CN108891538B - 一种无人艇收放系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人艇收放系统，包括母船，母船上设置有控制台、卷扬机、充气后呈滑梯式的气囊和气泵，气囊上设置有气阀和滑道，气阀的一端与气囊连接另一端与气泵连接，卷扬机绳索的自由端设置有连接件，无人艇上设置有与连接件配合的连接机构。在气囊的上表面铺设一张与滑道尺寸相同的含铬合金弹簧钢膜，弹簧钢膜的上表面进行了抛光处理。该系统能够实现高海况下进行无人艇的安全、平稳、高效、精确的布放和回收，同时避免了布放和回收过程中无人艇滑动与回收装置产生的碰撞破坏性风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种无人艇布放回收领域，具体设计一种无人艇收放系统。
背景技术
无人水面船(Unmanned Surface Vehicle)，即USV，顾名思义就是不需要人工操控的船舶。无人艇实际上是水面水下机器人，作为一种尖端的信息收集装置受到各界广泛关注。为了响应工业4.0的号召，近年来无人艇的发展十分迅速。无人艇是勘探、收集和传递水面水下信息的重要装置。无人艇上通常会安装摄像头、传感器和控制器等精密设备。USV和常规的舰艇不同，它质量轻、体积小、灵活性髙，并且能够“嵌入”到其他水面舰艇中。
在无人艇实际使用过程中，布放回收一直是一个操作的难点，目前无人艇的布放回收大都是采用吊机将一个笼子放入水中，无人艇执行完任务后驶入笼子，从而实现无人艇的回收过程。但是这种传统的笼式结构不能保证在高海况下无人艇能够被平稳、高效、精确的进行布放回收，吊放设备的钢材多与海水直接接触，容易腐蚀，且存在无人艇滑动与笼体产生刚性碰撞的破坏性风险。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种无人艇收放系统，该系统能够实现高海况下进行无人艇的安全、平稳、高效、精确的布放和回收，同时避免了布放和回收过程中无人艇滑动与回收装置产生的碰撞破坏性风险。
为实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种无人艇收放系统，包括母船，母船上设置有控制台、卷扬机、充气后呈滑梯式的气囊和气泵，所述气囊上设置有气阀和滑道，气阀的一端与气囊连接另一端与气泵连接，卷扬机绳索的自由端设置有连接件，无人艇上设置有与连接件配合的连接机构。
优选地，所述气囊为直角形的三棱柱体结构，所述滑道设置在直角形三棱柱体的斜面一侧，在直角形三棱柱体斜面一侧的两边沿滑道方向设置有与气囊一体的充气式挡板。
优选地，在所述气囊内壁的各面分别固定连接有尼龙网面，各尼龙网面之间连接有尼龙绳。
优选地，在所述气囊滑道的一端设置有第一过渡区，第一过渡区的尾端连接有空心结构的第一卷轴；在所述滑道的另一端设置有第二过渡区。
优选地，所述第一卷轴的一端连接有第一伺服电机，第一卷轴的另一端设有气孔，第一卷轴上还设置有气阀孔，所述气阀穿过气阀孔伸向第一卷轴内部，气管穿过空心结构的第一卷轴，气管的一端与气泵连接，气管的另一端与气阀连接。
优选地，所述气阀上设置有气阀开关，所述气泵为双向气泵。
优选地，所述连接件为一实心铅球，所述连接机构为设置在无人艇尾部的横杆，在船舷的一侧设置有第一驱动电机，横杆的一端与第一驱动电机连接，在船舷的另一侧对应设置有卡槽，卡槽上面安装有偏心轮，偏心轮连接有第二驱动电机，在横杆中间朝向艇仓的一侧设置有与实心铅球相匹配的凹槽。
优选地，所述卷扬机设置有两根绳索，每根绳索的自由端均设置有一个实心铅球，所述连接机构为设置在无人艇尾部的横杆，在船舷的一侧设置有第一驱动电机，横杆的一端与第一驱动电机连接，在船舷的另一侧对应设置有卡槽，卡槽上面安装有偏心轮，偏心轮连接有第二驱动电机，在横杆上朝向艇仓的一侧对称设置有与铅球相匹配的两个凹槽。
优选地，所述第二过渡区设置为层状结构，在各层分别设置有气路开关，各层端部的斜面一侧构成第二过渡区的延伸部。
优选地，在所述气囊的上表面铺设一张与滑道尺寸相同的含铬合金弹簧钢膜，弹簧钢膜的上表面进行了抛光处理，在弹簧钢膜滑道的一端连接有第二卷轴，第二卷轴的一端连接有第二伺服电机。
本发明的优点和有益效果在于：
1、本系统利用气囊进行无人艇的布放和回收，能够实现高海况下无人艇的安全、平稳、高效、精确的布放和回收，在直角形三棱柱体斜面一侧的两边沿滑道方向设置有与气囊一体的充气式挡板，有效避免了布放和回收过程中无人艇的横向滑动，同时避免了无人艇与其他设备产生的碰撞破坏性风险。
2、卷扬机绳索自由端连接件为实心铅球，无人艇设置有与实心铅球相配合的横杆，通过控制横杆的抬起和落下，实现卷扬机绳索与无人艇的固定连接，不用人工脱钩和挂钩，降低了人力，实现起来更方便。
3、使用方便，节省存储空间：气囊设计气阀，在无人艇布放时打开气阀开关，利用气泵从气阀充气使气囊张开；在回收时打开气阀开关，利用气泵从气阀为气囊抽气，在抽气完成后启动第一伺服电机带动第一卷轴转动对气囊进行卷收，最终气囊全部缠绕在第一卷轴上，节省存放空间。
4、在气囊内壁的各面分别固定连接有尼龙网面，各尼龙网面之间连接有尼龙绳，在气囊张开时尼龙网和尼龙绳被张紧从而起到加强作用，使气囊不会变形；在气囊收缩时，尼龙网和尼龙绳恢复到原来的尺寸，加速气囊的收缩，且尼龙网和尼龙绳具有柔性不会影响气囊的体积。
5、使用时第一过渡区放置在母船的船舷上，避免无人艇收放过程中与母船船舷产生碰撞；第二过渡区设置为层状结构，可以根据不同类型的无人艇调节第二过区的高度，便于无人艇的回收。
6、在气囊的上表面铺设一张与滑道尺寸相同的含铬合金弹簧钢膜，防止了无人艇收放过程中对气囊的磨损，在弹簧钢膜的上表面做了抛光处理，降低了无人艇与弹簧钢膜之间的摩擦阻力，且弹簧钢膜易于更换。
附图说明
图1是一种无人艇收放系统俯视图；
图2是图1AA方向的剖视图；
图3是图1FF方向的剖视图；
图4是气囊充满气后左视图；
图5a是横杆结构示意图，图5b是另一种横杆结构示意图；
图6是弹簧钢膜使用状态俯视图。
附图标记说明：
1、母船；2、控制台；3、卷扬机；4、气囊；5、气泵；6、气阀；7、滑道；8、挡板；9、第一过渡区；10、第二过渡区；11、第一卷轴；12、第一伺服电机；13、实心铅球；14、横杆；15、凹槽；16、气路开关；17、无人艇；18、尼龙网面；19、尼龙绳；20、气管；21、弹簧钢膜；22、第二卷轴；23、第二伺服电机；。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，包括母船1，母船1上设置有控制台2、卷扬机3、充气后呈滑梯式的气囊4和气泵5，所述气囊4上设置有气阀6和滑道7，气阀6的一端与气囊4连接另一端与气泵5连接，卷扬机3绳索的自由端设置有连接件，无人艇17上设置有与连接件配合的连接机构。在所述气囊4滑道7的一端设置有第一过渡区9，第一过渡区9的尾端连接有空心结构的第一卷轴11；在所述滑道7的另一端设置有第二过渡区10。
如图1和图4所示，所述气囊4为直角形的三棱柱体结构，所述滑道7设置在直角形三棱柱体的斜面一侧，在直角形三棱柱体斜面一侧的两边沿滑道7方向设置有与气囊4一体的充气式挡板8。
如图2所示，在所述气囊4内壁的各面分别固定连接有尼龙网面18，各尼龙网面18之间连接有尼龙绳19。
如图1和图3所示，所述第一卷轴11的一端连接有第一伺服电机12，第一卷轴11的另一端设有气孔，第一卷轴11上还设置有气阀孔，所述气阀6穿过气阀孔伸向第一卷轴11内部，气管20穿过空心结构的第一卷轴11，气管20的一端与气泵5连接，气管20的另一端与气阀6连接。
如图1和图5a所示，所述连接件为一实心铅球13，所述连接机构为设置在无人艇17尾部的横杆14，在船舷的一侧设置有第一驱动电机，横杆14的一端与第一驱动电机连接，在船舷的另一侧对应设置有卡槽15，卡槽15上面安装有偏心轮，偏心轮连接有第二驱动电机，在横杆14中间朝向艇仓的一侧设置有与实心铅球13相匹配的凹槽15。
如图1和图5b所示，所述卷扬机3设置有两根绳索，每根绳索的自由端均设置有一个实心铅球13，所述连接机构为设置在无人艇尾部的横杆14，在船舷的一侧设置有第一驱动电机，横杆14的一端与第一驱动电机连接，在船舷的另一侧对应设置有卡槽，卡槽上面安装有偏心轮，偏心轮连接有第二驱动电机，在横杆14上朝向艇仓的一侧对称设置有与铅球相匹配的两个凹槽15。
如图4所示，所述第二过渡区10设置为层状结构，在各层分别设置有气路开关16，各层端部的斜面一侧构成第二过渡区10的延伸部。其中使用时最底层的层状气囊始终保持充气，可以选择性的打开其他层状结构的气路开关来调节第二过渡区的高度，以便适应不同型号的无人艇。
如图6所示，在所述气囊4的上表面铺设一张与滑道尺寸相同的含铬合金弹簧钢膜21，弹簧钢膜21的上表面进行了抛光处理，在弹簧钢膜21滑道的一端连接有第二卷轴22，第二卷轴22的一端连接有第二伺服电机23。弹簧钢膜具有优良的柔性，便于弹簧钢膜的布放和卷收；弹簧钢膜表面进行了抛光，减少了使用过程中与无人艇之间的摩擦阻力；采用含铬合金的弹簧钢膜使弹簧钢膜具有优良的耐磨性能。
本实施例中优选的方式为，所述气阀上设置有气阀开关，所述气泵为双向气泵。
本实施例中优选的方式为，使用双向气泵可以实现为气囊充气和抽气的双重功能，加快了气囊充放气的效率。
本实施例中优选的方式为，所述气囊采用涤纶与热塑性聚氨酯弹性体橡胶复合面料或镀有聚氯乙烯薄膜的尼龙面料制成。保证了气囊的强度，也提高了滑道的光滑度。
本实施例中优选的方式为，所述铅球和横杆均采用聚四氟乙烯或聚醚醚酮镀膜，防止海水腐蚀。
无人艇的布放工作原理：将气囊4第一过渡区9覆盖住母船1的船舷，并固定在母船1上；打开气囊4的气阀6，通过控制台2启动气泵5正转，气泵5从气阀6为气囊4充气直至气囊完全展开并放置在海面上，关闭气泵5和气阀6；将弹簧钢膜21带有第二卷轴22的一端固定在母船1上，通过控制台2启动第二伺服电机23带动第二卷轴22将弹簧钢膜21缓慢铺放在气囊4的滑道7上面；将无人艇17放置在第一过渡区9上面的弹簧钢膜21上，通过控制台2启动无人艇17上第一驱动电机和第二驱动电机，横杆14扬起，将卷扬机3绳索自由端连接的铅球13放至在无人艇17尾部横杆14的下面，通过控制台2关闭无人艇17上第一驱动电机和第二驱动电机，横杆14落下至卡槽内并被偏心轮卡住；通过控制台2启动卷扬机3将无人艇17从弹簧钢膜21上面表缓慢滑向第二过渡区10；通过控制台2启动无人艇17上第一驱动电机和第二驱动电机，横杆14扬起，通过控制台2关闭无人艇17上第一驱动电机和第二驱动电机，横杆14落下至卡槽内并被偏心轮卡住，无人艇14驶向海面，完成无人艇的布放工作。
无人艇的回收工作原理：将无人艇17的尾部朝向气囊4的第二过渡区10；通过控制台2启动无人艇17上第一驱动电机和第二驱动电机，横杆14扬起，通过控制台2启动卷扬机3将卷扬机绳索自由端连接的实心铅球13滑至无人艇17尾部横杆14的下面，通过控制台2关闭无人艇17上第一驱动电机和第二驱动电机，横杆14落下至卡槽内并被偏心轮卡住；启动卷扬机3将无人艇17从弹簧钢膜21上表面缓慢拉至第一过渡区9；通过控制台2启动无人艇17上第一驱动电机和第二驱动电机，横杆14扬起，将实心铅球13取出，通过控制台2关闭无人艇17上第一驱动电机和第二驱动电机，横杆14落下至卡槽内并被偏心轮卡住，将无人艇17运输至指定存储室存放；通过控制台2启动第二伺服电机23带动第二卷轴22将弹簧钢膜21卷收，放置指定存储室存放；通过控制台2启动气泵5反转，将气囊4内部的气体完全抽出；启动第一伺服电机12带动第一卷轴11将气囊4进行卷收，气囊4卷收完毕，放置指定存储室存放，完成无人艇17的回收工作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种无人艇收放系统，包括母船，母船上设置有控制台、卷扬机、充气后呈滑梯式的气囊和气泵，所述气囊上设置有气阀和滑道，气阀的一端与气囊连接另一端与气泵连接，卷扬机绳索的自由端设置有连接件，无人艇上设置有与连接件配合的连接机构，其特征在于，所述连接件为一实心铅球，所述连接机构为设置在无人艇尾部的横杆，在船舷的一侧设置有第一驱动电机，横杆的一端与第一驱动电机连接，在船舷的另一侧对应设置有卡槽，卡槽上面安装有偏心轮，偏心轮连接有第二驱动电机，在横杆中间朝向艇仓的一侧设置有与实心铅球相匹配的凹槽。
2.如权利要求1所述的一种无人艇收放系统，其特征在于：所述气囊为直角形的三棱柱体结构，所述滑道设置在直角形三棱柱体的斜面一侧，在直角形三棱柱体斜面一侧的两边沿滑道方向设置有与气囊一体的充气式挡板。
3.如权利要求2所述的一种无人艇收放系统，其特征在于：在所述气囊内壁的各面分别固定连接有尼龙网面，各尼龙网面之间连接有尼龙绳。
4.如权利要求1所述的一种无人艇收放系统，其特征在于：在所述气囊滑道的一端设置有第一过渡区，第一过渡区的尾端连接有空心结构的第一卷轴；在所述滑道的另一端设置有第二过渡区。
5.如权利要求4所述的一种无人艇收放系统，其特征在于：所述第一卷轴的一端连接有第一伺服电机，第一卷轴的另一端设有气孔，第一卷轴上还设置有气阀孔，所述气阀穿过气阀孔伸向第一卷轴内部，气管穿过空心结构的第一卷轴，气管的一端与气泵连接，气管的另一端与气阀连接。
6.如权利要求1所述的一种无人艇收放系统，其特征在于：所述气阀上设置有气阀开关，所述气泵为双向气泵。
7.如权利要求1所述的一种无人艇收放系统，其特征在于：所述第二过渡区设置为层状结构，在各层分别设置有气路开关，各层端部的斜面一侧构成第二过渡区的延伸部。
8.如权利要求7所述的一种无人艇收放系统，其特征在于：在所述气囊的上表面铺设一张与滑道尺寸相同的含铬合金弹簧钢膜，弹簧钢膜的上表面进行了抛光处理，在弹簧钢膜滑道的一端连接有第二卷轴，第二卷轴的一端连接有第二伺服电机。
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