CN108974291A - 全海深着陆车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及全海深探测装备技术领域，具体地说是一种全海深着陆车，包括车框架和履带轮系统，两个履带轮系统分设于车框架两侧，且车框架内设有驱动履带轮系统的驱动装置，在车框架内的前部设有一级压载组件，在车框架后端设有二级压载组件，一级压载组件包括一级电磁铁和一级压载铁，且车体海底着陆时一级电磁铁抛弃一级压载铁，二级压载组件包括二级电磁铁和二级压载铁，且车体开始上浮时二级电磁铁抛弃二级压载铁，车框架上侧设有浮力材，且在浮力材中部设有起吊组件，起吊组件设有推进器，且车体海底着陆或上浮时，所述推进器启动。本发明能够在海底移动完成科学考察，对海底复杂作业环境具有较强适应性，同时开创了一种海底着陆装备的新模式。
Description
技术领域
本发明涉及全海深探测装备技术领域，具体地说是一种全海深着陆车。
背景技术
自20世纪以来，各国科研人员将研究目光投向人类未知领域，并不断向极限发出挑战，比如利用太空探测车、极地科考车和滩涂履带车一步步揭开世界神秘的面纱。而对于海洋科学考察领域来说，目前普遍采用的工具主要为无人潜水器、载人潜水器等装置，这些装置有以下几个缺点：容易丢失、成本高、安全性低、作业能力弱等。另外对于现有的海底探测装备来说，着陆式移动探测装备还仅仅停留在相对较浅的海域，没有针对深海域进行研制，而涉及到深海区域的着陆器只能完成定点式的简单作业，无法完成移动式复杂科考任务。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全海深着陆车，能够在海底多自由度环境下控制移动完成科学考察，对海底复杂作业环境具有较强适应性，同时开创了一种海底着陆装备的新模式。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种全海深着陆车，包括车框架和履带轮系统，两个履带轮系统分设于车框架两侧，且所述车框架内设有驱动所述履带轮系统的驱动装置，在所述车框架内的前部设有一级压载组件，在所述车框架后端设有二级压载组件，所述一级压载组件包括一级电磁铁和一级压载铁，且车体海底着陆时一级电磁铁抛弃一级压载铁，所述二级压载组件包括二级电磁铁和二级压载铁，且车体由海底开始上浮时二级电磁铁抛弃二级压载铁，所述车框架上侧设有浮力材，且在浮力材中部设有与车框架相连的起吊组件，所述起吊组件设有推进器，且车体海底着陆或上浮时，所述推进器启动。
所述履带轮系统包括驱动轮、支重轮、托链轮、转向轮、支撑板和履带，所述支撑板一端与所述驱动轮相连，另一端设有所述转向轮，所述支撑板下侧设有一排支重轮，所述支撑板上侧设有一排托链轮，履带包裹在所述驱动轮、托链轮、转向轮及支重轮外侧，所述驱动轮通过所述驱动装置驱动转动。
所述支撑板下侧设有多个支重轮支架，所述支重轮支架呈倒置的V型，且上侧尖端与所述支撑板相连，下端两侧分别与一个支重轮相连，另外在所述支撑板设有转向轮一端设有减震弹簧。
所述车框架前端设有采样篮和机械手，所述浮力材前端设有车头架，所述车头架上设有包括照明灯和摄像头的灯摄系统。
所述车框架内部设有多个电子部件，所述多个电子部件包括CTD传感器、高度计、电子舱、电池和驱动器。
所述浮力材上侧设有超短基线定位装置，所述浮力材后端设有车尾架，所述车尾架上设有频闪灯、旗标、光纤接口、铱星信标以及包括照明灯和摄像头的灯摄系统。
所述起吊组件包括吊钩、起吊支架、推进器和推进器支架，所述起吊支架与所述车框架固连，吊钩设置于所述起吊支架上，且所述吊钩穿过所述浮力材，所述起吊支架下侧与推进器支架固连，所述推进器安装在推进器支架上。
本发明的优点与积极效果为：
1、本发明能够在海底多自由度控制移动完成科学考察，对海底复杂作业环境具有较强适应性，并采用一级压载铁和二级压载铁的精确配比释放，实现车体无动力下潜及上浮运动，节省了动力能源，并采用推进器作为应急缓冲装置，在着陆过程提供适当缓冲力，使得着陆更安全，在初始上浮过程中提供额外上浮动力，提高上浮成功率，开创了一种海底着陆装备的新模式。
2、本发明采用履带式移动底盘结构，充分发挥履带底盘接地比大、通过性强的特点，其稳定的底盘结构符合全海深海底复杂环境的作业要求，同时其较低的重心位置，能够为全海深着陆车提供更强的作业能力，另外本发明的履带轮系统设计有V型的支重轮支架和减震弹簧，能够大幅缓解复杂海底地形对车体的冲击破坏，提高了全海深着陆车的环境适应能力和通过性。
3、本发明具有一套完整的作业工具，其中机械手和采样篮之间相互配合，能够实现对海底物体的作业和采集，大大提高科考效率和数据搜集效率，具有一套完整的数据测量、存储和传输系统，并且本发明采用CTD传感器、电子舱和光纤接口，能够对海底盐度、温度和深度等数据进行测量、存储并实时传回母船。
4、本发明搭载超短基线定位装置，能让科考人员清晰掌握全海深着陆车具体着陆点，并采用铱星信标、旗标和LED频闪灯作为水面搜寻定位系统，通过铱星信标发送位置信息确定全海深着陆车浮出水面的位置，并结合旗标、LED频闪灯在白天和黑夜的位置提示作用，保证车体搜寻和顺利回收，减少科研过程中的经费损失。
5、本发明能够完成两种方式海底作业运行模式，即：手动操控模式和自动控制模式。全海深着陆车可根据操作人员的控制命令完成一系列科考任，也可以根据开发人员设定程序，在海底进行科考任务，且在不依赖光纤通信的情况下仍可以进行自主应急抛载，以应对海底环境的突发状况。
附图说明
图1为本发明的立体示意图，
图2为图1中的车框架内部结构示意图，
图3为图1中的履带轮系统示意图，
图4为图1中的灯摄系统示意图，
图5为图1中的起吊组件示意图，
图6为本发明的作业流程示意图。
其中，1为起吊组件，2为浮力材，3为灯摄系统，4为车头架，5为采样篮，6为机械手，7为履带轮系统，8为频闪灯，9为旗标，10为光纤接口，11为铱星信标，12为车尾架，13为车框架，14为超短基线定位装置，15为CTD传感器，16为高度计，17为一级压载铁，18为减速器，19为联轴器，20为二级电磁铁，21为二级电磁铁支架，22为二级压载铁，23为电机，24为驱动器，25为电子舱，26为一级电磁铁支架，27为一级电磁铁，28为电池，29为转向轮，30为减震弹簧，31为支重轮支架，32为支重轮，33为驱动轮，34为驱动轮支架，35为支撑板，36为托链轮，37为螺栓，38为履带，39为照明灯，40为摄像头，41为平板固定架，42为起吊支架，43为推进器，44为推进器支架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～6所示，本发明包括车框架13和履带轮系统7，两个履带轮系统7分设于车框架13两侧，如图2所示，所述车框架13内设有两个驱动装置分别驱动两侧的履带轮系统7行走，本实施例中，所述驱动装置包括相连的电机23和减速机18，所述减速机18的输出轴通过联轴器19与对应的履带轮系统7连接，另外在所述车框架13内设有一级压载组件、二级压载组件和多个电子部件，所述一级压载组件设置于车框架13前部，所述二级压载组件设置于车框架13后端，所述一级压载组件包括一级电磁铁27和一级压载铁17，且车体海底着陆时一级电磁铁27抛弃一级压载铁17，所述二级压载组件包括二级电磁铁20和二级压载铁22，且车体上浮时二级电磁铁20抛弃二级压载铁22，所述车框架13上侧设有浮力材2，且在浮力材2中部设有与车框架13相连的起吊组件1，如图5所示，所述起吊组件1下端设有推进器43，且车体海底着陆或上浮时，所述推进器43启动。
如图1～2所示，所述车框架13前端设有采样篮5和机械手6，所述机械手6用于完成海底采样并将样品放入所述采样篮5中，在所述浮力材2前端设有车头架4、后端设有车尾架12，且所述车头架4和车尾架12上均设有灯摄系统3，如图4所示，所述灯摄系统3包括照明灯39、摄像头40和平板固定架41，所述平板固定架41安装于所述车头架4或车尾架12上，照明灯39和摄像头40安装于所述平板固定架41上。所述机械手6、照明灯39和摄像头40均为本领域公知技术。
如图2所示，所述车框架13内部设有多个电子部件，所述多个电子部件包括CTD传感器15、高度计16、电子舱25、电池28和驱动器24，所述CTD传感器15、高度计16和电池28设置于车框架13前部，所述电子舱25设置于车框架13中部偏后位置，控制单元和各种检测模块设置于所述电子舱25内，电池28为各个电子部件以及所述驱动装置、一级电磁铁27、二级电磁铁20供电。所述CTD传感器15、高度计16、电子舱25为、电池28和驱动器24均为本领域公知技术。
如图1所示，所述浮力材2前部上侧设有超短基线定位装置14，所述浮力材2后端上侧的车尾架12上除所述灯摄系统3外还设有频闪灯8、旗标9、光纤接口10和铱星信标11，所述超短基线定位装置14、频闪灯8、旗标9、光纤接口10和铱星信标11均为本领域公知技术。
如图3所示，所述履带轮系统7包括驱动轮33、支重轮32、托链轮36、转向轮29、支撑板35和履带38，所述支撑板35一端通过驱动轮支架34与所述驱动轮33轮轴相连，另一端设有所述转向轮29，所述支撑板35下侧设有一排支重轮32，且所述支撑板35下侧设有多个支重轮支架31分别与对应支重轮32相连，所述支撑板35上侧设有一排托链轮36，履带38包裹在所述驱动轮33、托链轮36、转向轮29以及支重轮32外侧，在所述支撑板35外侧设有用于与车框架13连接的螺栓37，所述驱动轮33即通过车框架13内对应的驱动装置驱动转动。
所述支重轮支架31呈倒置的V型，且上侧尖端与所述支撑板35相连，下端两侧分别与一个支重轮32的轮轴相连，另外在所述支撑板35设有转向轮29一端还设有减震弹簧30起到缓冲减震作用，所述转向轮29轮轴通过一连接板与相邻的支重轮32轮轴相连，所述减震弹簧30上端与所述支撑板35相连，下端与所述连接板相连。
如图5所示，所述起吊组件1包括吊钩、起吊支架42、推进器43和推进器支架44，所述起吊支架42与所述车框架13固连，吊钩设置于所述起吊支架42上，且所述吊钩穿过所述浮力材2，所述起吊支架42下侧与推进器支架44固连，所述推进器43安装在推进器支架44上。所述推进器43为市购产品。
如图2所示，所述一级压载组件设有一级电磁铁支架26，所述一级电磁铁支架26上端与车框架13固连，下端与所述一级电磁铁27固连，所述二级压载组件设有二级电磁铁支架21，所述二级电磁铁支架21上端与车框架13固连，下端与所述二级电磁铁20固连，在着陆车着陆作业之前，所述一级电磁铁27通过自身吸力吸附住所述一级压载铁17，所述二级电磁铁20通过自身吸力吸附住所述二级压载铁22。
本发明的工作原理为：
如图6所示，本发明工作时，首先操作人员通过母船上的布放系统，将本发明车体放在海面上，车体在自身重力的作用下将快速无动力下潜，在整个下潜过程中，高度计16将采集的高度数据传送给控制单元，当本发明接近海底地面一定高度时，控制单元发送信号控制一级电磁铁27动作抛弃一级压载铁17，车体自身的负浮力减少，缓慢完成着陆。
另外当在下潜着陆过程中，为保证车体安全稳定着陆，在一级电磁铁27抛弃一级压载铁17之后，控制单元控制启动起吊组件1下端的推进器43，推进器43产生向上的反推力，使车体减速下潜，进一步保证车体缓冲着陆。
当本发明在海底工作时，母船上的操作人员可以通过微细光纤操控车体进行运动，完成一系列的科学考察探测和采样任务，另外本发明也具有自动控制功能，即本发明可按根据研发人员设定的程序自主规划海底运行路径并且完成科考任务，这也使得在微细光纤出现故障的情况下，本发明仍然可以完成作业使命。
本发明在车体前端车头架4和后端车尾架12上均设有包括照明灯39和摄像头40的灯摄系统3，本发明在海底工作时可实时回传海底视频，操作人员可根据传回的海底视频信息操作本发明进行海底采样和避障，完成特定的科考任务。
当本发明完成海底作业时，控制单元控制二级电磁铁20动作抛弃二级压载铁22，所述二级电磁铁20与车框架13尾部横梁连接，释放二级压载铁22可以增大车体自身正浮力，此时车体尾部先翘起，并以较快的速度无动力上浮至水面。
另外在车体上浮初期，也即二级电磁铁20释放二级压载铁22之后，如果上浮动力不能克服黏土的粘附力，控制单元启动起吊组件1下端的推进器43进行助力上浮，保证车体在推进器43的反向作用力下成功离开海底上浮。
当本发明露出水面之后，科考母船上的操作人员通过搜寻铱星信标11发送的地理位置信息，确定车体浮出水面的位置，并结合频闪灯8和旗标9的醒目示位功能，快速接近并回收全海深着陆车。
当科考人员成功搜寻到浮出海面的本发明后，通过科考母船上的回收系统完成回收。
Claims (7)
1.一种全海深着陆车，其特征在于：包括车框架(13)和履带轮系统(7)，两个履带轮系统(7)分设于车框架(13)两侧，且所述车框架(13)内设有驱动所述履带轮系统(7)的驱动装置，在所述车框架(13)内的前部设有一级压载组件，在所述车框架(13)后端设有二级压载组件，所述一级压载组件包括一级电磁铁(27)和一级压载铁(17)，且车体海底着陆时一级电磁铁(27)抛弃一级压载铁(17)，所述二级压载组件包括二级电磁铁(20)和二级压载铁(22)，且车体由海底开始上浮时二级电磁铁(20)抛弃二级压载铁(22)，所述车框架(13)上侧设有浮力材(2)，且在浮力材(2)中部设有与车框架(13)相连的起吊组件(1)，所述起吊组件(1)设有推进器(43)，且车体海底着陆或上浮时，所述推进器(43)启动。
2.根据权利要求1所述的全海深着陆车，其特征在于：所述履带轮系统(7)包括驱动轮(33)、支重轮(32)、托链轮(36)、转向轮(29)、支撑板(35)和履带(38)，所述支撑板(35)一端与所述驱动轮(33)相连，另一端设有所述转向轮(29)，所述支撑板(35)下侧设有一排支重轮(32)，所述支撑板(35)上侧设有一排托链轮(36)，履带(38)包裹在所述驱动轮(33)、托链轮(36)、转向轮(29)及支重轮(32)外侧，所述驱动轮(33)通过所述驱动装置驱动转动。
3.根据权利要求2所述的全海深着陆车，其特征在于：所述支撑板(35)下侧设有多个支重轮支架(31)，所述支重轮支架(31)呈倒置的V型，且上侧尖端与所述支撑板(35)相连，下端两侧分别与一个支重轮(32)相连，另外在所述支撑板(35)设有转向轮(29)一端设有减震弹簧(30)。
4.根据权利要求1所述的全海深着陆车，其特征在于：所述车框架(13)前端设有采样篮(5)和机械手(6)，所述浮力材(2)前端设有车头架(4)，所述车头架(4)上设有包括照明灯(39)和摄像头(40)的灯摄系统(3)。
5.根据权利要求1所述的全海深着陆车，其特征在于：所述车框架(13)内部设有多个电子部件，所述多个电子部件包括CTD传感器(15)、高度计(16)、电子舱(25)、电池(28)和驱动器(24)。
6.根据权利要求1所述的全海深着陆车，其特征在于：所述浮力材(2)上侧设有超短基线定位装置(14)，所述浮力材(2)后端设有车尾架(12)，所述车尾架(12)上设有频闪灯(8)、旗标(9)、光纤接口(10)、铱星信标(11)以及包括照明灯(39)和摄像头(40)的灯摄系统(3)。
7.根据权利要求1所述的全海深着陆车，其特征在于：所述起吊组件(1)包括吊钩、起吊支架(42)、推进器(43)和推进器支架(44)，所述起吊支架(42)与所述车框架(13)固连，吊钩设置于所述起吊支架(42)上，且所述吊钩穿过所述浮力材(2)，所述起吊支架(42)下侧与推进器支架(44)固连，所述推进器(43)安装在推进器支架(44)上。
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