CN111301639A - 一种潜航器回收装置及回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用于无人船的潜航器回收装置，包括无人船端回收器和无人潜航器端回收器，所述无人船端回收器和无人潜航器端回收器各设有一块磁体，无人船端回收器远离磁体的一侧设有无人船端缆绳，无人潜航器端回收器远离磁体的一侧设有无人潜航器端缆绳，无人船端回收器侧面设有推进器。本发明提供的回收装置，通过无人船及微型潜航器各自释放由回收缆连接的回收器可极大地允许定位导航的误差，当推进故障、电子线路故障等紧急回收时可应用应急回收无人潜航器，通过电磁铁来快速连接匹配两个回收器，更加高效，由压力及拉力感应器来检验端回收器对接是否成功的方法，更加高效快捷，在无人潜航器回收领域具有广泛的适用性。

Description

一种潜航器回收装置及回收方法

技术领域

本发明涉及海洋探测装置领域，特别涉及一种潜航器回收领域。

背景技术

无人潜航器是没有人驾驶、靠遥控或自动控制在水下航行的器具，主要指那些代替潜水员或载人小型潜艇进行深海探测、救生、排除水雷等高危险性水下作业的智能化系统。因此，无人潜航器也被称为“潜水机器人”或“水下机器人”。无人潜航器按应用领域，可分为军用与民用。在军用领域上，无人潜航器可作为一种新概念武器中无人作战平台武器。从这层意义上说，无人潜航器的作用和无人机作用差不多。在民用领域，其可以代替潜水员进行沉船打捞、深水勘探以及水下电缆铺设等作业和施工。目前的水下无人潜航器，应用范围还在不断的扩充。德国的“海獭”无人潜航器就可以用于近海石油调查、通信线路检查、军事应用以及深海探测打捞。澳大利亚研制的“海龟”型无人潜航器，周身安装了多部扫描声呐和摄像机，可用于对海底进行实时勘探。日本政府也于2014年投入10亿日元经费开发水下无人潜航器，以用于对稀有金属和天然气等海洋资源的开发。水下无人航行器的回收主要有以下几种方式：

1、水面起吊回收，一般需要工作人员乘坐机动艇靠近水下无人航行器完成与回收机构的对接，该方式受风浪影响大，海况恶劣时容易出现设备损坏和人员安全危险。

2、母船采用升降滑道或水下接驳装置进行水下对接回收作业，但水下对接难度大、要求高，水下无人航行器需要与母船保持实时通讯，不断调整姿态瞄准对接装置，同时母船流场会影响水下无人航行器的运动，更增加了回收难度。

3、通过牵引水下无人航行器抛出的牵引绳，使用专用的对接起吊装置进行对接和回收，该方式需要水下无人航行器采用特定的抛绳机构，局限性大，对水下无人航行器而言存在适用性问题。

无人船在测绘、救援等领域迅速发展，如果能将无人船和无人潜航器结合，既避免了繁重的海上作业，也提高了回收效率降低了回收风险，因此微型潜航器与无人船的协同工作模式为发展的必然趋势。比如上海大学公布的专利技术CN201811517264.9一种无人水面艇收放无人潜航器装置就提供了一种利用无人船回收无人潜航器的方案，利用无人船上的龙门架和夹持机构进行起吊回收，通过无人潜航器的自主定位系统返航到无人船附近，通过激光测距仪等进行定位，但是这种龙门架结构的设计无人船甲板上结构体积和重量都较大，无人船航行倾覆几率高，通过激光器或者其他回收船用的云台摄像机等视觉系统寻找定位无人潜航器困难，受母船流场干扰大，尤其微型潜航器存在动力定位性能差、水下导航误差大等因素，导致无人船对微型潜航器回收成功率低，效率低。

发明内容

针对现有技术中微型潜航器存在动力定位性能差、水下导航误差大等因素，导致无人船对微型潜航器回收成功率低，效率低的技术问题，本发明提供了一种潜航器回收装置及回收方法，摒弃了传统来无人船回收微型潜航器时依靠微型潜航器自主导航及动力定位等待无人船捕获的思路，而是通过无人船及微型潜航器各自释放由回收缆连接的回收器，只需要潜航器依靠惯性导航或GPS导航大致行驶至无人船附近，可极大地允许定位导航的误差，提高了微型潜航器回收成功率，效率也得到极大提高，在无人潜航器回收领域具有广泛的适用性。

本发明提供的一种潜航器回收装置，包括无人船端回收器和无人潜航器端回收器，无人船端回收器和无人潜航器端回收器相对的一侧各设有一块磁体，无人船端回收器远离磁体的一侧设有无人船端缆绳，无人潜航器端回收器远离磁体的一侧设有无人潜航器端缆绳，无人船端回收器侧面设有推进器，推进器优先采用螺旋桨推进器。

本发明中，无人船端回收器外部设有外壳，外壳为耐腐蚀ABS外壳，无人船端回收器下部设有压载块，压载块采用高密度FPM橡胶压载块，磁体设置在高密度FPM橡胶压载块中部，高密度FPM橡胶压载块上设有压力传感器，无人船端回收器内部设有舵机，舵机和螺旋桨推进器连接，螺旋桨推进器上部设有推进电机。

本发明中，无人潜航器端回收器外部设有耐腐蚀ABS外壳，无人潜航器端下部设有高密度FPM橡胶压载块，磁体和无人潜航器端回收器的耐腐蚀ABS外壳之间设有耐腐蚀水密封环。

无人船端回收器的高密度FPM橡胶压载块厚度小于无人潜航器端回收器的高密度FPM橡胶压载块。

本发明中，磁体为电磁铁，电磁铁外部设有磁体外壳。

本发明中，无人潜航器端缆绳和无人船端缆绳中部均设有通信线和电源线，无人潜航器端缆绳和无人船端缆绳外部均设有耐腐蚀层，通信线和电源线外部均设有耐磨层，耐磨层和耐腐蚀层之间设有绳股。

本发明中，磁体下部和无人潜航器端回收器的耐腐蚀ABS外壳之间设有拉力传感器。

本发明中，螺旋桨推进器外部设有导流罩。

本发明还提供了一种无人船，所述无人船中部设有月池，月池下设有舱盖，无人船下部设有无人船端回收器，无人潜航器端回收器和无人船之间设有无人船端缆绳。

本发明还提供了一种无人潜航器，无人潜航器上部设有无人潜航器端回收器，无人潜航器内设有缆绳回收电机，无人潜航器端回收器和无人潜航器之间设有无人潜航器端缆绳。

本发明还提供了一种潜航器回收方法，所述的回收方法包括如下步骤：

(1)当潜航器驶回至无人船附近，潜航器释放顶部的无人潜航器端回收器和无人潜航器端缆绳。

(2)无人船释放无人船端回收器和无人船端缆绳。

(3)无人船端回收器和无人潜航器端回收器均开启电磁铁，无人船端回收器的推进器启动，无人船端回收器搜索无人潜航器端回收器。

(4)无人船端回收器和无人潜航器端回收器的电磁铁的异性相吸而相接，无人船端缆绳收缆，无人潜航器端缆绳收缆。

(5)潜航器被捕获，回收已完成。

具体的，本发明的回收方法包括如下步骤：

(1)无人潜航器依靠自身导航驶回至无人船附近，无人潜航器释放顶部的无人潜航器端回收器，无人潜航器内部电机释放无人潜航器端缆绳将无人潜航器端回收器释放悬浮在水中。

(2)无人船打开月池舱盖通过月池内电机释放无人船端缆绳将无人船端回收器投入水中。

(3)无人船端回收器和无人潜航器端回收器均开启电磁铁，无人船端回收器的推进器启动，在下水后按折线轨迹巡航于无人潜航器定位点周围水域，并在深度上自浅入深进行搜索。

(4)无人船端回收器和无人潜航器端回收器的电磁铁因异性相吸而相接，无人船端回收器压力传感器受到压力后触发继电器启动无人船端电机收缆；无人潜航器端回收器被无人船端回收器“捕获”后，无人潜航器端回收器内的拉力传感器受到拉力增加，触发继电器启动无人潜航器端的电机实现无人潜航器端缆绳的收缆。

(5)无人潜航器端回收器回到潜器顶部的回收器槽，无人潜航器到达月池并关闭舱盖后标志回收已完成。

本发明的有益效果:

本发明提供的一种潜航器回收装置及回收方法，通过无人船及微型潜航器各自释放由回收缆连接的回收器可极大地允许定位导航的误差，当推进故障、电子线路故障等无法实现继续航行紧急回收时可应用应急回收无人潜航器，通过电磁铁来快速连接匹配两个回收器，更加高效，由压力及拉力感应器来检验端回收器对接是否成功的方法，更加高效快捷，在无人潜航器回收领域具有广泛的适用性。

附图说明

图1为本发明结构示意图一。

图2为本发明结构示意图二。

图3为本发明无人潜航器结构示意图一。

图4为本发明无人潜航器结构示意图二。

图5为本发明无人潜航器结构示意图三。

图6为本发明无人潜航器结构示意图四。

图7为本发明无人船端回收器水平运动结构示意图一。

图8为本发明无人船端回收器垂直运动结构示意图一。

图9为本发明无人船端回收器垂直运动结构示意图二。

图10为本发明无人船端回收器水平运动结构示意图二。

图11为本发明局部结构示意图三。

图12为本发明局部剖视结构示意图。

图13为本发明缆绳结构示意图。

图14为本发明缆绳剖视结构示意图。

图15为本发明缆绳横截面结构示意图。

图1-15中：1-无人船、2-无人潜航器、3-无人船端缆绳、4-无人船端回收器、5-无人潜航器端回收器、6-无人潜航器端缆绳、7-月池、8-推进器、9-外壳、10-舵机、11-推进电机、12-压力传感器、13-电磁铁、14-压载块、15-磁体外壳、16-水密封环、17-拉力传感器、18-通信线、19-电源线、20-耐磨层、21-绳股、22-耐腐蚀层。

具体实施方式

下面结合附图1-15和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，但本发明的方法不限于下述实施例。

在本发明中，为了便于描述，对本发明中，各部件的相对位置关系的描述是根据附图1的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等位置关系是依据附图1的布图方向来确定的。

本发明中所用到的无人船1、无人潜航器2、无人船端缆绳3、无人潜航器端缆绳6、推进器8、舵机10、推进电机11、压力传感器12、电磁铁13、压载块14、水密封环16、拉力传感器17等都通过市场途径采购或者定制，压力传感器12为TST微型MEMS压力传感器，拉力传感器17为CKY-120A拉力传感器。

实施例一：本发明潜航器回收装置

本发明提供的一种潜航器回收装置，包括无人船端回收器4和无人潜航器端回收器5，无人船端回收器4和无人潜航器端回收器5相对的一侧各设有一块磁体，无人船端回收器4远离磁体的一侧设有无人船端缆绳3，无人潜航器端回收器5远离磁体的一侧设有无人潜航器端缆绳6，无人船端回收器4侧面设有推进器8。

本发明中，无人船端回收器4外部设有耐腐蚀ABS外壳9，无人船端回收器4下部设有高密度FPM橡胶压载块14，磁体设置在高密度FPM橡胶压载块14中部，高密度FPM橡胶压载块14上设有压力传感器12，无人船端回收器4内部设有舵机10，舵机10和螺旋桨推进器8连接，螺旋桨推进器8上部设有推进电机11。

无人潜航器端回收器5外部设有耐腐蚀ABS外壳9，无人潜航器端回收器5下部设有高密度FPM橡胶压载块14，磁体和无人潜航器端回收器5的耐腐蚀ABS外壳9之间设有耐腐蚀水密封环16。

无人船端回收器4的高密度FPM橡胶压载块14厚度小于无人潜航器端回收器5的高密度FPM橡胶压载块14。

本发明中，磁体为电磁铁13，电磁铁13外部设有防腐防滑磁体外壳15。

本发明中，无人潜航器端缆绳6和无人船端缆绳3中部均设有通信线18和电源线19，无人潜航器端缆绳6和无人船端缆绳3外部均设有耐腐蚀层22，通信线18和电源线19外部均设有耐磨层20，耐磨层20和耐腐蚀层22之间设有绳股21，绳股21采用由聚丙烯捻和成的高强度绳股21。

本发明中，磁体下部和无人潜航器端回收器5的耐腐蚀ABS外壳9之间设有拉力传感器17。

本发明中，螺旋桨推进器8外部设有导流罩。

本发明还提供了一种无人船，所述无人船1中部设有月池7，月池下设有舱盖，无人船1下部设有无人船端回收器4，无人潜航器端回收器5和无人船1之间设有无人船端缆绳3，无人船1和无人船端缆绳3之间设有电机。

本发明还提供了一种无人潜航器，无人潜航器2上部设有无人潜航器端回收器5，无人潜航器端回收器5和无人潜航器2之间设有无人潜航器端缆绳6，无人潜航器2内设有电机，电机上设有无人潜航器端缆绳6。

实施例二：本发明潜航器回收方法

在适用本发明一种潜航器回收装置，实现本发明无人船1回收微型无人潜航器2回收方法时，首先，无人潜航器2通过惯性导航或GPS导航等方法大致驶回至无人船1下附近，无人潜航器2释放其顶部的无人潜航器端回收器5，同时电机释放无人潜航器端缆绳6将无人潜航器端回收器5释放悬浮在水中。

其次，无人船1打开月池7舱盖通过月池7内电机释放无人船端缆绳3将无人船端回收器4投入水中，因为无人船端回收器4和无人潜航器端回收器5均在底部布置了压载块14且装置内中部与上部剩余空间大，空腔体积大，所以无人船端回收器4和无人潜航器端回收器5重心低、浮心高，稳性好，利于使电磁铁13始终保持在竖直状态，提高对接成功率。配置于无人船端回收器4和无人潜航器端回收器5的压载块14质量不同，以实现无人潜航器端回收器5密度略小于水，无人船端回收器4密度略大于水。

再次，无人船端回收器4下水后便开启电磁铁13，与此同时，无人船端回收器4的4个可90度旋转的推进器8启动，4个可90度旋转的螺旋桨推进器8可实现无人船端回收器4在水中多个自由度上的灵活运动。无人船端回收器4在下水后按折线轨迹巡航于无人潜航器2定位点周围水域，并在深度上自浅入深进行搜索。因无人船1早已驶至无人潜航器2定位点，所以无人船端回收器4和无人潜航器端回收器5很快就能因电磁铁13的异性相吸而相接。

最后，同时无人船端回收器4的4个按键式压力传感器12受到压力后触发继电器从而再次启动无人船端电机以实现收缆，无人潜航器端回收器5被无人船端回收器4“捕获”后，无人潜航器端回收器5内的拉力传感器17受到拉力增加后，触发继电器启动无人潜航器端的电机以实现无人潜航器端缆绳6的收缆，当无人潜航器端回收器5回到潜器顶部的回收器槽，无人潜航器2到达月池7并关闭舱盖后标志回收已完成。

如上所述，即可较好地实现本发明，上述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种潜航器回收装置，包括无人船端回收器和无人潜航器端回收器，其特征在于，所述无人船端回收器和无人潜航器端回收器相对的一侧各设有一块磁体，无人船端回收器远离磁体的一侧设有无人船端缆绳，无人潜航器端回收器远离磁体的一侧设有无人潜航器端缆绳，无人船端回收器侧面设有推进器。

2.如权利要求1所述的一种潜航器回收装置，其特征在于，所述无人船端回收器外部设有外壳，无人船端回收器下部设有压载块，磁体设置在压载块中部，压载块上设有压力传感器，无人船端回收器内部设有舵机，舵机和推进器连接，推进器上部设有推进电机，磁体下部和无人潜航器端回收器的外壳之间设有拉力传感器。

3.如权利要求2所述的一种潜航器回收装置，其特征在于，所述磁体为电磁铁，电磁铁外部设有磁体外壳。

4.如权利要求1所述的一种潜航器回收装置，其特征在于，所述无人潜航器端缆绳和无人船端缆绳中部均设有通信线和电源线，无人潜航器端缆绳和无人船端缆绳外部均设有耐腐蚀层，通信线和电源线外部均设有耐磨层，耐磨层和耐腐蚀层之间设有绳股。

5.如权利要求2所述的一种潜航器回收装置，其特征在于，所述推进器外部设有导流罩；外壳为耐腐蚀ABS外壳，压载块采用高密度FPM橡胶压载块，推进器采用螺旋桨推进器。

6.如权利要求1所述的一种潜航器回收装置，其特征在于，所述无人潜航器端回收器外部设有外壳，无人潜航器端回收器下部设有压载块，磁体和无人潜航器端回收器的外壳之间设有水密封环；无人船端回收器的压载块厚度小于无人潜航器端的压载块。

7.一种无人船，其特征在于，所述无人船中部设有月池，月池下设有舱盖，无人船下部设有无人船端回收器，无人潜航器端回收器和无人船之间设有无人船端缆绳。

8.一种无人潜航器，其特征在于，所述无人潜航器上部设有无人潜航器端回收器，无人潜航器内设有缆绳回收电机，无人潜航器端回收器和无人潜航器之间设有无人潜航器端缆绳。

9.一种潜航器回收方法，其特征在于，所述的回收方法包括如下步骤：

(1)当潜航器驶回至无人船附近，潜航器释放顶部的无人潜航器端回收器和无人潜航器端缆绳；

(2)无人船释放无人船端回收器和无人船端缆绳；

(3)无人船端回收器和无人潜航器端回收器均开启电磁铁，无人船端回收器的推进器启动，无人船端回收器搜索无人潜航器端回收器；

(4)无人船端回收器和无人潜航器端回收器的电磁铁的异性相吸而相接，无人船端缆绳收缆，无人潜航器端缆绳收缆；

(5)潜航器被捕获，回收已完成。

10.如权利9所示的一种潜航器回收方法，其特征在于，所述的回收方法包括如下步骤：

(1)无人潜航器依靠自身导航驶回至无人船附近，无人潜航器释放顶部的无人潜航器端回收器，无人潜航器内部电机释放无人潜航器端缆绳将无人潜航器端回收器释放悬浮在水中；

(2)无人船打开月池舱盖通过月池内电机释放无人船端缆绳将无人船端回收器投入水中；

(3)无人船端回收器和无人潜航器端回收器均开启电磁铁，无人船端回收器的推进器启动，在下水后按折线轨迹巡航于无人潜航器定位点周围水域，并在深度上自浅入深进行搜索；

(4)无人船端回收器和无人潜航器端回收器的电磁铁因异性相吸而相接，无人船端回收器压力传感器受到压力后触发继电器启动无人船端电机收缆；无人潜航器端回收器被无人船端回收器“捕获”后，无人潜航器端回收器内的拉力传感器受到拉力增加，触发继电器启动无人潜航器端的电机实现无人潜航器端缆绳的收缆；

(5)无人潜航器端回收器回到潜器顶部的回收器槽，无人潜航器到达月池并关闭舱盖后标志回收已完成。

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