CN111232133A - 一种喇叭口导向的auv回收与释放装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种喇叭口导向的AUV回收与释放装置，由喇叭口导向缓冲模块、夹紧模块、丝杠模块和控制系统模块组成。将小型AUV的回收、夹紧固定和释放操作集中在一个装置内，同时避免使用了复杂的机械传动机构，使得装置整体上的结构更加简单，制造和安装更加方便，也降低了成本。喇叭导向口结合柔性缓冲导向滚轮，可增强传统单装置的作用，在将AUV引导至回收装置内部后，还可以进一步增加AUV的同轴度，也起到了减震缓冲的效果，降低了对AUV操纵性的要求。中部夹紧装置可固定回收完毕的AUV，导向固定环可在回收的过程中增加AUV的同轴度，同时由于导向固定环的直径较大，不会对AUV壳体上的传感器和摄影设备造成损坏，安全可靠。

Description

一种喇叭口导向的AUV回收与释放装置

技术领域

本发明属于小型回转体型AUV的回收与释放装置，涉及一种喇叭口导向的AUV回收与释放装置，具体地说，基于喇叭口导向、减震滚轮定位以及简易机械结构夹紧固定。

背景技术

随着人类社会不断向前发展，物质文明将伴随着精神文明逐渐向更高层次推进，而作为生命之源的海洋，将进一步得到更充分的开发与利用。目前世界各国都十分重视海洋资源的价值，都在发展着各自的和海洋资源开发利用相关的技术，竞争十分激烈。和陆地上的资源开发利用相似，总是需要一些起探测、运输作用的机器完成先导工作，那么在海洋中，应用于不同行业的类似机器就是水下航行器。目前，探索工作已向深海延伸，相关技术也更加智能化、自动化，所以科技工作者开始致力于无人水下航行器(UnmannedUnderwaterVehicle,UUV)技术的研究和应用。UUV可分为有缆水下航行器(RemoteOperatedVehicle,ROV)和自主式水下航行器(AutonomousUnderwaterVehicle,AUV),目前已有很多不同种类的无人水下航行器应用到军事海洋技术、海洋科学技术考察、海底勘探、管路检修、海底打捞、油田勘探等多个工作领域。

AUV能够自主完成一定距离的水下航行，因此它本身也是一个有机系统。同时由于需要补充能量、读取信息和维护保障，AUV需要在完成阶段工作后及时回收到水下潜艇或水面的母舰，所以AUV的回收及回收后的释放等一系列理论和技术就显得尤为重要。随着科学技术的进步，AUV的回收与释放技术也在不断发展和革新，通常情况下AUV的回收分为水面回收和水下回收两种，着重发展水下回收技术。而水下回收方式主要有水下对接回收方式、水下驮带回收方式以及鱼雷管回收方式，不同的回收方法具有不同的特点。由于目前AUV的回收存在流体干扰问题、操纵性能及控制问题和导航定位问题，许多回收方式都不能十全十美。鉴于AUV回收与释放装置的系统性与复杂性，本发明旨在提供一种相对更加简易和高效的回收方式。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种喇叭口导向的AUV回收与释放装置，采用传统的喇叭口导向罩对AUV进行导向，同时还在装置的头部设置柔性减震滚动轮，避免AUV在回收初始阶段与回收装置内壁发生较剧烈的碰撞，实现了AUV的柔性对接，降低了对AUV的操纵性要求。另外采用简易的丝杠机构，将电动机的转动转换为夹紧件的径向平动，配合电气控制系统实现AUV回收后的固定，是水下回收、释放小型回转体型AUV的一种可行方案。

技术方案

一种喇叭口导向的AUV回收与释放装置，其特征在于包括控制系统电气盒1、限位开关2、丝杠电机3、丝杆4、夹紧件5、导向固定环6、连接柱7、主壳体8、喇叭口导向罩9和柔性缓冲导向滚轮10；主壳体8前端的圆环上设有喇叭口导向罩9，圆环内测的圆周上设有柔性缓冲导向滚轮10；主壳体8的尾端设有控制系统电气单元1，电气单元1的盒盖的平面上设有限位开关2，提供电气单元1的限位信号；主壳体8的中部设有圆环盒，盒内设有多个丝杠电机3，对应丝杠电机3圆环盒的内测位置设有多个凹槽，凹槽内设有丝杆4，丝杆4上螺纹连接夹紧件5的夹紧横杆12中部的螺纹孔13，丝杆4的一端与丝杠电机3连接，另一端通过连接柱7与导向固定环6固连；所述夹紧件5的两端设有夹紧套11。

所述多个丝杠电机3和多个凹槽均匀分布与圆环盒上。

所述多个丝杠电机3和多个凹槽为三个。

所述导向固定环6采用弹性的塑胶制成。

所述夹紧横杆12和夹紧套11采用低碳合金钢一体成型。

有益效果

本发明提出的一种喇叭口导向的AUV回收与释放装置，小型AUV的回收、夹紧固定和释放操作集中在一个装置内，同时避免使用了复杂的机械传动机构，使得装置整体上的结构更加简单，制造和安装更加方便，也降低了成本。喇叭导向口结合柔性缓冲导向滚轮，可增强传统单装置的作用，在将AUV引导至回收装置内部后，还可以进一步增加AUV的同轴度，也起到了减震缓冲的效果，降低了对AUV操纵性的要求。中部夹紧装置可固定回收完毕的AUV，导向固定环可在回收的过程中增加AUV的同轴度，同时由于导向固定环的直径较大，不会对AUV壳体上的传感器和摄影设备造成损坏，安全可靠。

附图说明

图1所示为回收与释放AUV装置的内部结构示意图；

图2a所示为回收与释放AUV装置工作过程1示意图；

图2b所示为回收与释放AUV装置工作过程2示意图；

图2c所示为回收与释放AUV装置工作过程3示意图；

图3所示为回收与释放AUV装置夹紧件结构示意图；

图4所示为回收与释放AUV装置丝杠与导向环结构示意图；

图5所示为回收与释放AUV装置回收完毕后的全剖视图。

图中：1-控制系统单元；2-限位开关；3-丝杠电机；4-丝杆；5-夹紧件；6-导向固定环；7-连接柱；8-主壳体；9-喇叭口导向罩；10-柔性缓冲导向滚轮；11-夹紧套；12-夹紧横杆；13-螺纹孔。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

本装置实施例由喇叭口导向缓冲模块、夹紧模块、丝杠模块和控制系统模块组成。

其中喇叭口导向缓冲模块由喇叭口导向罩9、柔性缓冲导向滚轮10组成。喇叭口导向罩9的尾部与回收装置主壳体8之间采用环焊的方式连接，强度可靠，外观美观。另外喇叭口导向罩9采用双层结构，外层为钢制圆锥面壳体，内壁为一层特制的具有一定弹性的柔性塑胶，可在AUV回收初始阶段与AUV的头部发生碰撞，起到给AUV导向的作用。安装在主壳体8头部内的柔性缓冲导向滚轮10由同样的材料制成，靠近喇叭口导向罩9一侧的滚动轮的直径稍大，内侧的滚动轮直径稍小，并沿主壳体8的周向阵列分布，可在AUV进入回收装置后起到缓冲减震的作用。

夹紧模块由夹紧件5、连接柱7和导向固定环6组成。其中夹紧件5由夹紧套11、夹紧横杆12和螺纹孔13组成。夹紧件5的夹紧套11的直柱部分连接夹紧横杆12和夹紧套11的弯曲部分，直柱部分为刚性材料，弯曲部分为具有一定弹性的橡胶材料。连接柱7将导向固定环6连接在丝杆4的底部，起到固定作用，另外导向固定环6由具有一定弹性的塑胶制成。

丝杠模块由丝杠电机3和丝杆4组成。丝杠电机3内部包含驱动丝杆4作旋转运动的电机和传动部件，还有接受控制系统模块传来的控制信号的控制器。丝杆4的旋转运动可转换为夹紧件5的上下平动，并且夹紧模块的夹紧套11的弯曲部分在接触到AUV后，由于丝杆受到的转动力矩增大，丝杆会在短时延时后停止转动，达到夹紧下限位。

控制系统模块由控制系统单元1和限位开关2组成，AUV在接触到限位开关2之后，推动限位开关2向前运动，触发控制系统单元1工作，即可发出控制信号控制夹紧模块执行动作。

具体实施例见附图：

图1所示为回收与释放AUV装置的结构示意图，可见本装置的主要结构类型为回转体型，并且整个装置涉及到的零部件较少，原理简单，执行效率高，易用性好，耐久度高。

图2所示为回收与释放AUV装置的三个工作过程示意图，分别对应AUV回收前、中、后三个阶段。图2a中，AUV发出准备回收的信号，回收装置的控制系统模块接受到回收信号后将检查丝杠模块是否复位，即夹紧件5的夹紧横杆12是否停在最高位置，若没有，则控制系统模块发出信号驱动丝杠模块的电机启动将夹紧件5复位。这个过程称为AUV回收的准备工作。

图2b中，AUV经过喇叭口导向罩9的导向后，进入回收装置的主体前端，并且再次经过柔性缓冲导向滚轮10，进入回收装置的内部。AUV头部进入导向固定环6，接下来继续向前运动，直至AUV头部接近限位开关2。

图2c中，AUV头部将限位开关2推至控制系统单元1的内部，一定位置时触发控制系统模块启动。此时控制系统模块发出AUV夹紧信号，丝杠电气部分3随即接受到此信号，即刻驱动电机执行正向旋转动作，使得丝杆4正向旋转，带动夹紧件5的夹紧横杆12和夹紧套11向AUV的径向运动。随着时间的积累，夹紧套11的弯曲部分最终会接触到AUV的壳体，此时丝杆4的转动力矩增大，增大到一定程度时电机即停止正向旋转，夹紧件5即可快速停在夹紧的位置。至此完成AUV回收后的夹紧工作。

图3是夹紧件5的结构示意图。其由夹紧套11、夹紧横杆12和螺纹孔13组成。夹紧横杆12和夹紧套11采用低碳合金钢一体成型，另外在夹紧套11的弯曲部分的内壁装有一层柔性塑胶，用于减缓夹紧AUV过程中与AUV壳体之间的摩擦与碰撞。

图4是丝杆和导向环的局部放大图，各部分的名称和作用已在前面叙述详尽，此处不再赘述。

图5是AUV回收完毕后的全剖视图，可以从图中看出各部分的位置关系。

AUV在回收完毕后，即可被AUV运载体运载到其他地点再次执行任务，同时也能与母机进行数据交换和能源补给。如果AUV要执行释放操作，也可通过本装置快速完成。过程简述如下：AUV向控制系统模块发出释放请求信号，控制系统模块接收到信号之后，向丝杠模块电气部分3发出释放夹紧装置的信号，驱动丝杆4转动的电机反转，夹紧件5的夹紧套11脱离AUV的壳体，待夹紧件5反方向运动到一定位置时，丝杠4受到的阻力矩增加，电机即刻停止反向旋转，夹紧件5即停止反向运动，至此夹紧装置的释放操作完成。此时丝杠模块电气部分3向控制系统模块1发出释放准备信号，控制系统接受到此信号后向AUV发出释放信号，AUV自航进行释放。

Claims (5)

1.一种喇叭口导向的AUV回收与释放装置，其特征在于包括控制系统电气盒(1)、限位开关(2)、丝杠电机(3)、丝杆(4)、夹紧件(5)、导向固定环(6)、连接柱(7)、主壳体(8)、喇叭口导向罩(9)和柔性缓冲导向滚轮(10)；主壳体(8)前端的圆环上设有喇叭口导向罩(9)，圆环内测的圆周上设有柔性缓冲导向滚轮(10)；主壳体(8)的尾端设有控制系统电气单元(1)，电气单元(1)的盒盖的平面上设有限位开关(2)，提供电气单元(1)的限位信号；主壳体(8)的中部设有圆环盒，盒内设有多个丝杠电机(3)，对应丝杠电机(3)圆环盒的内测位置设有多个凹槽，凹槽内设有丝杆(4)，丝杆(4)上螺纹连接夹紧件(5)的夹紧横杆(12)中部的螺纹孔(13)，丝杆(4)的一端与丝杠电机(3)连接，另一端通过连接柱(7)与导向固定环(6)固连；所述夹紧件(5)的两端设有夹紧套(11)。

2.根据权利要求1所述喇叭口导向的AUV回收与释放装置，其特征在于：所述多个丝杠电机(3)和多个凹槽均匀分布与圆环盒上。

3.根据权利要求1或2所述喇叭口导向的AUV回收与释放装置，其特征在于：所述多个丝杠电机(3)和多个凹槽为三个。

4.根据权利要求1所述喇叭口导向的AUV回收与释放装置，其特征在于：所述导向固定环(6)采用弹性的塑胶制成。

5.根据权利要求1所述喇叭口导向的AUV回收与释放装置，其特征在于：所述夹紧横杆(12)和夹紧套(11)采用低碳合金钢一体成型。

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