弹射装置，解决无人船吊放过程的容易大幅摆动的问题，提高无人船海上作业的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明一种实施方式的无人船布放回收装置在投放或收回无人船时的工作示意图；

图2为根据本发明一种实施方式的无人船布放回收装置的卡接头的结构示意图；

图3为根据本发明一种实施方式的无人船布放回收装置的自动脱挂钩装置的结构示意图；

图4为根据本发明一种实施方式的无人船布放回收装置的自动脱挂钩装置与卡接头的配合安装图；

图5为根据本发明一种实施方式的无人船布放回收装置的自动脱挂钩装置的结构示意图；以及，

图6为根据本发明一种实施方式的无人船布放回收装置的被投放无人船的俯视图。

附图标记

1、无人船 2、自动脱挂钩装置 3、缆绳支撑杆 4、牵引绳弹射装置 5、卡接头 6、固定卡接座 7、导引部件 9、驱动机构 10、母船 11、起吊臂 12、缆绳 13、缆绳限位机构 14、牵引绳 15、电子开关 16、弹射机构 17、弹射座 18、容纳腔 19、通道 20、活动销。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的参数或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

为了更好的理解本发明的技术方案和技术效果，以下将结合图1-图5对具体的实施方式进行详细的描述。

图1为本发明一种实施方式的无人船布放回收装置在投放或收回无人船时的工作示意图。如图1所示，本发明一种实施方式的无人船布放回收装置，包括：设置在母船10上的起吊装置，设置在被投放的无人船1上的自动脱挂钩装置2；所述起吊装置用于从母船10上投放或收回无人船1，具体地，所述起吊装置包括，设置在母船10一侧的起吊臂11，至少一根从母船10上引出的缆绳12，所述缆绳12从起吊臂11上下垂至母船10外侧，并且可以被牵引，例如可通过母船10上的绞盘牵引(图中未示出)，如图2所示，在缆绳12的端部具有一径向尺寸向下扩大的卡接头5，用于与被投放无人船1上的自动脱挂钩装置2进行卡合以进行连接。

上述方案中，自动脱挂钩装置2设置在无人船1上，所述自动脱钩装置2具有与所述卡接头5可拆卸连接的卡接头锁死机构和引导所述卡接头进入所述卡接头锁死机构工作范围内的引导部件；其中，所述卡接头锁死机构至少具有将所述卡接头卡住的第一状态和将所述卡接头释放的第二状态。

上述方案中，自动脱挂钩装置2的引导部件引导母船10的卡接头进入卡接头锁死机构的工作范围内，自动脱挂钩装置2的卡接头锁死机构切换至第一状态，从而将卡接头5锁住，实现母船10的起吊装置和被投放无人船1的自动连接回收，改变以往需要作业人员手动实现起吊装置和投放的无人船1连接的问题，提高布放回收的自主性和安全性，为实现诸如无人船等海上作业无人船的完全自主作业提供可能。

图2为根据本发明一种实施方式的无人船布放回收装置的卡接头的结构示意图。如图2所示，所述卡接头5例如可以为倒锥形结构，即上端小下端大，其中间设有通孔贯穿上下端，所述缆绳12从其外径较小的一端穿入，从外径较大的一端穿出或不穿出)，并与卡接头5固定连接。

作为示例，任何其他一端具有开阔开口，另一端具有较小开口且具有通孔结构的卡接头同样适用于本发明的无人船布放回收装置，以实现卡接头5和自动脱挂钩装置2的连接。

图3为根据本发明一种实施方式的无人船布放回收装置的自动脱挂钩装置的结构示意图。如图3所示，所述自动脱挂钩装置2包括，与卡接头5可拆卸连接的卡接头锁死机构和引导所述卡接头5进入卡接头锁死机构工作范围内的引导部件7。所述卡接头锁死机构至少具有将所述卡接头5卡住的第一状态和将所述卡接头5释放的第二状态，在第一状态，所述卡接头5与自动脱挂钩装置2连接在一起，在第二状态，所述卡接头5与自动脱挂钩装置2分离。具体地，所述卡接头锁死机构包括固定卡接座6和开关机构，所述固定卡接座6固定设置在所述无人船1上，所述固定卡接座6形成有容纳所述卡接头5的容纳腔18和供卡接头5进出容纳腔18的通道19。

所述开关机构设置在所述通道19上，用于将卡接头5限制在所述容纳腔18内；在第一状态，所述开关机构将所述通道19封闭/关闭，使得卡接头5无法通过所述通道19，被限制在容纳腔18内；在第二状态，所述开关机构将所述通道19打开，卡接头5可以自由穿过通道19脱离所述容纳腔18。

上述方案中，作为示例，所述容纳腔18的形状至少一部分与卡接头5的外形相适应，以实现卡接头5和自动脱挂钩装置2的稳固连接，降低在回收/起吊过程中无人船1的摇晃程度，提高布放回收过程中的无人船和人员的安全性。

图4为根据本发明一种实施方式的无人船布放回收装置的自动脱挂钩装置与卡接头的配合安装图。如图4所示，所述开关机构包括，可滑动地设置在容纳腔18上端的一对活动销20以及驱动活动销20运动的驱动机构9，所述两活动销20配置为可相向运动至交叉状态以封闭所述通道19，或者相反运动至分离状态以打开所述通道19，优选地，所述驱动机构9具有远程遥控模块，可以通过远程遥控的方式，控制其动作，在其中一种实施方式中，所述远程遥控模块为电子遥控开关，通过控制其通断电来实现对驱动机构9的控制。

图5为根据本发明一种实施方式的无人船布放回收装置的自动脱挂钩装置的结构示意图。如图5所示，作为另一示例，与图3所述的自动脱挂钩装置结构不同的是，活动销20通过转轴设置在容纳腔18上端，驱动机构9驱动活动销20沿转轴转动，以实现对通道19的打开和关闭。其中，图5中的箭头代表活动销8相向转动时的方向。具体地，作为示例，驱动机构9例如可以包括电机、传动轴和齿轮组，在活动销20的转轴上安装有齿轮，在电机的传动轴上安装有与其啮合的齿轮，电机转动驱动传动轴以带动两相互啮合的齿轮转动，从而带动活动销20转动。

作为另一示例，活动销20例如可以设置为一个，在向相反方向滑动的不同状态实现打开和封闭通道19，通过对缆绳12的释放和锁死实现无人船1的布放回收。

所述驱动机构9包括电机和传动机构(图中未示出)，所述电机通过传动机构与活动销20连接，以驱动活动销20运动，其中一种实施方式，所述活动销20的底部设有齿，电机的转轴与一蜗杆连接，所述蜗杆与活动销20底部的齿啮合，在电机转动时，通过蜗杆与活动销20底部的齿配合以带动活动销20滑动。在其他实施方式中，所述驱动机构9也可以为电推杆，并直接与活动销20连接，以驱动活动销20运动。

所述引导部件7为一对与固定卡接座6固定连接的引导杆，所述两引导杆分别位于所述通道19的两侧，两个引导杆的间距沿着远离通道19的方向逐渐增大，呈V字形，在引导部件7的辅助引导下使卡接头5可以方便地进入所述固定卡接座6的通道19。作为示例，所述引导杆通过螺钉与固定卡接座6连接，引导杆与固定卡接座6的上端面平齐。

参见图1，在起吊臂11的下方还设有一缆绳支撑杆3，所述缆绳支撑杆3安装在母船10一侧的船舷处，并通过一可转动的支点与母船10连接，能在上下方向上绕支点转动，缆绳支撑杆3的一端延伸至母船10外侧，并在端部设有一缆绳限位机构13，所述缆绳12从缆绳限位机构13中穿过，缆绳限位机构13可以在将缆绳12限定在一定范围内，限制其摆动，通过利用缆绳支撑杆3对缆绳12的支撑作用，可以减小无人船1在相对于母船10船体的摆动，提高布放回收过程中无人船1的稳定性，提高无人船和作业人员的安全性。

图6为根据本发明一种实施方式的无人船布放回收装置的被投放无人船的俯视图。如图6所示的无人船布放回收装置，在被投放无人船上，还包括：牵引绳弹射装置4，所述牵引绳弹射装置4包括，与所述无人船1固定连接的弹射座17，设置在弹射座17内的弹射机构16和牵引绳14，以及控制所述弹射机构16释放的电子开关15；所述弹射机构16在释放时将牵引绳14的一端弹射至无人船1外侧，通过遥控电子开关15，释放弹射机构16，向外弹出牵引绳14，然后通过人工辅助牵引牵引绳14，以减小无人船1在与母船10船体平行方向上的摆动，进一步提高作业人员、无人船及相关设备的安全性。

本发明所涉及的无人船也可以为小型快艇或其他潜水器。

下面结合无人船1的布放和回收流程对本发明的无人船布放回收装置的工作过程进行介绍：

一、所述无人船1布放流程为：

S1、无人船1置于母船10的甲板上，首先将卡接头5在固定卡接座6的通道19的范围内沿两个引导部件7的距离缩小的方向移动，在引导部件7的引导作用下最终卡接头5卡入至容纳腔18内，然后控制开关机构将通道19关闭，使自动脱挂钩装置2处于第一状态，此时卡接头5被限制在容纳腔18内，实现起吊装置和无人船1的连接；

S2、起吊装置将无人船1吊到母船10的侧面，然后利用缆绳支撑杆3将缆绳12撑住，提供除起吊装置外的另一支撑点，减小无人船1的摇晃，徐徐下放缆绳12，最终将无人船1放于海面上；

S3、控制开关机构将通道19打开，使自动脱挂钩装置2处于第二状态，并将缆绳12再下放一点，使缆绳12下面的卡接头5与固定卡接座6脱离，收卷缆绳12，并然后控制将无人船1驶离母船10，完成无人船1的布放过程。

二、无人船1收回流程为：

S1、控制将无人船1停靠在距离母船10一定距离处，通过遥控牵引绳弹射装置4的电子开关15，释放弹射机构16，分别向外弹出两根牵引绳14，并在人工辅助牵引作用下，使无人船1缓慢靠近母船10；

S2、在无人船1到达离母船10的指定位置后，起吊装置下放缆绳12，使卡接头5靠近无人船1上的自动脱挂钩装置2，在导引杆的引导下，卡接头5自动滑入至容纳腔18内，上拉缆绳12使卡接头5与容纳腔18的上壁接触，然后控制开关机构将通道19关闭，将卡接头5限制在容纳腔18中；

S3、在起吊无人船1时，缆绳支撑杆3对缆绳12起到支撑作用，同时人工协助拽住两根牵引绳14，缓慢将无人船1回收到母船10甲板，完成无人船1的回收过程。

本发明的无人船布放回收装置实现无人船等作业无人船在布放回收过程中与母船的自动脱钩和挂钩，改变以往人工操作进行脱挂钩的工作方式，减少人工作业的工作量，降低人工操作的作业风险，提高无人船等作业无人船布放回收的自主性和安全性，为无人船等作业无人船的全自动化作业提供可能。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。

应该注意的是，上述实施例是对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或者步骤等。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (3)

1.一种无人船布放回收装置，其特征在于，该布放回收装置包括：

起吊装置，设置在母船上，并具有至少一根从所述母船上引出的缆绳，所述缆绳的端部具有一径向尺寸扩大的卡接头；以及，

自动脱挂钩装置，设置在所述无人船上，所述自动脱钩装置具有与所述卡接头可拆卸连接的卡接头锁死机构和引导所述卡接头进入所述卡接头锁死机构工作范围内的引导部件；

其中，所述卡接头锁死机构至少具有将所述卡接头卡住的第一状态和将所述卡接头释放的第二状态；所述卡接头锁死机构包括：

固定卡接座，所述固定卡接座固定设置在所述无人船上，所述固定卡接座具有容纳所述卡接头的容纳腔和供所述卡接头进出所述容纳腔的通道；以及，

开关机构，所述开关机构设置在所述通道上，用于将所述卡接头限制在所述容纳腔内；

其中，在第一状态时，所述开关机构将所述通道封闭；在第二状态时，所述开关机构将所述通道打开；

所述开关机构包括：

活动销，通过转轴与所述固定卡接座连接，所述活动销被配置为在沿所述转轴转动时可打开或封闭所述通道；以及，

驱动机构，所述驱动机构驱动所述活动销沿所述转轴转动；

所述驱动机构包括：电机和传动机构，所述电机通过所述传动机构与所述活动销连接，以驱动所述活动销沿所述转轴转动；

所述起吊装置包括：

起吊臂，设置在所述母船一侧，所述缆绳从所述起吊臂上垂至所述母船的外侧；

缆绳支撑杆，设置在所述起吊臂的下方，所述缆绳支撑杆通过一固定支点与所述母船连接，所述缆绳支撑杆的一端延伸至所述母船的外侧；以及，

缆绳限位机构，设置在所述缆绳支撑杆的延伸至所述母船的外侧的一端上，所述缆绳从所述缆绳限位机构中穿过；

该装置还包括：

牵引绳弹射装置，所述牵引绳弹射装置设置在所述无人船上；

其中，所述牵引绳弹射装置包括：

弹射座，固定在所述无人船上；

电子开关，用于控制弹射机构释放；

弹射机构，设置在所述弹射座内，在释放状态时将牵引绳的一端弹射至所述母船；以及，

牵引绳，在非释放状态时设置在所述弹射座内；在释放状态时，所述牵引绳的一端在所述弹射机构的弹射作用下弹射至所述母船。

2.根据权利要求1所述的无人船布放回收装置，其特征在于，所述引导部件为一对与所述固定卡接座固定连接的引导杆，所述两个引导杆分别设置在所述通道的两侧，所述两个引导杆之间的距离沿着远离所述通道的方向逐渐增大。

3.根据权利要求1所述的无人船布放回收装置，其特征在于，所述卡接头为倒锥形结构，其中间设有通孔，所述缆绳从所述卡接头的外径较小的一端穿入，并与所述卡接头卡接。