CN111252210A - 无人船辅助入水回收装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人船辅助入水回收装置及方法，包括双联四杆机构、伸缩架、底架、底板、托架、水平导轨、旋转支腿、滑板车、两个滑轮组、限位组件和控制组件，双联四杆机构、两组伸缩架与底板共同组成一个新四杆机构，底板始终与水平导轨平行，托架顶部尺寸与水平导轨尺寸一致，托架第一端设有封板，第二端设有限位组件，在入水及回收过程中，能限制滑板车移动；水平导轨的底部连接有第一滑轮组，能驱动伸缩架伸缩，左侧水平导轨连接有第二滑轮组，与滑板车相连。该装置适用于不同角度的岸坡，能实现多种型号无人船的入水及回收，入水和回收过程可控可调，并能调节无人船的出入水角度，具有便捷高效，成本低，易拆装收纳，便于车载运输等优点。

Description

无人船辅助入水回收装置及方法

技术领域

本发明涉及船配技术领域，特别涉及一种无人船辅助入水回收装置及方法。

背景技术

无人船是一种依靠自身携带的能源进行自主航行的水面平台，其体量小、吃水浅、机动灵活，可以替代工作人员从事水上作业，广泛应用于水质监测、科研调查、环境保护、自主巡航等领域，多在湖泊、河流、水库中使用。

现有船体入水装置多针对于大型船体，如在码头建设船台、船坞、滑道等设施，实现入水、回收、修理等工作，不适用于小型无人船，一方面，湖泊或河流或水库不便于建设小型船坞，另一方面，建设成本高，且位置固定；此外，也有通过母船辅助无人船下水及回收的，一方面，母船体积更大投资更高，另一方面，对于城市内河等，母船不允许也无法使用，使用便利性差。

无人船巡航能力不如大型船舶，机动性与灵活性要求更高，如果能结合使用目的，实现在较大活动区域内随机下水，则具有重要意义和实用价值。

发明内容

为解决以上难题，本发明提供一种无人船辅助入水回收装置及方法，能在垂直岸坡、倾斜岸坡等各种工况下，实现无人船的入水及回收，同时便于收纳，并能满足无人船的入水角度调节。

本发明的技术方案为：一种无人船辅助入水回收装置，其包括双联四杆机构、伸缩架、底架、底板、托架、水平导轨、旋转支腿、滑板车、第一滑轮组、第二滑轮组、限位组件、电动缸和控制组件，所述双联四杆机构包括平面四杆、光轴和方轴，平面四杆向上与右侧水平导轨的中部相固连，两个四杆机构间通过光轴和方轴进行连接，所述双联四杆机构通过方轴与所述伸缩架相连，所述伸缩架能相对方轴滑动，所述电动缸的两端分别与光轴、方轴相连；所述伸缩架包括X形架和转接杆，X形架的两端通过转接杆与所述双联四杆机构、所述底架相连，所述底架包括长连杆和方轴，连杆与所述底板固连，所述双联四杆机构、两组伸缩架与所述底板共同组成一个新四杆机构；所述底板与所述托架固连，所述托架顶部的滑槽与所述水平导轨的滑槽尺寸相同，其顶部第一端设有封板，顶部第二端设有所述限位组件；所述限位组件包括板簧、限位板和顶板，所述板簧与所述限位板相连，所述板簧安装于所述托架顶部第二端，所述顶板安装于右侧水平导轨的第一端；所述水平导轨第一端的底部设有方槽，右侧水平导轨的第二端与所述旋转支腿进行转动连接，右侧水平导轨的底部连接有所述第一滑轮组，左侧水平导轨的第一端连接有所述第二滑轮组。

优选地，所述的无人船辅助入水回收装置，所述第一滑轮组包括电机、第一基座、第一转轴、第一滑轮和第一绳索，第一基座与右侧水平导轨的侧面相连，电机、第一转轴、第一滑轮依次同轴线相固连，第一绳索的两端分别与第一滑轮、右侧伸缩架的底部长销轴相连；所述第二滑轮组包括第二基座、第二转轴、第二滑轮和第二绳索，第二基座与左侧水平导轨相连，第二转轴、第二滑轮相连，第二绳索的两端分别与第二滑轮、滑板车相连，滑板车能沿水平导轨移动，滑板车上表面设有防滑垫。

优选地，所述水平导轨的侧面设有连接孔，相邻水平导轨间通过导轨连接块相连，当所述电动缸伸缩长度最短且所述第一绳索伸缩长度最短时，所述托架的滑道与所述水平导轨的滑道位于同一水平面。

优选地，所述平面四杆包括长连杆、短连杆和转轴，长连杆与转轴固连，短连杆与转轴构成转动副，能相对长连杆转动；光轴的两端与转轴固连，方轴的两端与转轴固连。

优选地，所述控制组件包括电源和控制器，电源与电动缸、电机分别相连并提高电能，控制器也与电动缸、电机分别相连。

所述的无人船辅助入水回收装置的船体入水方法，包括以下步骤：

S61、调节旋转支腿至最高位，缩短电动缸的伸缩长度，使长连杆、短连杆夹角θ值减至最小值；S62、电机驱动第一滑轮收拢第一绳索，使伸缩架至收拢状态，顶板的底端作用于限位板，使限位组件由限位态变为水平态；S63、调整水平导轨绕旋转支腿的旋转角度，使水平导轨与水平面夹角为30°，滑板车在重力作用下由左移动至托架，第二滑轮组作相应配合，调整水平导轨与水平面夹角为0°；S64、电机驱动第一滑轮伸展第一绳索，使伸缩架伸长个限位板的厚度，则顶板与限位板脱离接触，在板簧作用力下，限位组件由水平态变为限位态；S65、伸展电动缸的伸缩长度，使夹角θ增大至与坡度η相等，进一步伸展伸缩架，当自动船底面嵌入水面下，电机停止，自动船驶离。

所述的无人船辅助入水回收装置的船体回收方法，包括以下步骤：

S71、伸展电动缸的伸缩长度，使夹角θ增大至与坡度η相等，伸展伸缩架，使滑板车的上表面嵌入水下；S72、使自动船驶入滑板车上方的对应区域内，调节电动缸的伸缩长度和伸缩架的伸缩长度，使自动船在滑板车轮廓范围内；S73、调节电动缸和伸缩架，使滑板车竖直升起，直至自动船底面高出水面；S74、调节电动缸的伸缩长度，使夹角θ与坡度η相等，调节电机，使伸缩架至收拢状态，限位组件由限位态变为水平态；S75、驱动第二滑轮收拢第二绳索，使滑板车由托架移动至最左端的水平导轨，取下自动船，完成回收。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)适用于垂直岸坡及倾斜岸坡，对岸坡距水面高度的兼容性高；

(2)能实现多种型号无人船的入水及回收，入水过程、回收过程可控可调，无人船限位模式及水平移动模式可自由切换，简单高效；

(3)通过平行四杆机构的设计，保证了底板与水平导轨始终保持平行，通过调节水平导轨与水平面夹角，便能调节无人船的入水角度，便捷高效；

(4)成本低，易拆装，便于收纳，机动性强，可通过车载运输。

附图说明

图1为本发明收拢状态下整体结构示意图；

图2为本发明收拢状态下整体结构剖视图；

图3为本发明伸展状态下整体结构示意图；

图4为图3中结构A的放大图；

图5为本发明收拢状态下整体结构右视图；

图6为本发明伸展状态下整体结构右视图。

附图标记：

1、双联四杆机构；2、伸缩架；3、底架；4、底板；5、托架；6、水平导轨；7、旋转支腿；8、滑板车；9、第一滑轮组；10、第二滑轮组；11、限位组件；12、电动缸；13、自动船；14、控制组件；15、导轨连接块；

101、平面四杆；102、光轴；103、方轴；

201、X形架；202、转接杆；

901、电机；902、第一基座；903、第一转轴；904、第一滑轮；905、第一绳索；

1001、第二基座；1002、第二转轴；1003、第二滑轮；1004、第二绳索；

1101、板簧；1102、限位板；1103、顶板；

1401、电源；1402、控制器。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

图1～图6给出了一种无人船辅助入水回收装置的详细结构，该装置可应用于岸堤坡度η为0°～90°的场合，η标注于图2中，该装置包括双联四杆机构1、伸缩架2、底架3、底板4、托架5、水平导轨6、旋转支腿7、滑板车8、第一滑轮组9、第二滑轮组10、限位组件11、电动缸12、自动船13和控制组件14，双联四杆机构1包括两个平行设置的平面四杆101、光轴102和方轴103，平面四杆101包括长连杆、短连杆和转轴，长连杆与转轴固连，短连杆与转轴构成转动副，能相对长连杆转动，并且上方的两个连杆与右侧的水平导轨6的中部相固连，两个四杆机构101间通过光轴102和方轴103进行连接，光轴102的两端、方轴103的两端均与转轴固连，方轴103截面为长方形，双联四杆机构1通过方轴103与伸缩架2相连，伸缩架2能相对方轴103滑动，电动缸12的两端分别与光轴102、方轴103相连。

伸缩架2包括X形架201和转接杆202，2个X形架201平行设置，X形架201的第一端通过2个转接杆202与双联四杆机构1相连，X形架201的第二端通过2个转接杆202与底架3相连，底架3包括长连杆和方轴103，长连杆和方轴103固连在一块，底板4中的长连杆与底板4固连。由此，双联四杆机构1、两组伸缩架2与底板4共同组成一个新空间连杆机构，如图2中的S2所示，其正面构成了为平行四杆机构；S1代表双联四杆机构1形成的空间连杆机构，S1与S2共用一套方轴103，当船体入水及回收时，在伸缩架2伸缩过程中，底架3与双联四杆机构1的下表面始终保持平行，底板4也与水平导轨6始终保持平行。

底板4与托架5固连，托架5顶部的滑槽与水平导轨6的滑槽尺寸相同，其顶部右端设有封板，顶部左端设有限位组件11，限位组件11包括板簧1101、限位板1102和顶板1103，板簧1101安装于托架5顶部左端，板簧1101与限位板1102固连，顶板1103安装于右侧水平导轨6的第一端。限位板1102为三角块，限位板1102有两种状态，当限位板1102受顶板1103作用力，逆时针转至极限，其上表面与托架5内部滑槽面位于同一平面时，为非限位状态，此时板簧1101受力；当限位板1102与顶板1103脱离接触，受板簧1101作用，顺时针转至极限，其下表面与托架5内部滑槽面位于同一平面时，为限位状态，此时板簧1101不受力。也就是说，限位状态与非限位状态的切换是通过限位板1102与顶板1103接触-脱离实现的，则在辅助入水及回收过程中，限位组件11呈限位状态，滑板车8受限位板1102约束，无法进行水平移动，保证了入水及回收过程的安全性和可靠性。

水平导轨6第一端的底部设有方槽，右侧水平导轨6的第二端与旋转支腿7进行转动连接，水平导轨6能绕旋转支腿7转轴作转动，从而改变自动船13与水平面的夹角，即入水姿态角。如图2所示，优选地，旋转支腿7的四条支腿可以伸缩，也可以左右收拢到一起，则α＝0°，旋转支腿7逆时针转至极限，β＝0°，从而便于运输。

右侧水平导轨6的底部连接有第一滑轮组9，左侧水平导轨6的第一端连接有第二滑轮组10。第一滑轮组9包括电机901、第一基座902、第一转轴903、第一滑轮904和第一绳索905，第一基座902与右侧水平导轨6的侧面相连，电机901、第一转轴903、第一滑轮904依次同轴线相固连，第一绳索905的两端分别与第一滑轮904、右侧伸缩架2的底部长销轴相连，托架5与自动船13的重力一部分分担给伸缩架2，另一部分分担给了第一绳索905，从而有效降低伸缩架2的变形。第二滑轮组10包括第二基座1001、第二转轴1002、第二滑轮1003和第二绳索1004，若为节约人力提高自动化程度，可增设电机，若为节约成本，也可使用人力驱动。第二基座1001与左侧水平导轨6相连，第二转轴1002、第二滑轮1003相连，第二绳索1004的两端分别与第二滑轮1003、滑板车8相连，滑板车8能沿水平导轨6移动，滑板车8上表面设有防滑垫。

水平导轨6的侧面设有连接孔，相邻水平导轨6间通过导轨连接块15相连。优选地，当电动缸12伸缩长度最短且第一绳索905伸缩长度最短时，托架5的滑道与水平导轨6的滑道位于同一水平面，即图1与图2所示，此时为极限收拢状态，载船滑板车8可在水平导轨6与托架5间切换。

控制组件14包括电源1401和控制器1402，电源1401与电动缸12、电机901分别相连并提高电能，控制器1402也与电动缸12、电机901分别相连。

该装置容易携带运输，若运输车空间足够，可将该船体辅助入水回收装置组装为一整体后，若运输车空间较小，可将该船体辅助入水回收装置拆卸或收拢，比如相连的水平导轨6一一拆卸，托架5与底板4拆卸，旋转支腿7收拢至α＝0°、β＝0°，伸缩架2也收拢，到现场后组装。

无人船辅助入水回收装置使船体入水方法包括以下步骤：

S61、调节旋转支腿7至最高位，缩短电动缸12的伸缩长度，使θ角度至最小值；

S62、电机901驱动第一滑轮904收拢第一绳索905，使伸缩架2至收拢状态，顶板1103的底端作用于限位板1102，使限位组件11由限位态变为水平态；

S63、调整水平导轨6绕旋转支腿7的旋转角度，使水平导轨6与水平面夹角为30°，滑板车8在重力作用下由左移动至托架5，第二滑轮组10作相应配合，调整水平导轨6与水平面夹角为0°；

S64、电机901驱动第一滑轮904伸展第一绳索905，使伸缩架2伸长2个限位板1102的厚度，则顶板1103与限位板1102脱离接触，在板簧1101作用力下，限位组件11由水平态变为限位态；

S65、伸展电动缸12的伸缩长度，使夹角θ增大至与坡度η相等，进一步伸展伸缩架2，当自动船13底面嵌入水面下，电机901停止，自动船13驶离。

上述方法默认的情况是：自动船13以水平状态入水，若船体对入水角度有要求，可调整旋转支腿7绕水平导轨6旋转，改变β角，则与水平导轨6相平行的底板4与水平面夹角随之改变，托架5随底板4倾斜，自动船13入水角度改变。也可根据实际需要调整船体入水过程的操作。

无人船辅助入水回收装置使船体回收方法包括以下步骤：

S71、伸展电动缸12的伸缩长度，使夹角θ增大至与坡度η相等，伸展伸缩架2，使滑板车8的上表面嵌入水下；

S72、使自动船13驶入滑板车8上方的对应区域内，调节电动缸12的伸缩长度和伸缩架2的伸缩长度，使自动船13在滑板车8轮廓范围内；

S73、调节电动缸12和伸缩架2，使滑板车8竖直升起，直至自动船13底面高出水面；

S74、调节电动缸12的伸缩长度，使夹角θ与坡度η相等，调节电机901，使伸缩架2至收拢状态，限位组件11由限位态变为水平态；

S75、驱动第二滑轮1003收拢第二绳索1004，使滑板车8由托架5移动至最左端的水平导轨6，取下自动船13，完成回收。

上述方法默认的情况是：自动船13以水平状态出水回收，若船体对出水角度有要求，可调整旋转支腿7绕水平导轨6旋转，改变β角，进而改变自动船13出水角度。也可根据实际需要调整船体回收过程的操作。

以上所述各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应该理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种无人船辅助入水回收装置，其包括双联四杆机构、伸缩架、底架、底板、托架、水平导轨、旋转支腿、滑板车、第一滑轮组、第二滑轮组、限位组件、电动缸和控制组件，其特征在于：

所述双联四杆机构包括平面四杆、光轴和方轴，平面四杆向上与右侧水平导轨的中部相固连，两个四杆机构间通过光轴和方轴进行连接，所述双联四杆机构通过方轴与所述伸缩架相连，所述伸缩架能相对方轴滑动，所述电动缸的两端分别与光轴、方轴相连；

所述伸缩架包括X形架和转接杆，X形架的两端通过转接杆与所述双联四杆机构、所述底架相连，所述底架包括长连杆和方轴，连杆与所述底板固连，所述双联四杆机构、两组伸缩架与所述底板共同组成一个新四杆机构；

所述底板与所述托架固连，所述托架顶部的滑槽与所述水平导轨的滑槽尺寸相同，其顶部第一端设有封板，顶部第二端设有所述限位组件；

所述限位组件包括板簧、限位板和顶板，所述板簧与所述限位板相连，所述板簧安装于所述托架顶部第二端，所述顶板安装于右侧水平导轨的第一端，以及所述水平导轨第一端的底部设有方槽，右侧水平导轨的第二端与所述旋转支腿进行转动连接，右侧水平导轨的底部连接有所述第一滑轮组，左侧水平导轨的第一端连接有所述第二滑轮组。

2.一种根据权利要求1所述的无人船辅助入水回收装置，其特征在于，所述的无人船辅助入水回收装置，所述第一滑轮组包括电机、第一基座、第一转轴、第一滑轮和第一绳索，第一基座与右侧水平导轨的侧面相连，电机、第一转轴、第一滑轮依次同轴线相固连，第一绳索的两端分别与第一滑轮、右侧伸缩架的底部长销轴相连；

所述第二滑轮组包括第二基座、第二转轴、第二滑轮和第二绳索，第二基座与左侧水平导轨相连，第二转轴、第二滑轮相连，第二绳索的两端分别与第二滑轮、滑板车相连，滑板车能沿水平导轨移动，滑板车上表面设有防滑垫。

3.一种根据权利要求2所述的无人船辅助入水回收装置，其特征在于，所述水平导轨的侧面设有连接孔，相邻水平导轨间通过导轨连接块相连，当所述电动缸伸缩长度最短且所述第一绳索伸缩长度最短时，所述托架的滑道与所述水平导轨的滑道位于同一水平面。

4.一种根据权利要求3所述的无人船辅助入水回收装置，其特征在于，所述平面四杆包括长连杆、短连杆和转轴，长连杆与转轴固连，短连杆与转轴构成转动副，能相对长连杆转动；光轴的两端与转轴固连，方轴的两端与转轴固连。

5.一种根据权利要求1所述的无人船辅助入水回收装置，其特征在于，所述控制组件包括电源和控制器，电源与电动缸、电机分别相连并提高电能，控制器也与电动缸、电机分别相连。

6.一种根据权利要求1～5所述的无人船辅助入水回收装置的船体入水方法，其特征在于，包括以下步骤：

S61、调节旋转支腿至最高位，缩短电动缸的伸缩长度，使长连杆、短连杆夹角θ值减至最小值；

S62、电机驱动第一滑轮收拢第一绳索，使伸缩架至收拢状态，顶板的底端作用于限位板，使限位组件由限位态变为水平态；

S63、调整水平导轨绕旋转支腿的旋转角度，使水平导轨与水平面夹角为30°，滑板车在重力作用下由左移动至托架，第二滑轮组作相应配合，调整水平导轨与水平面夹角为0°；

S64、电机驱动第一滑轮伸展第一绳索，使伸缩架伸长个限位板的厚度，则顶板与限位板脱离接触，在板簧作用力下，限位组件由水平态变为限位态；

S65、伸展电动缸的伸缩长度，使夹角θ增大至与坡度η相等，进一步伸展伸缩架，当自动船底面嵌入水面下，电机停止，自动船驶离。

7.一种根据权利要求1～5所述的无人船辅助入水回收装置的船体回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

S71、伸展电动缸的伸缩长度，使夹角θ增大至与坡度η相等，伸展伸缩架，使滑板车的上表面嵌入水下；

S72、使自动船驶入滑板车上方的对应区域内，调节电动缸的伸缩长度和伸缩架的伸缩长度，使自动船在滑板车轮廓范围内；

S73、调节电动缸和伸缩架，使滑板车竖直升起，直至自动船底面高出水面；

S74、调节电动缸的伸缩长度，使夹角θ与坡度η相等，调节电机，使伸缩架至收拢状态，限位组件由限位态变为水平态；

S75、驱动第二滑轮收拢第二绳索，使滑板车由托架移动至最左端的水平导轨，取下自动船，完成回收。

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