CN111392009B - 一种uuv搭载布放回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种UUV搭载布放回收装置，包括升降模块、旋转模块和搭载模块，升降模块可在三相异步电机牵引下升起一定高度，将旋转模块、搭载模块以及搭载模块上的载荷升出潜艇艇身，到达指定工作位置后，三相异步电机的制动器会将升降平台的位置固定，保证后续步骤在正确的位置继续进行。所述旋转模块在升降模块到达指定工作位置并锁定后开始工作，由液压缸驱动将旋转板翻转至水平，之后触发由步进电机驱动的按动旋转锁实现旋转板的周向锁定。回收时，UUV自行靠近回收装置，搭载模块液压缸、常闭式电磁锁、步进电机、旋转液压缸、三相异步电机按照与布放时相反的流程依次工作，完成回收作业。

Description

一种UUV搭载布放回收装置

技术领域

本发明涉及一种UUV搭载布放回收装置，是一种UUV在潜器中搭载及布放回收的装置，适用于配备弹道导弹发射管的潜器。

背景技术

UUV在排除水雷、释放鱼雷、深海探测与开发、搭建水下信息网、水下预警等方面具有极大的应用价值，在未来海洋开发中具有广阔的发展前景。受限于自身携带能源的规模，UUV通常需要通过搭载布放平台到达指定的工作位置。不同的应用环境以及不同的任务目标决定了不同的布放与回收方式、不同的路径规划方式以及不同的UUV的种类。当下对于水下观测体的搭载与释放方式，无论是有人的还是无人的大多采用水面舰艇的搭载方式，但是由于受UUV续航时间的约束，一些需要高隐蔽性的工作场合使用水面布放将失去隐蔽的可能，此外相较于水下环境，水面海况复杂，极端情况下难以满足工作要求。

目前，国际发达国家UUV的布放方式大都同国内一样采用水面舰艇配合形式各样的支架完成布放，水下潜器搭载布放方式中则以坞舱式搭载方式、背负式和鱼雷管搭载方式为主，较少有配备弹道导弹发射管搭载布放回收方式的潜器。坞舱式和背负式搭载方式会在一定程度上影响潜器的流体动力学结构，降低潜器的隐蔽性。此外，使用这种搭载方式的UUV不易维护。鱼雷管搭载方式则不仅对UUV的尺寸有要求，还会对潜器搭载鱼类的数目有要求，一定程度上降低了潜器的自卫能力。

美国通用动力电船公司曾提出过在核动力弹道导弹核潜艇的弹道导弹舱中加装通用搭载布放模块的方案，以实现潜艇对于大尺寸UUV搭载的功能。该方案提供了一种通过喷射UUV到水中完成布放，机械手夹持完成回收并能搭载在核潜艇弹道导弹舱的装置。与本专利不同。该装置需要由液压缸提供伸出艇体的动力，与本专利中使用三相异步电动机的方案不同。该装置通过系留锥孔实现对于UUV的搭载定位与锁紧，需要UUV拥有较高的运动精度，与本专利中使用抱爪夹持搭载定位、四连杆机构锁紧不同。该方案在使用时，需要将UUV喷射到海水中完成布放，回收时使用带有系留锥孔的机械手将UUV夹持回来，完成回收。此种方案一方面会增加布放时的不确定性，另一方面会增加UUV回收时的控制难度。极易造成UUV的损坏，尤其是艏部传感器与声纳的损坏。与本专利中使用搭载模块完成布放并通过逆过程完成回收的方式不同。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种UUV搭载布放回收装置，用于大型UUV在潜艇弹道导弹舱中搭载并完成布放回收的工作。

本发明的目的是这样实现的：包括设置在装置外壳内的升降模块、设置在升降模块上的旋转模块、设置在旋转模块上的搭载模块，所述旋转模块包括设置在升降模块上端的快装铝合金支架、两个相对设置在快装铝合金支架上的按动旋转锁、铰接在两个按动旋转锁之间的水平转轴、固定在水平转轴上的水平旋转板、设置在水平旋转板与快装铝合金支架之间的带耳环的液压缸，所述搭载模块包括通过支撑柱设置在水平旋转板上的搭载板、铰接在水平旋转板下端部的艏部支撑架、设置在搭载板端部的用于锁定艏部支撑架的常闭式电磁锁、设置在搭载板上的四连杆机构、用于抓紧UUV的搭载机械爪，在搭载板上安装有液压缸，在艏部支撑架中下部铰接有一与液压缸活塞杆相连的连接杆，所述四连杆机构的一端通过艏部连杆连接件与连接杆相连、另有两端分别通过中部连杆连接件与搭载机械爪的下端铰接、一端作为冗余机构设置在搭载板后部的T型槽中。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述升降模块包括安装在装置外壳底座上的两个电机、与电机输出端连接的两个卷筒、对称设置在装置外壳底座两端的两个定滑轮一，在装置外壳上端对称设置有两个定滑轮二，在装置外壳内表面竖直设置有两条滑道，升降平台通过设置的两个滑轮安装在滑道中，在升降平台上还设置有两个吊耳，每个卷筒上缠绕的钢丝绳的端部绕过对应的定滑轮一、定滑轮二后与吊耳连接。

2.所述按动旋转锁包括旋转锁外壳、内棘轮锁舌、环氧树脂轴套、棘轮架、转杆、棘爪和按钮，按动旋转锁通过右侧连接板上的四个螺栓孔使用螺栓与快装铝合金支架固连，内棘轮锁舌通过环氧树脂轴套和螺栓连接在棘轮架上，棘爪架、转杆和按钮均安装在旋转锁外壳内孔壁的滑槽内，转杆依靠四周滑块上的斜面与旋转锁外壳内孔壁滑槽上的不同斜面啮合实现转动与推出收回棘爪架的动作，棘爪架四周的滑块下端面与安装在滑槽内的弹簧相接触，弹簧提供收回棘爪架时的回复力，棘爪安装在棘爪转轴上，棘爪转轴下端使用螺纹连接在棘爪架上，并通过安装在棘爪架上的弹簧实现复位，按钮的下表面有斜面以辅助转杆滑入滑出不同滑槽；水平转轴设置在水平旋转板背面，水平转轴表面设置有与按动旋转锁的内棘轮锁舌配合的锁孔；

按动旋转锁的驱动装置包括驱动电机、按动齿条一、按动齿条二、齿轮轴、齿轮箱盖、轴套和弹簧挡圈，驱动电机设置在水平旋转板上，按动齿条一、按动齿条二通过T形槽设置在水平旋转板上，齿轮箱盖通过螺栓连接在水平旋转板上，轴套通过螺钉连接在齿轮箱盖上，齿轮轴一端通过联轴器与步进电机相连、另一端通过弹簧挡圈轴向固定在轴套上，步进电机提供的动力通过齿轮轴传递给按动齿条一和按动齿条二，使其沿着T形槽平动，两个按动齿条通过设置的小圆柱与按钮上的圆孔配合实现对于按动旋转锁的驱动。

3.所述常闭式电磁锁包括锁身、设置在锁身内的锁舌、套在锁舌外的弹簧、设置在锁舍端部的永磁铁、设置在锁身内的与永磁铁配合的电磁铁，弹簧一端连接在锁舌设置的凸台上、另一端连接在锁身设置的凹槽中，锁舌的伸出端与艏部支架配合。

4.每个所述搭载机械爪包括机械爪连接件、机械爪夹块、机械爪杆件、机械爪支架，机械爪杆件的下端铰接在中部连杆连接件上、上端与机械爪连接件铰接，机械爪连接件中部与机械爪杆件铰接，机械爪连接件的两个端面分别设置有两个螺纹孔，机械爪夹块通过双头螺柱与螺纹孔的配合连接在机械爪连接件上，机械爪杆件中下部铣削出滑槽，机械爪杆件通过螺栓穿过滑槽连接在机械爪支架上，机械爪支架设置在搭载板上，机械爪杆件通过内部的滑槽绕螺栓进行滑动与转动的混合运动。

5.所述搭载板上设置有移动观测体托架，移动观测体托架上表面铺设橡胶；艏部支撑架内表面的边缘也设置有橡胶。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明涉及一种用于在配备弹道导弹发射管的潜器上搭载布放回收UUV的装置，能够实现椭圆形UUV在弹道导弹发射管中的搭载，能够将UUV伸出弹道导弹发射管至潜器外的布放工作位置或者捕获水下观测体并将其收回至潜器内的搭载位置，能够在不影响潜器声学结构和自卫能力的情况下搭载大排水量的水下观测体。同时，潜器内搭载可以为水下观测体提供良好的搭载环境，便于水下观测体的保养与维护。

1.本发明提供了一种可用于大载荷和大尺寸UUV在弹道导弹核潜艇上搭载的装置方案。解决了特定UUV潜艇搭载布放困难的问题。

2.本发明的搭载单元能实现对于大型椭圆形UUV的搭载与固定，联动的机械爪与艏部支撑架可以实现对于UUV更好的捕捉。

3.本发明所有单元的运动部件都设计了相应的限位和锁定装置，既可以保证运动部件运动范围，还可以避免驱动元件长时间处于工作状态，延长驱动元件的寿命。

4.本发明将功能分解为不同的模块，模块间相互串联实现装置的功能，当故障发生时可以快速定位故障位点，为快速维修提供了便利。

5.本发明的升降模块使用钢丝绳搭配滑轨的方式解决了在大尺寸UUV长距离起重的问题，通过调节钢丝绳和滑轨的长度可以实现不同升降高度的调节，为后续调整与改造提供了便利。

6.本发明旋转模块使用基于导杆机构的液压元件作为动力源，避免了大载荷对于电机轴的损伤，同时有效分摊了支撑架顶端的载荷，提高了支撑架的耐用度。

7.本发明的支撑架使用铝合金型材快装支架，提高了安装的便捷性与快速性，同时这样的设计也便于日常维修维护。

附图说明

图1是UUV搭载布放回收装置的整体结构示意图；

图2是搭载模块的结构示意图；

图3是旋转模块的结构示意图；

图4是升降模块的结构示意图；(省略钢丝绳和装置外壳)

图5是常闭式电磁锁的爆炸示意图；

图6是搭载模块联动结构的连接示意图；

图7是搭载模块联动机构的俯视图；

图8是按动旋转锁的连接示意图；

图9是按动旋转锁驱动装置的结构示意图；

图10是按动旋转锁及其驱动部分三维示意图；

图11是快装铝合金支架结构示意图；

图12是装置外壳底座的俯视图；

图13是搭载布放回收装置的整体结构示意图(存储状态)；

图14是搭载布放回收装置的整体结构示意图(展开状态)；

图15是搭载布放回收装置的整体结构示意图(去除外部箱体)；

图16是本发明的未安放UUV时的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明的功能是这样实现的：该搭载布放回收装置包括至少一个升降模块，一个旋转模块和一个搭载模块。

所述升降模块包括一个适用于弹道导弹发射管的装置外壳、两个带变速器和制动器的三相异步电机、两个钢丝绳卷筒、四个定滑轮和一个升降平台。所述装置外壳包括外壳筒与外壳底座，外壳底座通过12个六角螺栓与外壳筒的一个端面相连。所述三相异步电机通过螺栓连接在装置外壳底座上并分别通过齿轮联轴器与钢丝绳卷筒相连，实现收放钢丝绳的动作。所述定滑轮两个螺栓连接在装置外壳顶部，两个螺栓连接在装置外壳底座上，起到导向钢丝绳的作用。所述升降平台四个顶点上分别相对安装两个螺栓吊环和两个滚轮，两个螺栓吊环通过钢丝绳与卷筒相连，在三相异步电机的驱动下实现升降动作，两个滚轮通过滑轨与装置外壳连接，使升降平台可以沿着装置外壳内壁的轨道运动。升降平台两侧安装有滚轮与装置外壳上的滑道相连接，升降平台通过安装在与滑轮连线方向相垂直的两个吊环与钢丝绳相连接，钢丝绳绕过滑轮组缠绕在通过螺栓固接在外壳底座上的卷筒表面。卷筒转轴通过齿轮联轴器与同样用螺栓固接在外壳底座上的三相异步电动机轴相连接。

所述旋转模块包括一个快装铝合金支架、两个相对安装的按动旋转锁、一个带耳环的液压缸、一个艏部支撑架托架、一个步进电机和一个旋转板。所述快装铝合金支架为外购件，使用螺栓和其配套的连接件连接(快装铝合金支架是使用连接件和螺栓连接的铝合金型材支架)，使用螺栓与升降平台相连。所述旋转板通过旋转锁铰接在支架上，并通过带耳环的液压缸实现驱动。按动旋转锁通过螺栓连接在支架上，并通过齿条上的圆柱和按钮上的圆孔同轴铰接实现触发锁定和解锁的动作。齿条靠T型槽连接在旋转板的底面，并通过使用联轴器连接在步进电机轴上的的齿轮带动。步进电机安装在电机架上，电机架通过螺栓连接在旋转板上表面。所述按动旋转锁外壳作为旋转板的旋转支架通过螺栓连接在支架上，旋转锁外壳内表面有滑道和斜面，按钮安装在旋转锁外壳内表面的滑道内，按钮通过同轴内孔推动转杆沿端面V形斜面在弹簧回复力的作用下滑入滑出旋转锁外壳内表面的不同斜面，转杆端面的同轴内孔带动棘轮锁定结构滑入滑出锁孔。所述棘轮锁定结构一端用于安装棘爪，棘爪使用弹性挡圈连接在棘爪转轴上，棘爪转轴通过螺纹连接在棘轮架上。棘爪与使用螺栓同轴安装的内棘轮构成单向旋转锁定机构，棘轮另一端面有圆周排布的锁舌。棘轮锁定结构通过沿周向均布的四个滑槽与旋转锁支架相连接。也即所述按动旋转锁内包含一个棘轮锁舌，相对安装的两个按动锁棘轮锁舌的止动方向相反。所述按动旋转锁通过螺栓连接在快装铝合金支架上并由步进电机通过齿轮齿条机构驱动。所述步进电机及其相连齿轮轴安装在螺栓连接在旋转板上的支架上，所述步进电机通过膜片联轴器与齿轮轴连接并驱动其转动，驱动两侧按动旋转锁的齿条分别安装在齿轮的前后两侧以保证同步，通过T型槽与旋转板相连并以T型槽为运动轨道做往复直线运动，齿条另一侧通过间隙配合的圆柱销与按动旋转锁的按动帽相连接。所述旋转板包含一个转轴结构转轴端面有锁孔，转轴与按动旋转锁同轴安装。所述旋转板通过与安装有耳环头的活塞杆相连在液压缸的驱动下可以实现由竖直位置转为水平位置或相反的动作。

所述搭载模块包括三个支撑柱、一个搭载板、一个常闭式电磁锁、一个艏部支撑架、两个移动观测体托架、一个液压缸、一组四连杆结构、两个机械爪。所述支撑柱通过双头螺纹连接所述搭载板与所述水平旋转板，并在两板之间留出安装所述搭载模块液压缸和用于驱动按动旋转锁的步进电机的空间。所述常闭式电磁锁通过螺栓连接在搭载板上，通过电磁铁的磁力与弹簧的弹力实现锁定所述艏部支架搭载状态位置的功能。所述艏部支撑架通过螺栓连接在艏部支撑架支架上，所述支架螺栓连接在水平旋转板上。所述艏部支撑架中下部使用螺栓铰接与液压缸活塞杆相连的连接杆，实现液压缸对艏部支撑架的驱动。所述移动观测体托架使用内六角螺栓连接在搭载板上，上表面铺设橡胶减缓搭载模块与UUV撞击的同时增大摩擦。所述液压缸选用横向底脚型液压缸，使用螺栓安装在搭载板上，用于驱动艏部支撑架和机械爪。所述四连杆机构，一端与艏部支撑架相连，另有两端分别与机械爪的下端相连，一端作为冗余机构沿搭载板后部的T型槽滑动，用于实现艏部支撑架与机械爪的连动。所述机械爪下部与四连杆机构的一端使用螺栓铰接，中部设有滑槽，安装在搭载板机械爪支架上的螺栓杆从中穿过，四连杆运动时带动机械爪，螺栓沿滑槽运动，实现机械爪的开合动作。所述移动观测体支撑架通过两组螺栓分别连接在搭载板上。所述艏部支撑架和机械爪通过铰接在双滑块机构上实现联动，联动机构由使用螺栓连接在搭载板上的液压缸驱动。所述艏部支撑架尾端铰接在艏部支撑架旋转支架上，艏部支撑架旋转支架通过螺栓连接在旋转板上，艏部支撑架中部连接点与双滑块机构连接件的一端铰接，连接件另一端与双滑块机构的推杆铰接。所述机械爪由机械爪杆件、机械爪连接件和机械爪夹块构成，机械爪杆件一端与双滑块机构连接件铰接，另一端与机械爪连接件铰接，机械爪连接件与机械爪夹块通过双头螺柱连接，机械爪杆件绕铰接在搭载板上的支架旋转或滑动。所述常闭式电磁锁由螺栓连接在搭载板上，电磁锁锁舌与弹簧同轴连接，锁舌后端使用环氧树脂与永磁铁同轴安装，电磁锁尾部由绕线式电磁铁在通电时提供磁力吸附锁舌，电磁铁断电时则由弹簧的回复力将锁舌推出锁体。所述移动观测体支撑架由两个内六角螺栓固定在搭载板上，支撑架与观测体相接触一侧，使用橡胶软垫实现减震和增大摩擦的作用。

所述按动旋转锁由旋转锁支架、按动帽、转杆、棘轮支架、棘爪和锁舌等零件构成，所述旋转锁支架使用浇筑成形，通过每个支架上各4枚螺栓连接在所述快装铝合金支架上部，圆柱内部铣削出深浅交错的8个槽，其中4个较浅的槽同按动帽键高相同，4个较深的槽同转杆键高相同，较浅槽比较深槽长度长并在每个较浅槽末端安装弹簧，较深槽与较浅槽之间通过斜面相连。所述按动帽一个端面的凸台上钻盲孔用于安装驱动装置，一个端面铣削出周期性的斜面，内部钻盲孔。所述转杆一个端面铣削出圆台，直径与按动帽下端盲孔相同，四周均布的4个键上表面有斜面，倾斜角度同按动帽下表面相同。所述棘轮支架四周有均布的键并安装在较浅的槽中，内部钻螺纹孔，下表面使用热胀冷缩的方法安装棘轮轴和复位弹簧的支架。所述棘爪同轴安装在棘轮轴上，使用弹簧挡圈避免其松脱并依靠复位弹簧的弹力在内棘轮表面滑动。所述锁舌下端为6个均布的直四棱柱，四棱柱上端磨圆以方便滑入锁孔，锁舌中间通过轴套和螺栓同棘轮支架同轴安装，上端内部铣削内棘轮。所述按动旋转锁的锁孔铣削在旋转板转轴的端面上并通过热胀冷缩的方法安装到旋转板上。

所述驱动装置通过步进电机连接膜片联轴器再连接齿轮轴实现，所述步进电机电机架使用螺栓连接安装在旋转板的上表面，所述齿轮轴使用轴套和弹簧挡圈安装在支架上，齿轮轴支架使用螺栓连接安装在旋转板的下表面。

所述机械爪由机械爪杆件、机械爪连接件和机械爪夹块组成，其中机械爪杆件中下部铣削出滑槽用于杆件绕搭载板上的轴转动，机械杆下端铰接在联动模块的连接件上，上端与机械爪连接件铰接。所述机械爪连接件外形与机械爪夹块相同，都是仿照UUV的外形铸造，机械爪连接件中部与机械爪杆件铰接，两个端面每个端面两个螺纹孔，用于连接机械爪夹块。所述机械爪夹块通过双头螺柱连接在机械爪连接件上其内表面贴有橡胶，用于增大摩擦和减缓冲击。

所述装置外壳内表面包括两个用于安装三相异步电动机的凹槽、两条用于布放钢丝绳的滑道、两条用作导轨的滑道、四个三棱柱的凸台和十二个带螺纹的盲孔用于安装装置的底座。4个三棱柱凸台焊接在滑道内表面，作为升降平台下落状态的限位和支撑。

所述装置外壳底座包括外表面十条加强肋、内表面十二个表面铣平的凸台和二十四个用于减重的圆角矩形孔。所述凸台，按照三相异步电机、卷筒支架和定滑轮的安装位置加工处带螺纹通孔。具体说是所述装置外壳底座底部铣削出沿垂直方向分布的加强肋，每个方向有五根加强肋。所述装置外壳底座顶部铣削出同装置外壳内表面截面形状相同的凸台用于安装定位，在凸台上表面铣削出安装三相异步电机、卷筒和定滑轮的凸台，凸台表面做平面度要求。在外壳底座内部避开加强肋和安装用的凸台的空白位置铣削出24个大小不一的减重孔。

所述铝合金快装支架上还包括艏部支撑架辅助支撑件和液压缸安装支架。所述艏部支架辅助支撑螺栓连接在铝合金快装支架上，辅助支撑部分表面贴有防水缓冲橡胶。所述液压缸安装支架螺栓连接在铝合金快装支架表面，用于确定液压缸缸体铰接位置，并承受液压缸的推力。

所述艏部支撑架包括支撑移动观测体艏部的椭圆型内凹结构和内凹结构边缘的橡胶，椭圆结构仿形UUV的艏部形状，起到支撑移动观测体艏部的功能。内凹结构边缘的橡胶起到保护和缓冲UUV艏部仪器的功能。所述艏部支撑架头部为圆柱外形铣削椭圆内孔并在椭圆内孔边缘黏贴缓冲橡胶以确保贴合。所述艏部支撑架铰接在旋转板上，并通过铰接艏部支撑架连接件由液压缸活塞杆驱动。

所述机械爪杆件包括椭圆型滑槽，用于与搭载板相连接并实现绕搭载板连接螺栓的旋转运动。

所述装置外壳内表面铣削出两条滑轮轨道和两条钢丝绳轨道，并在两组轨道下端分别焊接小的三棱柱作为支撑台，保证升降平台在搭载状态下可以坐落在垂直于外壳轴线的同一平面内。在钢丝绳轨道的顶部有钻削出的用于安装定滑轮的螺纹孔。

所述升降平台形状为对角线长度等于装置外壳内直径的正方形，内部有4个等腰直角三角形的减重孔，但保留对角线的支撑肋。其中，一条对角线的两端安装滑轮，另一条对角线的两端安装吊环，安装吊环处的板材为非对称设计，留有一侧用于布放钢丝绳。升降平台两个相对的直角边上钻通孔，用于安装铝合金快装支架。

所述铝合金快装支架为保证液压缸有充足的工作空间分为上下两个部分，下部使用使用4根80*80的铝合金型材，并在中间两根上使用螺栓和配套的螺母安装艏部支撑架托架，该托架用于辅助支撑艏部支撑架；上部两侧使用两根竖直的80*80的铝合金型材，中间使用4根80*80的铝合金型材倾斜45°布置成菱形，菱形中间的空间用于液压缸的工作空间，连接上下部分的横梁中部安装液压缸的支架。

结合附图对本发明进行详细的描述如下：

如图1所示，本发明中UUV搭载布放回收装置由搭载模块Ⅰ、旋转模块Ⅱ和升降模块Ⅲ组成。工作时由升降模块将旋转模块和搭载着UUV的搭载模块升至工作位置，再由液压缸推动搭载模块连同UUV至水平布放位置，最后由搭载模块上的液压缸驱动机械臂完成布放任务。

如图2所示，搭载模块由艏部支撑架1、常闭式电磁锁2、搭载板3、搭载液压缸4、机械爪5、机械爪杆件6、移动观测体支撑架7、两侧带螺纹的支撑柱8等构件组成。艏部支撑架1末端通过螺栓铰接在其旋转支架上，通过搭载液压缸4活塞杆的运动推动艏部支撑架1绕旋转支架转动，实现艏部支撑架的开合，旋转支撑架则与水平旋转板10使用螺栓固连。艏部支撑架1中部的锁孔用于与常闭式电磁锁2相连，实现艏部支撑架1在搭载时位置的锁定。常闭式电磁锁2通过螺栓固连在搭载板上，如图5所示由紧固螺栓23、电磁铁24、永磁铁25、锁舌26、锁身27,28,29和弹簧30构成。非工作状态下，电磁铁24不通电，通过弹簧30的弹力保持锁定状态。工作时，电磁铁24线圈通电吸附永磁铁25带动使用环氧树脂粘结与之的锁舌26实现开锁。搭载板3通过3个两侧带螺纹支撑柱8与水平旋转板10连接。搭载板3上使用螺栓安装常闭式电磁锁2、搭载液压缸4、移动观测体支撑架7和机械爪支架51。搭载机械爪由机械爪5、机械爪杆件6构成。机械爪5通过螺栓连接在机械爪杆件6上，并绕该连接螺栓旋转，实现对移动观测体不同搭载位置的适应。机械爪杆件6通过螺栓连接在机械爪支架51上，机械爪杆件6通过内部的滑槽50绕螺栓进行滑动与转动的混合运动。如图6所示，机械爪杆件6由中部连杆连接件32驱动，艉部连杆连接件31、中部连杆连接件32、艏部连杆连接件33与连杆34共同构成搭载模块的联动驱动机构，该机构由搭载液压缸4驱动，使用双滑块机构进行联动驱动，此外艉部连杆连接件31还通过T形槽52与搭载板3相连，以确保机构的稳定。

如图3所示，旋转模块由按动旋转锁9、水平旋转板10、快装铝合金支架11、艏部支撑架辅助支撑件12、步进电机13和带耳环的液压缸14组成。如图7所示，按动旋转锁9由旋转锁外壳35、内棘轮锁舌36、环氧树脂轴套37、棘轮架38、转杆39、棘爪40和按钮41构成。按动旋转锁9通过图7右侧四个螺栓孔使用螺栓与快装铝合金支架11固连。内棘轮锁舌36通过环氧树脂轴套37和螺栓连接在棘轮架38上保证内棘轮锁舌36可以与棘轮架38同轴转动。棘爪架38、转杆39和按钮41都是安装在旋转锁外壳35内孔壁的滑槽内，转杆39依靠四周滑块上的斜面与旋转锁外壳35内孔壁滑槽上的不同斜面啮合实现转动与推出收回棘爪架38的动作，棘爪架38四周的滑块下端面与安装在滑槽内的弹簧相接触，弹簧提供收回棘爪架38时的回复力。棘爪40安装在棘爪转轴上，使用弹簧挡圈进行轴向限位，棘爪转轴下端使用螺纹连接在棘爪架38上，并通过同样安装在棘爪架38上的弹簧实现复位。按钮41下表面有斜面可以辅助转杆39滑入滑出不同滑槽。水平旋转板10使用螺栓将水平转轴和液压缸耳环支架安装在背面，水平转轴表面有锁孔与按动旋转锁的锁舌相对应，水平旋转板10通过水平转轴绕按动旋转锁9的内孔转动，由带耳环的液压缸14通过液压缸耳环支架进行驱动。步进电机13是按动旋转锁9的驱动装置，步进电机13通过如图8所示的结构驱动按钮41的运动。按动旋转锁驱动装置由按动齿条42、按动齿条47、齿轮轴45、齿轮箱盖43、轴套44和弹簧挡圈46构成，其中按动齿条42、按动齿条47通过T形槽连接在水平旋转板10上，齿轮箱盖43通过螺栓连接在水平旋转板10上，轴套44通过螺钉连接在齿轮箱盖43上，齿轮轴45一端通过联轴器与步进电机13相连，一端通过弹簧挡圈46轴向固定在轴套上。步进电机13提供的动力通过齿轮轴45传递给按动齿条42和按动齿条47，使其能沿着T形槽平动，实现对于按动旋转锁的驱动。如图9所示，快装铝合金支架11使用市面可购得的铝合金型材与角连接件组装而成，主要用于支撑旋转模块和搭载模块，通过螺栓连接安装有按动旋转锁9、艏部支撑架辅助支撑件12和带耳环液压缸支架48并通过4根螺栓连接在升降平台17上。

如图4所示，升降模块由定滑轮15、吊环16、升降平台17、滚轮18、装置外壳底座19、卷筒20、三相异步电机21、定滑轮22和齿轮联轴器49构成。定滑轮15通过螺栓连接在装置外壳的顶部，吊环16使用螺纹连接在升降平台17的一组对角上，滚轮18使用螺栓安装在升降平台17的另一组对角上。工作时，钢丝绳穿过定滑轮22和定滑轮15连接在吊环16上，为升降平台提供动力，滚轮18在装置外壳内壁的滑槽内滚动，起到限位与辅助支撑的作用，提高升降平台17在升降过程中的稳定性。如图10所示，卷筒20、三相异步电机21和定滑轮22依照升降平台17安装有吊环16的对角线方向分布，均使用螺栓安装在装置外壳底座19上表面加工出的凸台上面。卷筒20用于在升起升降平台17时收纳钢丝绳和传递力矩。三相异步电机21自带减速器与制动器，通过齿轮联轴器49与卷筒20相连。装置外壳底座19通过短销大平面的方式在装置外壳一侧定位，使用法兰连接的方式安装在装置外壳的端面。装置外壳底座19内有掏空的减重孔，背面使用加强筋来保证刚度。

当装置释放UUV时：两侧三相异步电机21同时开始工作，通过齿轮联轴器49带动卷筒20卷绕钢丝绳，钢丝绳依次绕过定滑轮22和定滑轮15，带动安装有吊环16的升降平台17上升。当上升到指定高度后，三相异步电机21的制动器开始工作，步进电机13通过联轴器驱动齿轮轴45、按动齿条42和按动齿条47，触发按动旋转锁9后立刻复位。带耳环的液压缸14无杆腔充油，活塞杆通过耳环作用在水平旋转板10上面的液压缸耳环支架，将水平旋转板10翻转90°后，步进电机13再一次启动，触发按动旋转锁9的按钮，实现水平旋转板10的旋转锁定。电磁铁24的线圈上电，将永磁铁25和与之相连的锁舌26吸附回锁身27,28,29，实现艏部支撑架1的解锁。搭载液压缸4无杆腔充油，通过双滑块连动机构驱动艏部支撑架1和机械爪杆件6，解除对移动观测体的搭载状态。当UUV离开装置后，搭载液压缸4有杆腔充油，艏部支撑架1和机械爪杆件6恢复搭载状态，电磁铁24线圈掉电，艏部支撑架实现锁定。步进电机13启动，通过触发按动旋转锁9解锁水平旋转板10，带耳环的液压缸有杆腔充油，水平旋转板恢复至搭载状态后，步进电机13再次启动，锁定水平旋转板10的旋转。三相异步电机21通过齿轮联轴器49带动卷筒20缓慢释放钢丝绳，直至升降平台17落在装置外壳内壁的平台上，完成布放任务。当装置回收UUV时，同上面的步骤相同，只需要在锁定艏部支撑架时确定已经捕捉到UUV即可，然后顺序完成后续的步骤，完成回收与搭载。

综上，本发明的UUV搭载布放回收装置包括升降模块、旋转模块和搭载模块。所述升降模块可以在三相异步电机牵引下升起一定高度，将旋转模块、搭载模块以及搭载模块上的载荷升出潜艇艇身。到达指定工作位置后，三相异步电机的制动器会将升降平台的位置固定，保证后续步骤在正确的位置继续进行。所述旋转模块在升降模块到达指定工作位置并锁定后开始工作，由液压缸驱动将旋转板翻转至水平，之后触发由步进电机驱动的按动旋转锁实现旋转板的周向锁定。所述按动旋转锁参考按动圆珠笔设计，头部设有锁舌用来实现旋转板的周向锁定，尾部与齿条相连，通过步进电机实现驱动。所述搭载模块在旋转板周向锁定后，艏部常闭式电磁锁通电解锁，艏部支撑架以及与之使用双滑块机构相连的机械爪液压缸在液压缸的驱动下展开至布放位置，完成布放。回收时，UUV自行靠近回收装置，搭载模块液压缸、常闭式电磁锁、步进电机、旋转液压缸、三相异步电机按照与布放时相反的流程依次工作，完成回收作业。

Claims (6)

1.一种UUV搭载布放回收装置，其特征在于：包括设置在装置外壳内的升降模块、设置在升降模块上的旋转模块、设置在旋转模块上的搭载模块，所述旋转模块包括设置在升降模块上端的快装铝合金支架、两个相对设置在快装铝合金支架上的按动旋转锁、铰接在两个按动旋转锁之间的水平转轴、固定在水平转轴上的水平旋转板、设置在水平旋转板与快装铝合金支架之间的带耳环的液压缸，所述搭载模块包括通过支撑柱设置在水平旋转板上的搭载板、铰接在水平旋转板下端部的艏部支撑架、设置在搭载板端部的用于锁定艏部支撑架的常闭式电磁锁、设置在搭载板上的四连杆机构、用于抓紧UUV的搭载机械爪，在搭载板上安装有液压缸，在艏部支撑架中下部铰接有一与液压缸活塞杆相连的连接杆，所述四连杆机构的一端通过艏部连杆连接件与连接杆相连、另有两端分别通过中部连杆连接件与搭载机械爪的下端铰接、一端作为冗余机构设置在搭载板后部的T型槽中；所述按动旋转锁包括旋转锁外壳、内棘轮锁舌、环氧树脂轴套、棘轮架、转杆、棘爪和按钮，按动旋转锁通过右侧连接板上的四个螺栓孔使用螺栓与快装铝合金支架固连，内棘轮锁舌通过环氧树脂轴套和螺栓连接在棘轮架上，棘爪架、转杆和按钮均安装在旋转锁外壳内孔壁的滑槽内，转杆依靠四周滑块上的斜面与旋转锁外壳内孔壁滑槽上的不同斜面啮合实现转动与推出收回棘爪架的动作，棘爪架四周的滑块下端面与安装在滑槽内的弹簧相接触，弹簧提供收回棘爪架时的回复力，棘爪安装在棘爪转轴上，棘爪转轴下端使用螺纹连接在棘爪架上，并通过安装在棘爪架上的弹簧实现复位，按钮的下表面有斜面以辅助转杆滑入滑出不同滑槽；水平转轴设置在水平旋转板背面，水平转轴表面设置有与按动旋转锁的内棘轮锁舌配合的锁孔；

按动旋转锁的驱动装置包括驱动电机、按动齿条一、按动齿条二、齿轮轴、齿轮箱盖、轴套和弹簧挡圈，驱动电机设置在水平旋转板上，按动齿条一、按动齿条二通过T形槽设置在水平旋转板上，齿轮箱盖通过螺栓连接在水平旋转板上，轴套通过螺钉连接在齿轮箱盖上，齿轮轴一端通过联轴器与步进电机相连、另一端通过弹簧挡圈轴向固定在轴套上，步进电机提供的动力通过齿轮轴传递给按动齿条一和按动齿条二，使其沿着T形槽平动，两个按动齿条通过设置的小圆柱与按钮上的圆孔配合实现对于按动旋转锁的驱动。

2.根据权利要求1所述的一种UUV搭载布放回收装置，其特征在于：所述升降模块包括安装在装置外壳底座上的两个电机、与电机输出端连接的两个卷筒、对称设置在装置外壳底座两端的两个定滑轮一，在装置外壳上端对称设置有两个定滑轮二，在装置外壳内表面竖直设置有两条滑道，升降平台通过设置的两个滑轮安装在滑道中，在升降平台上还设置有两个吊耳，每个卷筒上缠绕的钢丝绳的端部绕过对应的定滑轮一、定滑轮二后与吊耳连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种UUV搭载布放回收装置，其特征在于：所述常闭式电磁锁包括锁身、设置在锁身内的锁舌、套在锁舌外的弹簧、设置在锁舍端部的永磁铁、设置在锁身内的与永磁铁配合的电磁铁，弹簧一端连接在锁舌设置的凸台上、另一端连接在锁身设置的凹槽中，锁舌的伸出端与艏部支架配合。

4.根据权利要求1或2所述的一种UUV搭载布放回收装置，其特征在于：每个所述搭载机械爪包括机械爪连接件、机械爪夹块、机械爪杆件、机械爪支架，机械爪杆件的下端铰接在中部连杆连接件上、上端与机械爪连接件铰接，机械爪连接件中部与机械爪杆件铰接，机械爪连接件的两个端面分别设置有两个螺纹孔，机械爪夹块通过双头螺柱与螺纹孔的配合连接在机械爪连接件上，机械爪杆件中下部铣削出滑槽，机械爪杆件通过螺栓穿过滑槽连接在机械爪支架上，机械爪支架设置在搭载板上，机械爪杆件通过内部的滑槽绕螺栓进行滑动与转动的混合运动。

5.根据权利要求3所述的一种UUV搭载布放回收装置，其特征在于：每个所述搭载机械爪包括机械爪连接件、机械爪夹块、机械爪杆件、机械爪支架，机械爪杆件的下端铰接在中部连杆连接件上、上端与机械爪连接件铰接，机械爪连接件中部与机械爪杆件铰接，机械爪连接件的两个端面分别设置有两个螺纹孔，机械爪夹块通过双头螺柱与螺纹孔的配合连接在机械爪连接件上，机械爪杆件中下部铣削出滑槽，机械爪杆件通过螺栓穿过滑槽连接在机械爪支架上，机械爪支架设置在搭载板上，机械爪杆件通过内部的滑槽绕螺栓进行滑动与转动的混合运动。

6.根据权利要求1或2所述的一种UUV搭载布放回收装置，其特征在于：所述搭载板上设置有移动观测体托架，移动观测体托架上表面铺设橡胶；艏部支撑架内表面的边缘也设置有橡胶。

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