CN108622333A - 一种多uuv布放回收对接装置及其布放回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多UUV布放回收装置及其布放回收方法，该装置位于运动母船的圆柱筒状舱内，底部设置有三足支撑的升降台，升降台中心位置设置圆柱形导轨，圆柱形导轨上设置圆环形状的滑块，圆柱形导轨顶端设置正方形端盖，端盖四周分别铰接机械臂，机械臂中间铰接一个支撑杆，支撑杆的另一端铰接在圆环状的滑块，机械臂端部设置V形剪，V形剪上设置有导引光源，V形剪端部设置有电磁铁，UUV通过V形剪端部内侧的电磁铁夹住UUV下方可伸缩杆进行固定，UUV下方还设置有光学传感器，以及呈矩形排列的定位声纳。本发明可实现多个UUV的布放和回收。

Description

一种多UUV布放回收对接装置及其布放回收方法

技术领域

本发明涉及布放回收装置领域，具体涉及一种多UUV布放回收对接装置及其布放回收方法。

背景技术

世界的2/3是海洋，我国拥有32000km的海岸线，300，0000km²以上的蓝色国土约为我国国土面积的1/3，认识海洋、开发海洋需要各种高技术手段，UUV的出现和应用使人们对海洋的认识达到了新的高度，世界各国对UUV的应用研究也从没停止，研发了各种功能实名、型号规格、外形尺寸的UUV。进入21实际以来，世界上已有10多个国家的1000余艘各种用途的UUV投入到军用或民用的领域。

UUV的使用流程中布放是必不可少的一环，成功的步放回收是UUV在水下正常工作的基础。不成功的布放回收则可能对UUV带来损伤，导致整个系统无法工作，甚至丢失UUV，比如日本的海沟号UUV曾是世界上下潜深度最大的UUV，在2003年的一次布放作业时丢失。为了提高UUV的使用效率和保障能力，UUV的布放回收技术在不断的研究中进步，以确保UUV的安全布放和回收，提高UUVDE作业能力和作业安全性。

随着水下无人航行器技术的快速发展，人类迎来了对海洋探索的新时期。水下无人航行器可用于海洋水文和气象调查，海底地形勘察和测绘，水下设备检查等。由于水下环境复杂，水下无人航行器的工作环境变得复杂和恶劣，为了保证水下任务的顺利完成，可以让多个无人航行器进行水下作业，从而保证完成任务的成功率。

水下无人航行器的回收一般可以分为水面回收和水下回收。水下回收方面,世界上目前存在的回收对接方式有以下几种：

1、海面起吊方式：UUV研制最初的回收方式就是水面起吊回收方式，这种方式一般需要母船配备特殊的回收机构，回收过程繁琐，自动化程度低。

2、水下对接方式：水下对接方式增加了UUV回收技术难度，提高了自动水平，减少了人工参与，但是缺点仍然是需要起吊，不利于UUV的秘密部署与回收。

3、驮载式方式：这种方式通常用在潜艇上，携带UUV可以扩展潜艇的使命任务，提高潜艇的侦查打击能力。

4、鱼雷管和导弹发射管回收方式：当收到舰艇的回收指令时，UUV会缓慢接近潜艇的鱼雷管，到达一定位置后，由潜艇自带的机械臂将UUV送进鱼雷管，完成回收。但是这种方式比较复杂，安装机械臂也增加了潜艇的重量。

发明内容

本发明的目的是为了解决在水下布放和回收多个UUV的问题而提供的一种多UUV布放回收对接装置及其布放回收方法。

一种多UUV布放回收装置，其特征在于：该装置位于运动母船的圆柱筒状舱内，底部设置有三足支撑的升降台，三足支撑的升降台包括三个升降腿1和圆形平台2；升降台中心位置设置圆柱形导轨3，圆环形滑块11套在圆柱形导轨3上，圆柱形导轨3顶端安装有正方形端盖9；正方形端盖9四周分别铰接一个机械臂8，每个机械臂8靠近正方形端盖9一端铰接一个支撑杆10，支撑杆10的另一端铰接在圆环状滑块11上；机械臂8远离正方形端盖9一端的端部安装有V形剪4，V形剪4包括导引灯阵7、电磁铁14以及可伸缩对接杆13；光学传感器6安装在UUV12底部中心轴线上，与可伸缩对接杆13有半个V形剪臂的距离，四个定位声呐5安装在UUV底部，排列顺序呈矩形且位于同一个水平面内。

所述的三足支撑的升降台具体包括：

所述的三足支撑的升降台由三个升降腿1和一个圆形平台2构成，三个升降腿1呈三角形支撑于圆形平台2下方。

所述的V形剪4具体包括：

所述的V形剪4的两个V形剪臂表面各安装有5个导引光源7；位于V形剪4靠近正方形端盖9一端的端部内侧安装有电磁铁14；UUV12底部前端位置安装有可伸缩杆13，并且位于艏向中心轴线上，可伸缩杆13材料为铁磁性材料，UUV12通过V形剪4内侧的电磁铁14夹住可伸缩杆13的方式固定于V形剪4上。

一种多UUV布放回收装置的布放及回收方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

(1)多UUV未布放时：圆环形状的滑块11向下锁住圆柱形导轨，整个布放装置通过V形剪和V形剪端部内侧的电磁铁夹持UUV12的可伸缩对接杆13对UUV12进行固定，可伸缩对接杆13处于收缩状态收缩在运动母船的圆柱筒状舱内；

(2)多UUV布放时：升降台上升将整个装置伸出运动母船的圆柱筒状舱，圆环形状的滑块11解锁并向上运动将四个机械臂8展开，机械臂8平稳后将V形剪4张开并释放UUV12；

(3)多UUV回收时：接收到回收指令后，UUV12通过定位声呐5进行定位，移动到合适的位置后利用光学传感器6和V形剪4上的导引光源7进行校准，调整完成后，通过导引光源7引导对接；V形剪4成功捕获对接杆13后，UUV12落坐于回收平台上，调整UUV12舷向并固定UUV12，完成对接过程；

(4)对接过程完成后，四个机械臂8收拢，升降台下降并将整个平台收回到运动母船的圆柱筒状舱内，结束多UUV布放回收过程。

其特征在于，所述的步骤(2)具体包括：

UUV12布放时，升降腿1通过电机驱动向上运动，支撑圆形平台2向上升起直到UUV12完全伸出运动母船的圆柱筒状舱；圆环形滑块11通过电机驱动向上运动，圆环形滑块11带动支撑杆10和机械臂8展开到90°，V形剪4端部内侧电磁铁14断电，V形剪4通过电机驱动张开释放UUV12，UUV12通过自身推进器驶离装置，完成单个UUV12的布放，其余UUV12按照上述过程依次驶离装置，从而完成多个UUV12的布放。

其特征在于，所述的步骤(3)具体包括：

V形剪4成功捕获可伸缩对接杆13后，UUV12坐落到V形剪4上，UUV12沿着V形剪4内侧向前滑动到端部电磁铁14的位置，电磁铁14上电将UUV12固定住。

其特征在于，所述的步骤(4)具体包括：

UUV12停放平稳后，圆环形滑块11通过电机驱动向下运动，带动支撑杆10和机械臂8进行收缩，直至机械臂8与圆柱形导轨3平行，并用锁紧装置将圆环形滑块11锁住，此时升降腿1进行收缩带动圆形平台2下降到最初位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用伞状折叠结构与叉柱式相结合，节省空间并实现了多个UUV的布放和回收。该装置设计简单，结构稳定，操作方便，易于实现UUV的布放和回收。

附图说明

图1为多UUV布放回收对接装置主视图；

图2为多UUV布放回收对接装置俯视图；

图3为多UUV布放回收对接装置收缩示意图；

图4为多UUV布放回收对接装置伸展示意图；

图5为V形剪布放UUV示意图；

图6为V形剪回收UUV示意图；

图7为UUV机构示意图；

图8为V形剪结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1至图2，本发明装置位于运动母船的圆柱筒状舱内，底部设置有三足支撑的升降台，母船的圆柱筒状舱底部安装升降腿1，三足支撑的升降台包括三个升降腿1和圆形平台2，三足支撑的升降台由三个升降腿1和一个圆形平台2构成，升降腿1支撑着圆形平台2，三个升降腿1呈三角形支撑于圆形平台2下方；升降台中心位置设置圆柱形导轨3，圆环形滑块11套在圆柱形导轨3上，圆柱形导轨3顶端安装有正方形端盖9；正方形端盖9四周分别铰接一个机械臂8，每个机械臂8靠近正方形端盖9一端铰接一个支撑杆10，支撑杆10的另一端铰接在圆环状滑块11上；机械臂8远离正方形端盖9一端的端部安装有V形剪4，V形剪4包括导引灯阵7、电磁铁14以及可伸缩对接杆13，V形剪4的V形分叉两边表面安装有导引光源7，V形分叉的每条边安装有5个导引光源7；位于V形剪4靠近正方形端盖9一端的端部内侧安装有电磁铁14；UUV12下方安装有可伸缩杆13，可伸缩杆13材料为铁磁性材料，UUV12通过V形剪4内侧的电磁铁14夹住可伸缩杆13的方式固定于V形剪4上；固定于V形剪8上的UUV12下方安装有光学传感器6以及呈矩形排列于UUV12底部的的四个定位声纳5，光学传感器6位于四个定位声呐5的对角线处。

同时发明了一种多UUV布放回收装置的布放及回收方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

(1)多UUV未布放时：圆环形状的滑块11向下锁住圆柱形导轨，整个布放装置通过V形剪和V形剪端部内侧的电磁铁夹持UUV12的可伸缩对接杆13对UUV12进行固定，可伸缩对接杆13处于收缩状态收缩在运动母船的圆柱筒状舱内；

(2)多UUV布放时：升降台上升将整个装置伸出运动母船的圆柱筒状舱，圆环形状的滑块11解锁并向上运动将四个机械臂8展开，机械臂8平稳后将V形剪4张开并释放UUV12；

(3)多UUV回收时：接收到回收指令后，UUV12通过定位声呐5进行定位，移动到合适的位置后利用光学传感器6和V形剪4上的导引光源7进行校准，调整完成后，通过导引光源7引导对接；V形剪4成功捕获对接杆13后，UUV12落坐于回收平台上，调整UUV12舷向并固定UUV12，完成对接过程；

(4)对接过程完成后，四个机械臂8收拢，升降台下降并将整个平台收回到运动母船的圆柱筒状舱内，结束多UUV布放回收过程。

上述过程具有以下状态：

多个UUV的布放时：如图3至图5所示，UUV12布放前，通过V形剪4和V形剪4端部内侧的电磁铁14夹持可伸缩对接杆13固定，UUV12布放时，升降腿1通过电机驱动向上运动，支撑圆形平台2向上升起直到UUV12完全伸出运动母船的圆柱筒状舱，圆环形滑块11通过电机驱动向上运动，圆环形滑块11带动支撑杆10和机械臂展开到90°，V形剪4端部内侧电磁铁14断电，V形剪4通过电机驱动张开释放UUV12，UUV12通过自身推进器驶离装置，完成单个UUV12的布放，其余UUV12按照上述过程依次驶离装置，从而完成多个UUV12的布放。

多个UUV的回收时：如图6所示，当UUV12收到返航命令时，进入回收过程。UUV12使用定位声呐5进行定位，然后行驶到回收点附近，利用V形剪上4的导引灯阵7和UUV12底部的光学传感器6进行校准和调整姿态，UUV12调整好航行姿态后通过导引灯阵7的引导慢慢驶向V形剪4，V形剪4成功捕获可伸缩对接杆13，UUV12坐落到V形剪4上，UUV12沿着V形剪4内侧向前滑动到端部电磁铁14的位置，电磁铁14上电将UUV12固定住。其余UUV12按照上述步骤依次坐落到V形剪4上，如图4所示。UUV12停放平稳后，圆环形滑块11通过电机驱动向下运动，带动支撑杆10和机械臂8进行收缩，直至机械臂8与圆柱形导轨3平行，并用锁紧装置将圆环形滑块11锁住，此时升降腿1进行收缩带动圆形平台2下降，下降到最初的位置，如图3所示。整个UUV12回收过程完成。

图7和图8分别为UUV结构示意图和V形剪结构示意图，可伸缩对接杆13安装在UUV12底部前端位置，并且位于艏向中心轴线上。视觉导引系统包括导引灯阵7和光学传感器6。光学传感器6安装在UUV12底部中心轴线上，与可伸缩对接杆13有半个V形剪臂的距离。四个定位声呐5安装在UUV12底部，排列顺序呈矩形且位于同一个水平面内。导引灯阵7安装在V形剪臂上面，V形剪4端部内侧安装有电磁铁14。

总体来说，本发明公开了一种多UUV布放回收对接装置及其布放回收方法，该装置及方法可以实现多个UUV安全，准确的布放和回收。

Claims (7)

1.一种多UUV布放回收装置，其特征在于：该装置位于运动母船的圆柱筒状舱内，底部设置有三足支撑的升降台，三足支撑的升降台包括三个升降腿1和圆形平台2；升降台中心位置设置圆柱形导轨3，圆环形滑块11套在圆柱形导轨3上，圆柱形导轨3顶端安装有正方形端盖9；正方形端盖9四周分别铰接一个机械臂8，每个机械臂8靠近正方形端盖9一端铰接一个支撑杆10，支撑杆10的另一端铰接在圆环状滑块11上；机械臂8远离正方形端盖9一端的端部安装有V形剪4，V形剪4包括导引灯阵7、电磁铁14以及可伸缩对接杆13；光学传感器6安装在UUV12底部中心轴线上，与可伸缩对接杆13有半个V形剪臂的距离，四个定位声呐5安装在UUV底部，排列顺序呈矩形且位于同一个水平面内。

2.根据权利要求1所述的一种多UUV布放回收装置，其特征在于，所述的三足支撑的升降台具体包括：

所述的三足支撑的升降台由三个升降腿1和一个圆形平台2构成，三个升降腿1呈三角形支撑于圆形平台2下方。

3.根据权利要求1所述的一种多UUV布放回收装置，其特征在于，所述的V形剪4具体包括：

所述的V形剪4的两个V形剪臂表面分别安装有5个导引光源7；位于V形剪4靠近正方形端盖9一端的端部内侧安装有电磁铁14；UUV12底部前端位置安装有可伸缩杆13，并且位于艏向中心轴线上，可伸缩杆13材料为铁磁性材料，UUV12通过V形剪4内侧的电磁铁14夹住可伸缩杆13的方式固定于V形剪4上。

4.一种多UUV布放回收装置的布放及回收方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

(1)多UUV未布放时：圆环形状的滑块11向下锁住圆柱形导轨，整个布放装置通过V形剪和V形剪端部内侧的电磁铁夹持UUV12的可伸缩对接杆13对UUV12进行固定，可伸缩对接杆13处于收缩状态收缩在运动母船的圆柱筒状舱内；

(2)多UUV布放时：升降台上升将整个装置伸出运动母船的圆柱筒状舱，圆环形状的滑块11解锁并向上运动将四个机械臂8展开，机械臂8平稳后将V形剪4张开并释放UUV12；

(3)多UUV回收时：接收到回收指令后，UUV12通过定位声呐5进行定位，移动到合适的位置后利用光学传感器6和V形剪4上的导引光源7进行校准，调整完成后，通过导引光源7引导对接；V形剪4成功捕获对接杆13后，UUV12落坐于回收平台上，调整UUV12舷向并固定UUV12，完成对接过程；

(4)对接过程完成后，四个机械臂8收拢，升降台下降并将整个平台收回到运动母船的圆柱筒状舱内，结束多UUV布放回收过程。

5.根据权利要求4所述的一种多UUV布放回收装置的布放及回收方法，其特征在于，所述的步骤(2)具体包括：

UUV12布放时，升降腿1通过电机驱动向上运动，支撑圆形平台2向上升起直到UUV12完全伸出运动母船的圆柱筒状舱；圆环形滑块11通过电机驱动向上运动，圆环形滑块11带动支撑杆10和机械臂8展开到90°，V形剪4端部内侧电磁铁14断电，V形剪4通过电机驱动张开释放UUV12，UUV12通过自身推进器驶离装置，完成单个UUV12的布放，其余UUV12按照上述过程依次驶离装置，从而完成多个UUV12的布放。

6.根据权利要求4所述的一种多UUV布放回收装置的布放及回收方法，其特征在于，所述的步骤(3)具体包括：

V形剪4成功捕获可伸缩对接杆13后，UUV12坐落到V形剪4上，UUV12沿着V形剪4内侧向前滑动到端部电磁铁14的位置，电磁铁14上电将UUV12固定住。

7.根据权利要求4所述的一种多UUV布放回收装置的布放及回收方法，其特征在于，所述的步骤(4)具体包括：

UUV12停放平稳后，圆环形滑块11通过电机驱动向下运动，带动支撑杆10和机械臂8进行收缩，直至机械臂8与圆柱形导轨3平行，并用锁紧装置将圆环形滑块11锁住，此时升降腿1进行收缩带动圆形平台2下降到最初位置。