CN108482587A - 无人艇回收布放系统及使用该系统进行无人艇回收的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无人艇回收布放系统，包括设置在母船上的悬吊装置、设置在无人艇上的预固定装置和自锁连接装置；悬吊装置包括第一悬吊机构和第二悬吊机构；自锁连接装置包括悬吊在第二悬吊机构上的第一连接件和固定在无人艇上的第二连接件，第一连接件包括锥形凸台和定位槽，第二连接件设有与锥形凸台适配的锥形凹槽、与定位槽适配的定位销和摇杆定位机构。本发明还公开通过上述无人艇回收布放系统对无人艇回收进行回收的方法。本发明的水面无人艇回收布放方法操作简单方便，对工作人员的技能以及环境要求低，可实现待锁定装置的快速准确锁定，且解除锁定方法简单，通用性强。

Description

无人艇回收布放系统及使用该系统进行无人艇回收的方法

技术领域

本发明涉及一种无人艇回收布放，特别是一种无人艇回收布放系统及使用该系统进行无人艇回收的方法。

背景技术

近年来，随着海洋资源探测领域的发展和国家对海域范围的日益重视，水面无人艇正成为重要的海洋无人装备。水面无人艇可通过携带不同的设备，广泛应用于各种水上任务，如海岸线巡逻、近海防卫、港口巡逻、军舰护航和环境监测等等。随着科技的日益发展和无人艇领域内的相关研究，未来无人艇将会有更加广泛的应用。

目前，水面无人艇的收放方式主要包括吊艇架式、托架式和滑道式，这些收放方式虽说在技术上比较成熟，但是对收放作业环境要求比较高，在海况复杂的海面上无法正常作业，存在一定的风险，难以体现水面无人艇在动态环境下执行任务的能力，对无人艇的性能会造成很大的影响。而且，现有的收放设备体积庞大，对于释放水面无人艇的母船的结构、设计都有一定的要求，而且操作较为复杂，在操作程序上环节较多且容易出现问题和故障，会很大程度上影响母船的正常工作，拖延作业任务进度。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种操作简单、可适应各种环境的水面无人艇回收布放系统。

本发明的另一目的是提供使用上述无人艇回收布放系统进行水面无人艇回收的方法。

技术方案：本发明提供一种无人艇回收布放系统，包括悬吊装置、预定位装置和自锁连接装置；悬吊装置设置在母船上，悬吊装置设置有第一悬吊机构和第二悬吊机构；预定位装置包括悬吊在第一悬吊机构上的第一预定位组件和固定在无人艇上的可勾住第一预定位组件的第二预定位组件；自锁连接装置包括悬吊在第二悬吊机构上的第一连接件和固定在无人艇上的第二连接件，第一连接件包括锥形凸台和定位槽，锥形凸台侧壁上设有卡孔，第二连接件设有与锥形凸台适配的锥形凹槽、与定位槽适配的定位销和摇杆定位机构，摇杆定位机构包括直线杆和弧线杆，摇杆定位机构通过直线杆和弧线杆的交点可摆动地固定在第二连接件的底座上。

当锥形凸台插入锥形凹槽时，锥形凸台挤压直线杆，摇杆定位机构摆动使得弧线杆插入卡孔，定位销插入定位槽，此为自锁连接装置的锁紧状态；当定位销抽离定位槽，锥形凸台抽离锥形凹槽时，摇杆定位机构摆动使得弧线杆与卡孔分离，为自锁连接装置的开放状态。

第一预定位组件为套环，第二预定位组件为固定在无人艇上的弧形勾件，弧形勾件通过勾住套环实现母船与无人艇的初步定位。

定位槽可设置在第一连接件的锥形凸台侧壁上，也可在第一连接件上另外设置定位凸起，使定位槽设置在定位凸起侧壁上。优选地，第一连接件上还包括定位凸起，定位凸起为围绕锥形凸台设置的环形凸起，定位槽为定位凸起外圈侧壁上围绕锥形凸台设置的凹槽，整体呈环形，这样即使第一连接件在下降过程中打圈或者旋转，第一连接件的锥形凸台与第二连接件的锥形凹槽对准后，定位销都可以直接进入到定位槽。

定位槽可为任意可固定定位销的形状，如方形槽，半圆形槽、楔形槽等；由于第一连接件和第二连接件锁紧过程中可能存在定位销与定位槽错位，卡住导致对不准的现象，这样就会造成无法正常实现自锁连接装置的锁紧或开锁功能，考虑到楔形的吃力大，使用楔形槽可以方便使定位销与定位槽相互定位，因此优选使定位槽为楔形槽。

第二连接件为中空结构，优选地，第二连接件侧壁为圆柱形，第二连接件设置有与环形凸起适配的环形凹槽，定位销固定在第二连接件侧壁上，定位销的数量可根据自锁连接装置的大小进行设置，定位销优选相对于锥形凹槽对称设置。

自锁连接装置可通过已知的手段控制定位销伸缩，优选地，自锁连接装置通过液压推动杆控制定位销插入或抽离定位槽。

为了方便第一连接件与悬吊装置相互连接，自锁连接装置还包括固定在第一连接件上的吊环。

锥形凹槽下表面设置有弹性片，当锥形凸台插入锥形凹槽时，锥形凸台下表面挤压弹性片导致弹性片形变，弹性片进一步挤压直线杆，控制摇杆定位机构摆动。

使无人艇在回收布放过程中处于水平状态，从而使定位销与定位槽之间以及弧线杆与锥形凸台之间的咬合力均分布均匀且处于较大状态，在第二预定位组件旁边设置有第一水平测量仪，第二连接件旁边设置有第二水平测量仪，从而准确、及时监测无人艇的倾斜角，方便操控人员对第一悬吊机构和第二悬吊机构的上升和下放速度进行及时调整。

本发明另一方面提供一种使用上述水面无人艇回收布放系统进行水面无人艇回收的方法，包括以下步骤：

1)调整水面无人艇航行方向和速度，使水面无人艇与母船的航行方向以及速度一致；

2)通过母船上的悬吊装置将所述第一预定位组件调整至所述第二预定位组件上方，通过控制母船上的悬吊装置下放所述第一预定位组件，使所述第二预定位组件勾住所述第一预定位组件；

3)通过控制母船上的悬吊装置下放所述第一连接件(2)，将所述第一连接件(2)的锥形凸台(9)插入所述第二连接件(3)的锥形凹槽(12)中，在插入所述锥形凹槽(12)的过程中，锥形凸台(9)的下表面接触并向下挤压摇杆定位机构(8)的直线杆(14)，从而带动摇杆定位机构(8)摆动，当锥形凸台(9)完全插入锥形凹槽(12)内时，摇杆定位机构(8)的弧线杆(15)恰好插入锥形凸台(9)的卡孔(11)中，实现初步自锁；然后，控制定位销(13)插入定位槽(10)，使得第一连接件(2)和第二连接件(3)处于锁紧状态；

4)使第一悬吊机构和第二悬吊机构同时上升，然后将无人艇匀速缓慢向上提升；

5)旋转所述悬吊装置(7)，将提升起的无人艇移至母船平台上，实现无人艇的回收工作。通过手动操控控制器调节第一悬吊机构和第二悬吊机构的上升和下放速度。本发明提到的悬吊装置为现有的可用于吊起和放下重物并可实现重物的位置转移的装置，包括悬臂；控制器为悬吊装置中的用于控制悬臂上升、下放以及转动的控制装置。

步骤4)中，在使第一悬吊机构和第二悬吊机构同时上升时，第一水平测量仪和第二水平测量仪将无人艇在第一预定位组件和第二连接件处的倾斜角反馈给母船上的操控人员，操控人员通过悬吊装置(7)的控制器分别控制第一悬吊机构和第二悬吊机构的拉升速度，调节无人艇在上升过程中的水平度，使无人艇处于水平状态向上提升，实现定位销与定位槽之间以及弧线杆与锥形凸台之间的咬合力均分布均匀且处于最大状态。

本发明中提到的倾斜角是指无人艇船身在第一角度水平仪和第二角度水平仪处与水平面的夹角。

有益效果：本发明避免了笼式回收时的机械碰撞损伤，通过悬吊装置、预固定装置和自锁连接装置的共同作用下实现对水面无人艇动态情况下的自动回收和布放。本发明的无人艇回收布放系统和方法操作简单方便，对工作人员的技能以及环境要求低，适应各种环境，可实现水面无人艇的快速准确锁定，且解除锁定方法简单，通用性强。

附图说明

图1水面无人艇回收过程第一环节示意图；

图2水面无人艇回收过程第二环节示意图；

图3水面无人艇回收过程第三环节示意图；

图4水面无人艇回收过程第四环节示意图。

图5本发明自动锁紧装置示意图。

附图标记：1-套环；2-第一连接件；3-第二连接件；4-弧形勾件；5-第一水平测量仪5；6-第二水平测量仪；7-悬吊装置；8-摇杆定位机构；9-锥形凸台；10-定位槽；11-卡孔；12-锥形凹槽；13-定位销；14-直线杆；15-弧线杆；16-环形凸起；17-吊环；18-弹性片；19-底座。

具体实施方式

如图1～5所示，一种无人艇回收布放系统，包括悬吊装置7、套环1、弧形勾件4和自锁连接装置。

悬吊装置7固定设置在母船上，悬吊装置7设置有第一悬吊机构7a和第二悬吊机构7b。如图1～4所示，悬吊装置7的悬臂上设置有两个滑轮，第一悬吊机构7a(即第一套吊绳机构)和第二悬吊机构7b(即第二套吊绳机构)是通过上述两个滑轮分别可滑动地固定在悬吊装置7的悬臂上的两套吊绳机构。第一悬吊机构7a末端悬吊有套环1。

弧形勾件4固定在无人艇上，弧形勾件4通过勾住自锁连接装置上的套环1实现母船与所述无人艇的初步定位。

自锁连接装置包括悬吊在第二悬吊机构7b上的第一连接件2、固定在无人艇上的第二连接件3和固定在第一连接件2上方的吊环17。

第一连接件2包括平板、锥形凸台9、环绕锥形凸台9的环形凸起16，锥形凸台9固定在平板中心处，锥形凸台9和环形凸起16从平板下表面向下延伸。锥形凸台9侧壁上设有卡孔11，卡孔11绕锥形凸台9呈环形连续分布，且卡孔11开口向下倾斜。环形凸起16侧壁上环绕设置有楔形定位槽10。优选地，第一连接件2的平板上表面与吊环17固定连接，可通过吊环17实现对第一连接件1的吊起与布放。

第二连接件3为中空结构，第二连接件3设有与第一连接件2的锥形凸台9适配的锥形凹槽12、与环形凸起16适配的环形凹槽和与定位槽10适配的定位销13，定位销13固定在第二连接件3侧壁上，且定位销13相对于锥形凹槽12对称设置。锥形凹槽12与锥形凸台9适配是指锥形凹槽12与锥形凸台9大小、形状相同，可以相互吻合；环形凹槽与环形凸起16适配是指环形凹槽与环形凸起16大小、形状相同，可以相互吻合；定位销13与定位槽10适配是指定位销13可以插入定位槽10并固定第一连接件2。第二连接件3侧壁为圆柱形，定位销13相对于锥形凹槽12对称设置在第二连接件3侧壁上。优选地，定位销13数量为4个，每相邻两个定位销13夹角为90°，定位销13的楔形口进入到定位槽10中，可实现第一连接件2的定位和固定。优选地，锥形凹槽12下表面设置有弹性片18，当锥形凸台9插入锥形凹槽12时，锥形凸台9下表面挤压弹性片18，弹性片18向下挤压直线杆14，弹性片18可通过变形控制摇杆定位机构8摆动。锥形凹槽12侧壁设置有对应于卡孔11的豁口。

自锁连接装置可通过已知的手段控制定位销13伸缩，优选地，自锁连接装置通过液压推动杆控制定位销13插入或抽离定位槽10。

摇杆定位机构8位于第二连接件3的内部，包括直线杆14和弧线杆15，直线杆14和弧线杆15相对位置固定，摇杆定位机构8通过直线杆14和弧线杆15的连接点可摆动地固定在第二连接件3的底座19上。优选地，摇杆定位机构8相对于锥形凹槽12对称布置2个。

弧形勾件4旁边设置有第一水平测量仪5，第二连接件3旁边设置有第二水平测量仪6。

使用上述无人艇回收布放系统进行水面无人艇回收的方法，即，母船及安装在母船上的悬吊装置7对水面无人艇进行回收的方法，步骤如下：

第一步：将水面无人艇调整方向，使无人艇与母船航行方向一致，控制母船低速航行；

第二步：通过遥控装置遥控水面无人艇，使得无人艇与母船同方向低速航行，并保持一定距离；该步骤中，无人艇与母船间的距离根据悬臂的长度确定，一般使无人艇与母船间的距离保持在5～10米；

第三步：如图1～2所示，通过母船上的悬吊装置7将连接在第一悬吊机构7a上的套环1匀速放下，通过人工遥控使得无人艇的弧形勾件4处于套环1的正下方，套环1勾住弧形勾件4后，操纵第一悬吊机构7a轻微上提，使弧形勾件4紧紧勾住套环1，实现无人艇相对于母船在动态情况下的初步定位；

第四步：如图3和图5所示，通过母船上的悬吊装置7将连接在第二悬吊机构7b上的第一连接件2匀速放下，将第一连接件2的锥形凸台9插入第二连接件3的锥形凹槽12中，锥形凸台9在插入锥形凹槽12的过程中，锥形凸台9的下表面接触并向下挤压摇杆定位机构8的直线杆14，从而带动摇杆定位机构8摆动，当锥形凸台9完全插入锥形凹槽12内时，摇杆定位机构8的弧线杆15恰好插入锥形凸台9的楔形定位槽12中，实现初步自锁，进一步地，控制定位销13插入定位槽10，使得第一连接件2和第二连接件3处于锁紧状态，实现自动锁定；

第五步：如图4所示，通过悬吊装置的作用，第一悬吊机构7a(即第一套吊绳机构)和第二悬吊机构7b(即第二套吊绳机构)分别作用于套环1和第一连接件2，同时向上提起，位于弧形勾件4附近的第一水平测量仪5和第二连接件3附近的第二水平测量仪6分别测量弧形勾件4和第二连接件3处的倾斜角数值，操作人员根据倾斜角调节第一套吊绳机构和第二套吊绳上升速度直至第一水平测量仪5和第二水平测量仪6测得的倾斜角小于一定值，然后将无人艇匀速缓慢向上提升；

第六步：旋转悬吊装置7，将提升起的无人艇移至母船平台上，实现无人艇的回收工作。

水面无人艇的布放方法与上述水面无人艇回收操作步骤相反。

悬吊装置7上设置的第一悬吊机构7a(即第一套吊绳机构)和第二悬吊机构7b(即第二套吊绳机构)的下降、上升速度可通过手动调节控制器变换大小。控制器为现有的悬吊装置中的用于控制悬臂上升、下放以及转动的控制装置。

第五步中，测量倾斜角的目的是使第一水平测量仪5和第二水平测量仪6将船身的倾斜角信息反馈给操控人员，操控人员根据倾斜角分别控制第一悬吊机构7a(即第一套吊绳机构)和第二悬吊机构7b(即第二套吊绳机构)的拉升速度，调节无人艇在上升过程中的水平度，使无人艇处于水平状态向上提升，实现定位销与定位槽之间以及弧线杆与锥形凸台之间的咬合力均分布均匀且处于最大状态。上述倾斜角是指无人艇船身在第一角度水平仪和第二角度水平仪处与水平面的夹角。

Claims (8)

1.一种无人艇回收布放系统，其特征在于，该系统包括悬吊装置(7)、预定位装置和自锁连接装置；所述悬吊装置(7)设置在母船上，所述悬吊装置(7)包括第一悬吊机构(7a)和第二悬吊机构(7b)；所述预定位装置包括悬吊在所述第一悬吊机构(7a)上的第一预定位组件和固定在所述无人艇上的可勾住所述第一预定位组件的第二预定位组件；所述自锁连接装置包括悬吊在所述第二悬吊机构上的第一连接件(2)和固定在所述无人艇上的第二连接件(3)，所述第一连接件(2)包括锥形凸台(9)和定位槽(10)，所述锥形凸台(9)侧壁上设有卡孔(11)，所述第二连接件(3)设有与所述锥形凸台(9)适配的锥形凹槽(12)、与所述定位槽(10)适配的定位销(13)和摇杆定位机构(8)，所述摇杆定位机构(8)包括直线杆(14)和弧线杆(15)，所述摇杆定位机构(8)通过所述直线杆(14)和弧线杆(15)的交点可摆动地固定在所述第二连接件(3)的底座(19)上。

2.根据权利要求1所述的一种无人艇回收布放系统，其特征在于，所述第一预定位组件为套环(1)，所述第二预定位组件为固定在所述无人艇上的弧形勾件(4)，所述弧形勾件(4)通过勾住所述套环(1)实现母船与所述无人艇的初步定位。

3.根据权利要求1所述的一种无人艇回收布放系统，其特征在于，所述第一连接件(2)还包括围绕所述锥形凸台(9)设置的环形凸起(16)，所述定位槽(10)环绕设置在所述环形凸起(16)侧壁上；所述第二连接件(3)设置有与所述环形凸起(16)适配的环形凹槽，所述定位销(13)固定在所述第二连接件(3)侧壁上，且所述定位销(13)相对于所述锥形凹槽对称设置。

4.根据权利要求1所述的一种无人艇回收布放系统，其特征在于，所述定位槽(10)为楔形槽；所述自锁连接装置通过液压推动杆控制所述定位销(13)插入或抽离所述定位槽(10)；所述锥形凹槽(12)下表面设置有弹性片(18)。

5.根据权利要求1所述的一种无人艇回收布放系统，其特征在于，所述第二预定位组件旁边设置有第一水平测量仪(5)，所述第二连接件(3)旁边设置有第二水平测量仪(6)。

6.一种使用权利要求1～5中任意一项所述的无人艇回收布放系统进行水面无人艇回收的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)调整水面无人艇航行方向和速度，使水面无人艇与母船的航行方向以及速度一致；

2)通过母船上的悬吊装置将所述第一预定位组件调整至所述第二预定位组件上方，通过控制母船上的悬吊装置下放所述第一预定位组件，使所述第二预定位组件勾住所述第一预定位组件；

3)通过控制母船上的悬吊装置下放所述第一连接件(2)，将所述第一连接件(2)的锥形凸台(9)插入所述第二连接件(3)的锥形凹槽(12)中，在插入所述锥形凹槽(12)的过程中，锥形凸台(9)的下表面接触并向下挤压摇杆定位机构(8)的直线杆(14)，从而带动摇杆定位机构(8)摆动，当锥形凸台(9)完全插入锥形凹槽(12)内时，摇杆定位机构(8)的弧线杆(15)恰好插入锥形凸台(9)的卡孔(11)中，实现初步自锁；然后，控制定位销(13)插入定位槽(10)，使得第一连接件(2)和第二连接件(3)处于锁紧状态；

4)使第一悬吊机构和第二悬吊机构同时上升，将无人艇向上提升；

5)旋转所述悬吊装置(7)，将提升起的无人艇移至母船平台上，实现无人艇的回收工作。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过手动操控控制器调节所述第一悬吊机构和所述第二悬吊机构的上升和下放速度。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤4)中，在使第一悬吊机构和第二悬吊机构同时上升时，第一水平测量仪(5)和第二水平测量仪(6)将无人艇在第二预定位组件和第二连接件(3)处的倾斜角反馈给母船上的操控人员，操控人员通过悬吊装置(7)的控制器分别控制第一悬吊机构和第二悬吊机构的拉升速度，调节无人艇在上升过程中的水平度，使无人艇处于水平状态向上提升。