CN108516054B - 一种母船为坞船的无人艇布放回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种母船为坞船的无人艇布放回收装置，包括托架机构与导引卷扬机构，托架机构设置在母船上；托架机构的外形与无人艇的外形相匹配；托架机构用于将无人艇整体包住，并支撑无人艇；托架机构还用于根据指令释放或锁定无人艇；导引卷扬机构设置在无人艇上；导引卷扬机构用于瞄准母船的船舱并射出钢缆线，使无人艇按指定轨迹驶入托架机构内。因此，采用本发明提供的装置不仅可实现3吨级(7.5m长)无人艇在4级海况下安全、可靠地布放回收，还具有运行可靠、结构简单、自主性高等优点，能够在复杂的海域环境下、提高无人工作艇效率、简化无人艇布放回收程序、提高母船及无人艇空间利用效率。

Description

一种母船为坞船的无人艇布放回收装置

技术领域

本发明涉及无人艇布放回收技术领域，特别涉及一种母船为坞船的无人艇布放回收装置。

背景技术

随着作战方式的变革，无人作战系统是现代武器装备的发展趋势之一，在军事、海洋科考、海底勘探等领域，无人艇已得到广泛应用。其中自主布放回收技术是无人艇能否安全高效投放并成功列装的关键。目前，无人艇的自主布放回收技术还属于世界性的难题，尚没有成熟的技术能够完全克服上述挑战，可以借鉴的技术也有限。因此，研究适合高海况下、不同母舰艇收放条件的自主布放回收装置和技术是十分迫切和必要的。

发明内容

本发明的目的是提供了一种母船为坞船的无人艇布放回收装置，能够实现无人艇自主安全可靠的布放回收。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种母船为坞船的无人艇布放回收装置，所述无人艇布放回收装置包括：

托架机构；所述托架机构设置在母船上；所述托架机构的外形与无人艇的外形相匹配；所述托架机构用于将所述无人艇整体包住，并支撑所述无人艇；所述托架机构还用于根据指令释放或锁定所述无人艇；

导引卷扬机构；所述导引卷扬机构设置在所述无人艇上；所述导引卷扬机构用于瞄准所述母船的船舱并射出钢缆线，使无人艇按指定轨迹驶入所述托架机构内。

可选的，所述托架机构包括托架、托架底板以及卡柱；所述托架为外包络结构；所述托架用于将所述无人艇整体包住；所述托架包括两个托架臂；每个所述托架臂的底部均固定连接所述托架底板；所述托架底板用于支撑所述无人艇；每个所述托架臂的尾部均活动连接所述卡柱；当所述无人艇完全进入所述托架机构时，所述卡柱向内旋转90度，防止所述无人艇滑出。

可选的，所述导引卷扬机构包括三个，分别固定连接在所述无人艇的船头、船尾两侧。

可选的，每个所述导引卷扬机构均包括云台部、弹射部、卷扬部以及钢缆托架；所述卷扬部固定在所述钢缆托架上；所述云台部固定连接在所述卷扬部的一侧，所述弹射部固定连接在所述云台部的上方；所述云台部用于调节所述弹射部的方位；所述弹射部用于将所述卷扬部中的钢缆线高效弹出。

可选的，所述卷扬部包括钢缆线、卷筒以及步进电机；所述钢缆线缠绕在所述卷筒上，所述钢缆线的一端与所述弹射部相连；所述步进电机的输出轴与所述卷筒连接，控制所述卷筒的转速。

可选的，所述云台部包括第一电机、第一电机支座、水平转轴、转动板、竖直转轴、第二电机支座、第二电机；所述第一电机支座为凹型结构；所述第一电机支座包括底部和两个侧壁；

所述第二电机嵌入固定在所述第二电机支座内；所述竖直转轴固定在所述第二电机支座外，并且所述第二电机的输出轴穿过所述第二电机支座与所述竖直转轴的一端连接；所述第一电机支座的底部，与所述竖直转轴的另一端连接，并随着所述竖直转轴转动而旋转；所述第一电机固定在所述第一电机支座的任一侧壁外；所述水平转轴固定在所述第一电机支座的两个侧壁之间，并且所述第一电机的输出轴穿过所述第一电机支座的侧壁与所述水平转轴连接；所述转动板，固定连接在所述水平转轴上，并随着所述水平转轴转动而旋转；

所述弹射部与所述转动板固定连接。

可选的，所述弹射部包括抛射体、引导绳、缸体、支撑板、底板、四分之三管接头、高压泵；

所述抛射体的顶端固定有安装环；所述导引绳的一端系在所述抛射体的安装环上，所述导引绳的另一端与所述钢缆线连接；所述抛射体嵌入在所述缸体的一端内；所述缸体的另一端通过所述四分之三管接头与所述高压泵连通；所述缸体通过所述支撑板固定在所述底板上；所述高压泵固定在所述底板上；

所述底板固定在所述转动板上方。

可选的，所述缸体为不锈钢缸体；所述缸体的直径为60毫米。

可选的，所述弹射机构还包括摄像头；所述摄像头固定在底板上；所述摄像头朝向所述弹射部的弹射方向，用于瞄准所述母船。

可选的，所述无人艇布放回收装置还包括一个铰件；所述铰件设置在所述托架的前部，所述托架机构可绕所述铰件支点旋转。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种母船为坞船的无人艇布放回收装置，该装置是根据坞船的特点而确定，该装置包括：托架机构和导引卷扬机构；所述托架机构设置在母船上；所述托架机构的外形与无人艇的外形相匹配；所述托架机构用于将所述无人艇整体包住，并支撑所述无人艇；所述托架机构还用于根据指令释放或锁定所述无人艇；所述导引卷扬机构设置在所述无人艇上；所述导引卷扬机构用于瞄准所述母船的船舱并射出钢缆线，使无人艇按指定轨迹驶入所述托架机构内。在布放无人艇时，托架机构置于母船上，当母船航驶至布放区域以后，托架前部抬起，无人艇依靠重力滑落至水面，然后使用推力驶出母船船舱；回收无人艇时，无人艇抵近母船至指定区域后，将导引卷扬机构的钢缆弹射至坞船船舱内，通过导引卷扬机构和无人艇的推进系统协调动作，抵御水流等干扰，使无人艇准确、快速进入托架架构并锁定无人艇，完成回收操作。因此，采用本发明提供的装置不仅可实现3吨级(7.5m长)无人艇在4级海况下安全、可靠地布放回收，还具有运行可靠、结构简单、自主性高等优点，能够在复杂的海域环境下、提高无人工作艇效率、简化无人艇布放回收程序、提高母船及无人艇空间利用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例母船为坞船的无人艇布放回收装置的结构示意图；

图2为本发明无人艇布放回收装置中托架机构的结构示意图；

图3为本发明无人艇布放回收装置中导引卷扬机构的结构示意图；

图4为本发明导引卷扬机构中云台部的结构示意图；

图5为本发明导引卷扬机构中弹射部的结构示意图；

图6为本发明布放操作过程示意图；

图7为本发明弹射部瞄准示意图；

图8为本发明三个导引卷扬机构配合无人艇推进系统的协调动作示意图；

图9为本发明无人艇回收状态示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供了一种母船为坞船的无人艇布放回收装置，能够实现无人艇自主安全可靠的布放回收。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供的母船为坞船的无人艇布放回收装置的工作原理：(1)布放无人艇，托架机构置于母船上，当母船航驶至布放区域以后，托架机构可根据控制指令释放或锁定无人艇。该托架机构按照无人艇的外形设计，可将无人艇整个包住。托架机构后部设计了一个铰件，托架机构可绕着该铰件支点旋转。在初始布放阶段，托架机构前部抬起，无人艇依靠重力滑落至水面，然后使用推力驶出母船船舱。(2)回收无人艇，无人艇抵近母船至指定区域后，将钢缆线弹射至母船船舱内，由操作人员将钢缆一端固定至母船上，通过卷扬机构和无人艇推进系统的协调动作，以抵御水流等干扰，使无人艇准确、快速进入托架，最后托架锁定无人艇，完成回收操作。

图1为本发明实施例母船为坞船的无人艇布放回收装置的结构示意图。

如图1所示，该无人艇布放回收装置实现3吨级(7.5m长)无人艇在4级海况下安全、可靠地布放回收。

所述无人艇布放回收装置包括托架机构2和导引卷扬机构3；所述托架机构2设置在母船上；所述托架机构2的外形与无人艇1的外形相匹配，即按着无人艇1的外形设计而成的；所述托架机构2用于将所述无人艇1整体包住，并支撑所述无人艇1；所述托架机构2还用于根据指令释放或锁定所述无人艇1。

所述导引卷扬机构3设置在所述无人艇1上；所述导引卷扬机构3用于瞄准母船的船舱并射出钢缆线，使无人艇1按指定轨迹驶入所述托架机构2内。

在无人艇1布放时，托架机构2解锁，托架机构2的前部抬起，无人艇1滑入水面，再向坞船后方驶出，即完成布放操作。

在无人艇1回收时，无人艇1抵近坞船至指定区域后，将导引卷扬机构3的钢缆弹射至坞船船舱内，操作人员将钢缆的一端固定至坞船上，通过导引卷扬机构3和无人艇1的推进系统的协调动作，抵御水流等干扰，使无人艇1准确、快速进入托架机构2，最后托架机构2锁住无人艇1，即完成回收操作。

图2为本发明无人艇布放回收装置中托架机构的结构示意图。

如图2所示，所述托架机构2包括托架201、托架底板202以及卡柱203；所述托架201为外包络结构；所述托架202用于将所述无人艇1整体包住；所述托架201包括两个托架臂；每个所述托架臂的底部均固定连接所述托架底板202；所述托架底板202用于支撑所述无人艇1；每个所述托架臂的尾部均活动连接所述卡柱203；当所述无人艇1完全进入所述托架机构2时，所述卡柱203向内旋转90度，防止所述无人艇1滑出。

图3为本发明实施例无人艇布放回收装置中导引卷扬机构的结构示意图。

如图3所示，所述导引卷扬机构3包括云台部4、弹射部5、卷扬部6以及钢缆托架7。所述卷扬部6固定在所述钢缆托架7上；所述云台部4安装在卷扬部6的一侧，所述弹射部5固定连接在云台部4上方。所述弹射部5用于将卷扬部6中的钢缆线高效弹出；所述云台部4用于调节所述弹射部5的方位。

所述卷扬部6包括钢缆线、卷筒以及步进电机；钢缆线缠绕在卷筒上，步进电机的输出轴与所述卷筒连接，控制卷筒的转速，即卷筒由步进电机驱动。钢缆、卷筒和步进电机均固定在钢缆托架上。钢缆线的一端与弹射部相连，弹射部用于将钢缆线弹射出去。

图4为本发明导引卷扬机构中云台部的结构示意图。

如图4所示，所述云台部4包括第一电机401、第一电机支座402、水平转轴403、转动板404、竖直转轴405、第二电机支座406、第二电机407。

所述第一电机支座402为凹型结构；所述第一电机支座402包括底部和两个侧壁；所述第二电机支座406为凸型结构。

所述第二电机407嵌入固定在所述第二电机支座406内。所述竖直转轴405固定在所述第二电机支座406外，并且所述第二电机407的输出轴穿过所述第二电机支座406与所述竖直转轴405的一端连接；所述第一电机支座402的底部，与所述竖直转轴405的另一端连接，并随着所述竖直转轴405转动而旋转；所述第一电机401固定在所述第一电机支座402的任一侧壁外；所述水平转轴403固定在所述第一电机支座402的两个侧壁之间，并且所述第一电机401的输出轴穿过所述第一电机支座402的侧壁与所述水平转轴403连接；所述转动板404，固定连接在所述水平转轴403上，并随着所述水平转轴403转动而旋转。

弹射部5固定在所述转动板404上。

所述第二电机407用于控制所述竖直转轴405的转动，并当所述竖直转轴405转动时，第一电机支座402即可被带动旋转，进而带动所述转动板404上的弹射部5旋转；所述第一电机401用于控制所述水平转轴403的转动，并当所述水平转轴403转动时，转动板404即可被带动旋转，进而带动所述转动板404上的弹射部5进行俯仰运动。

弹射部5安装在一个两自由度云台部4上。通过第一电机401和第二电机407驱动，弹射部5可以在水流颠簸状态下，实时调整自身姿态，对准母船。云台部4的尺寸为200x200x400，质量为5KG。

图5为本发明导引卷扬机构中弹射部的结构示意图。

如图5所示，所述弹射部5包括抛射体、引导绳、缸体501、支撑板502、底板503、摄像头504、四分之三管接头、高压泵505、调压阀506、液压阀、支撑架等。

所述抛射体的顶端固定有安装环；所述导引绳的一端系在所述抛射体的安装环上，所述导引绳的另一端与所述钢缆线连接；所述引导绳要轻质的，并保持松散不能有额外阻力加在抛射体上。所述抛射体嵌入在所述缸体501的一端内；所述缸体501的另一端通过所述四分之三管接头与所述高压泵505连通；所述调节阀506、液压阀均设置在所述高压泵505上；所述缸体501通过所述支撑板502固定在所述底板503上；所述高压泵505通过所述支撑架固定在所述底板503上。所述缸体501为不锈钢缸体；所述缸体501的直径为60毫米。

工作时，高压泵505产生20bar-30bar高压气体，通过调压阀506(阀上有显示表头)将高压气体从底部送入直径60毫米的不锈钢缸体内，将抛射体打出。

不锈钢缸体与抛射体之间有配合要求，缸体501上部的一定长度是起导向作用，使抛射体沿着一定的直线方向运行。

所述摄像头504固定在底板503上；所述摄像头504朝向所述弹射部的弹射方向，用于瞄准所述母船，即使母船上的操作人员进行瞄准弹射。

弹射部5的底板503固定在转动板404上方。

图6为本发明布放操作过程示意图。

图7为本发明弹射部瞄准示意图。

图8为本发明三个导引卷扬机构配合无人艇推进系统的协调动作示意图。

图9为本发明无人艇回收状态示意图。

整个无人艇布放回收的布放流程为母船航驶至布放区域，托架结构前部由母船船舱内工作人员利用起吊装置抬起，无人艇依靠重力滑落至水面，然后使用推力驶出母船船舱。

如图6所示，流程a为初始阶段，无人艇锁在托架机构上；流程b托架机构抬起，无人艇依靠重力慢慢向下滑；流程c无人艇脱离托架机构，滑出水面，流程d无人艇通过自身动力驶出母船船舱。

如图7-8所示，在无人艇到达指定位置时，弹射部对准母船舱尾发射钢缆线，当钢缆线被操作人员固定于母船时，三个导引卷扬机构配合无人艇的推进系统协调动作，控制无人艇航向并抵御水流干扰。其中图7中的标号8为母船。

如图9所示，为无人艇回收完成状态，重新锁在托架机构上。

与现有技术相比，根据坞船的特点，本发明的创新技术为：

(1)自主锁定、释放托架机构：该托架机构布置于母船上，可根据控制指令释放或锁定无人艇。该托架机构按照无人艇的外形设计，可将无人艇整体包住。托架机构前部设置一个铰件，托架机构可绕着该铰件支点旋转。在初始布放阶段，托架机构前部抬起，无人艇依靠重力滑落至水面，然后使用推力驶出母船船舱。在回收阶段，托架机构始终处于水平状态，依靠自主研发的导引卷扬机构将无人艇拖入托架机构后固定。

(2)导引卷扬机构：导引卷扬机构能够自主瞄准母船船舱并射出钢缆，同时可通过导引卷扬机构的协同控制导引无人艇按指定轨迹驶入托架机构。

(3)三个自动的导引卷扬机构分别布置于无人艇船头和船尾两侧，该导引卷扬机构由弹射部、云台部和卷扬部组成。在无人艇到达指定位置时，弹射部对准母船舱尾发射钢缆，当钢缆被操作人员固定于母船时，三个导引卷扬机构系统配合无人艇中的推进系统协调动作，控制无人艇航向并抵御水流干扰。

因此，本发明提供的一种母船为坞船的无人艇布放回收装置，不仅能够实现3吨级(7.5m长)无人艇在4级海况下安全、可靠地布放回收，还具有运行可靠、结构简单、自主性高等优点，能够在复杂的海域环境下、提高无人工作艇效率、简化无人艇布放回收程序、提高母船及无人艇空间利用效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种母船为坞船的无人艇布放回收装置，其特征在于，所述无人艇布放回收装置包括：

托架机构；所述托架机构设置在母船上；所述托架机构的外形与无人艇的外形相匹配；所述托架机构用于将所述无人艇整体包住，并支撑所述无人艇；所述托架机构还用于根据指令释放或锁定所述无人艇；

导引卷扬机构；所述导引卷扬机构设置在所述无人艇上；所述导引卷扬机构用于瞄准所述母船的船舱并射出钢缆线，使无人艇按指定轨迹驶入所述托架机构内。

2.根据权利要求1所述的无人艇布放回收装置，其特征在于，所述托架机构包括托架、托架底板以及卡柱；所述托架为外包络结构；所述托架用于将所述无人艇整体包住；所述托架包括两个托架臂；每个所述托架臂的底部均固定连接所述托架底板；所述托架底板用于支撑所述无人艇；每个所述托架臂的尾部均活动连接所述卡柱；当所述无人艇完全进入所述托架机构时，所述卡柱向内旋转90度，防止所述无人艇滑出。

3.根据权利要求1所述的无人艇布放回收装置，其特征在于，所述导引卷扬机构包括三个，分别固定连接在所述无人艇的船头、船尾两侧。

4.根据权利要求3所述的无人艇布放回收装置，其特征在于，每个所述导引卷扬机构均包括云台部、弹射部、卷扬部以及钢缆托架；所述卷扬部固定在所述钢缆托架上；所述云台部固定连接在所述卷扬部的一侧，所述弹射部固定连接在所述云台部的上方；所述云台部用于调节所述弹射部的方位；所述弹射部用于将所述卷扬部中的钢缆线高效弹出。

5.根据权利要求4所述的无人艇布放回收装置，其特征在于，所述卷扬部包括钢缆线、卷筒以及步进电机；所述钢缆线缠绕在所述卷筒上，所述钢缆线的一端与所述弹射部相连；所述步进电机的输出轴与所述卷筒连接，控制所述卷筒的转速。

6.根据权利要求4所述的无人艇布放回收装置，其特征在于，所述云台部包括第一电机、第一电机支座、水平转轴、转动板、竖直转轴、第二电机支座、第二电机；所述第一电机支座为凹型结构；所述第一电机支座包括底部和两个侧壁；

所述第二电机嵌入固定在所述第二电机支座内；所述竖直转轴固定在所述第二电机支座外，并且所述第二电机的输出轴穿过所述第二电机支座与所述竖直转轴的一端连接；所述第一电机支座的底部，与所述竖直转轴的另一端连接，并随着所述竖直转轴转动而旋转；所述第一电机固定在所述第一电机支座的任一侧壁外；所述水平转轴固定在所述第一电机支座的两个侧壁之间，并且所述第一电机的输出轴穿过所述第一电机支座的侧壁与所述水平转轴连接；所述转动板，固定连接在所述水平转轴上，并随着所述水平转轴转动而旋转；

所述弹射部与所述转动板固定连接。

7.根据权利要求5所述的无人艇布放回收装置，其特征在于，所述弹射部包括抛射体、引导绳、缸体、支撑板、底板、四分之三管接头、高压泵；

所述抛射体的顶端固定有安装环；所述导引绳的一端系在所述抛射体的安装环上，所述导引绳的另一端与所述钢缆线连接；所述抛射体嵌入在所述缸体的一端内；所述缸体的另一端通过所述四分之三管接头与所述高压泵连通；所述缸体通过所述支撑板固定在所述底板上；所述高压泵固定在所述底板上；

所述底板固定在所述转动板上方。

8.根据权利要求7所述的无人艇布放回收装置，其特征在于，所述缸体为不锈钢缸体；所述缸体的直径为60毫米。

9.根据权利要求7所述的无人艇布放回收装置，其特征在于，所述弹射部还包括摄像头；所述摄像头固定在底板上；所述摄像头朝向所述弹射部的弹射方向，用于瞄准所述母船。

10.根据权利要求2所述的无人艇布放回收装置，其特征在于，所述无人艇布放回收装置还包括一个铰件；所述铰件设置在所述托架的前部，所述托架机构可绕铰件支点旋转。