CN112339940A - 一种海洋勘探用水下航行器自主打捞捕获装置及捕获方法 - Google Patents
一种海洋勘探用水下航行器自主打捞捕获装置及捕获方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种海洋勘探用水下航行器自主打捞捕获装置及捕获方法,包括一个与水下航行器对接的锥形筒,锥形筒其中一个端部开口,且开口处可拆卸连接一个扇形斗;锥形筒顶部开设一个贯穿其端部开口导向槽结构,沿着从锥形筒端部开口处到其前端部方向、导向槽结构的宽度逐渐减少后保持不变;导向槽结构两侧的锥形筒上分别对称固接一个侧安装板,侧安装板的外侧活动卡接有漂浮组件,两个漂浮组件对称安装在锥形筒两侧;侧安装板的内侧面上开设一个齿舌槽,两个侧安装板的齿舌槽内安装有锁闭组件。本发明中捕获装置为模块化的纯机械结构,结构简单,体积小,既能节省能源,又能避免驱动装置产生的水下漏电问题。
Description
技术领域
本发明涉及海洋工程技术领域,具体为一种海洋勘探用水下航行器自主打捞捕获装置及捕获方法。
背景技术
随着人类对海洋资源的探索越来越多,水下机器人应运而生,如水下航行器、自主水下机器人(AUV),水下滑翔机等。它具有无缆、作业范围广、自由度大、可进行复杂环境探索等特点。当需要对工作时的水下机器人进行能量补充、读取信息或打捞出水面等操作时,需要首先对水下机器人进行捕获。
目前捕获装置普遍使用点对点捕获原理,所有捕获方式均为被动捕获方式,海面上作业的特点决定了这种被动捕获方式捕获效率,失败率高。为此我们提出一种海洋勘探用水下航行器自主打捞捕获装置及捕获方法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海洋勘探用水下航行器自主打捞捕获装置及捕获方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种海洋勘探用水下航行器自主打捞捕获装置,包括一个与水下航行器对接的锥形筒,水下航行器的顶部设有蘑菇头结构,所述锥形筒其中一个端部开口,且开口处可拆卸连接一个扇形斗;
所述锥形筒顶部开设一个贯穿其端部开口导向槽结构,沿着从锥形筒端部开口处到其前端部方向、导向槽结构的宽度逐渐减少后保持不变;
所述导向槽结构两侧的锥形筒上分别对称固接一个侧安装板,所述侧安装板的外侧活动卡接有漂浮组件,两个所述漂浮组件对称安装在锥形筒两侧;
所述侧安装板的内侧面上开设一个齿舌槽,两个侧安装板的齿舌槽内安装有锁闭组件,所述锁闭组件由两个齿舌板构成,所述齿舌板活动插接在齿舌槽内,且齿舌槽内端通过弹簧与齿舌板内端部固接,所述齿舌板朝向锥形筒开口的一侧开设有斜面槽,齿舌板的另一侧开设有弧面槽。
优选的,所述锥形筒的端部开口处固定多个向外延伸的连接板,所述扇形斗外表面开设多个深度小于扇形斗厚度的螺纹孔,所述连接板通过螺钉与扇形斗外表面的螺纹孔固定连接,所述锥形筒的顶部与扇形斗顶部处于同一水平面上。
优选的,所述扇形斗外底部固定安装有T形条,所述T形条上可活动卡接有重物条,所述锥形筒外底部固定安装有与形条形状配合的形槽。
优选的,所述导向槽结构由同中心线的直线槽和八字槽构成,所述八字槽的大口径端贯穿锥形筒的端部开口、小口径端与直线槽连接。
优选的,所述侧安装板两端均固定安装有连接块,所述连接块上贯穿开设有多个钢丝孔,所述漂浮组件包括一个由钢丝构成、呈U形的固定框和固定安装在固定框之间的多个充气垫,所述固定框的两个端部向内侧延伸、并折弯,形成一个活动接头,所述活动接头活动插接在任意一个钢丝孔内。
优选的,所述连接块上还安装有用于牵引绳穿过的通孔,所述扇形斗的外端部设有多个用于牵引绳穿过的吊孔。
优选的,所述齿舌板的顶部固接一个向上延伸的推杆,所述齿舌槽顶部开设有用于推杆穿出并滑动的推杆槽,所述推杆槽一侧的侧安装板顶面通过销轴固接一个金属环,当齿舌板完全卡入到齿舌槽内时,所述金属环可活动套接在推杆上。
优选的,所述导向槽结构的内端设有一个半圆环形的凹槽,所述蘑菇头结构可活动卡接在凹槽和齿舌板的弧面槽之间。
一种海洋勘探用水下航行器自主打捞捕获方法,采用上述的捕获装置,具体包括以下步骤:
S1:通过母船上起吊设备将捕获装置下放到水下航行器附近的海面上;
S2:操作人员远程控制水下航行器缓慢进入到扇形斗内,并沿着扇形斗的小口径端进入到锥形筒内,通过导向槽结构对蘑菇头结构的位置进行约束和导向,进而约束了水下航行器径向上的四个自由度;
S3:水下航行器继续进入向锥形筒内运动,蘑菇头结构挤压接触在齿舌板上的斜面槽上,并使得齿舌板进入到齿舌槽内,水下航行器继续运动,齿舌板在弹簧作用下回弹,使得蘑菇头结构卡入到导向槽结构内端和齿舌板的弧面槽之间,完成水下航行器轴向自由度的约束;
S4:起吊设备将捕获装置和水下航行器同时吊回到母船,完成捕获工作。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1.本发明中捕获装置为纯机械结构,结构简单,体积小,既能节省能源,又能避免驱动装置产生的水下漏电问题。
2.本发明中捕获装置采用模块化设计,安装方便。漂浮组件在不用的时候可以拆卸,节省空间。
3.本发明中捕获装置可配合水下航行器的不规则晃动,只要其姿态在一定的运动范围内,它仍能被扇形面,八字槽,直线槽逐渐约束其各个方向的自由度。
4.本发明中捕获装置在水中的漂浮高度和位姿易于调整,仅需调整漂浮组件的高度以及重物条的数量,便可使其以理想姿态漂浮于水面上。
5.本发明中捕获装置的锁闭组件方便可靠,齿舌板可以快速准确地锁定蘑菇头结构。另外,在需要取出水下航行器时候,仅需组合使用推杆和金属环即可。
6.本发明中捕获装置在捕获过程不需要运动,并且捕获过程水下航行器的运动可控性较高,避免了和自主航行器的激烈碰撞。除此之外,捕获装置的内腔结构光滑弧面,有效避免了损坏自主航行器表面的部件。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为本发明侧视图;
图3为本发明正视图;
图4为本发明锥形筒示意图;
图5为本发明中漂浮组件示意图;
图6为本发明图1中A处放大图;
图7为本发明中锁闭组件示意图;
图8为本发明中扇形斗示意图;
图9为本发明中自主航行器捕获过程示意图;
图10为本发明与自主航行器固定前示意图;
图11为本发明与自主航行器固定后示意图;
图中:1水下航行器、101蘑菇头结构、2锥形筒、201导向槽结构、201a直线槽、201b八字槽、202连接板、203T形槽、204凹槽、3扇形斗、301T形条、302重物条、303吊孔、4侧安装板、401连接块、402钢丝孔、403齿舌槽、404推杆槽、5漂浮组件、51充气垫、52固定框、5201活动接头、6锁闭组件、61齿舌板、6101斜面槽、6102弧面槽、62弹簧、63推杆、64金属环。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-11,本发明提供一种技术方案:一种海洋勘探用水下航行器自主打捞捕获装置,包括一个与水下航行器1对接的锥形筒2,其中水下航行器1的顶部设有蘑菇头结构101,该水下航行器1是本领域的常规设备。
锥形筒2其中一个端部开口,且开口处可拆卸连接一个扇形斗3,锥形筒2的端部开口处固定多个向外延伸的连接板202,扇形斗3外表面开设多个深度小于扇形斗3厚度的螺纹孔,连接板202通过螺钉与扇形斗3外表面的螺纹孔固定连接,锥形筒2的顶部与扇形斗3顶部处于同一水平面上。
请参阅图1-3以及图8,扇形斗3外底部固定安装有T形条301,T形条301上可活动卡接有重物条302,可根据实际情况,选择不同重量的重物条302,使得整个捕获装置能够水平放置在海面上。
锥形筒2外底部固定安装有与T形条301形状配合的T形槽203,当扇形斗3与锥形筒2之间拆开后,可将扇形斗3底部的T形条301卡接到锥形筒2外底部的T形槽203内,从而实现的扇形斗3和锥形筒2之间的折叠,减小捕获装置在放置时所占用的空间。
请参阅图4,锥形筒2顶部开设一个贯穿其端部开口导向槽结构201,沿着从锥形筒2端部开口处到其前端部方向、导向槽结构201的宽度逐渐减少后保持不变,具体是:
导向槽结构201由同中心线的直线槽201a和八字槽201b构成,八字槽201b的大口径端贯穿锥形筒2的端部开口、小口径端与直线槽201a连接。该导向槽结构201可对蘑菇头结构101的运动起到导向的作用。
导向槽结构201两侧的锥形筒2上分别对称固接一个侧安装板4,侧安装板4的外侧活动卡接有漂浮组件5,两个漂浮组件5对称安装在锥形筒2两侧。
侧安装板4两端均固定安装有连接块401,连接块401上贯穿开设有多个钢丝孔402,漂浮组件5包括一个由钢丝构成、呈U形的固定框52和固定安装在固定框52之间的多个充气垫51,固定框52的两个端部向内侧延伸、并折弯,形成一个活动接头5201,活动接头5201活动插接在任意一个钢丝孔402内,漂浮组件5可通过卡接在不同位置的钢丝孔402内调节其高度,从而控制捕获装置漂浮在海面上的高度,便于针对不同的水下航行器1进行高度姿态的调整。
连接块401上还安装有用于牵引绳穿过的通孔,扇形斗3的外端部设有多个用于牵引绳穿过的吊孔303。
侧安装板4的内侧面上开设一个齿舌槽403,两个侧安装板4的齿舌槽403内安装有锁闭组件6,锁闭组件6由两个齿舌板61构成,齿舌板61活动插接在齿舌槽403内,且齿舌槽403内端通过弹簧62与齿舌板61内端部固接,齿舌板61朝向锥形筒2开口的一侧开设有斜面槽6101,齿舌板61的另一侧开设有弧面槽6102。
齿舌板61的顶部固接一个向上延伸的推杆63,齿舌槽403顶部开设有用于推杆63穿出并滑动的推杆槽404,推杆槽404一侧的侧安装板4顶面通过销轴固接一个金属环64,当齿舌板61完全卡入到齿舌槽403内时,金属环64可活动套接在推杆63上,因此当需要将锁闭组件6长时间保持打开时,只需要将金属环64套接在推杆63上即可。
导向槽结构201的内端设有一个半圆环形的凹槽204,蘑菇头结构101可活动卡接在凹槽204和齿舌板61的弧面槽6102之间。
如图9所示,以下就本发明中针对水下航行器的打捞捕获方法做出详细描述,具体包括以下步骤:
S1:通过母船上起吊设备将捕获装置下放到水下航行器附近的海面上;
S2:操作人员远程控制水下航行器1缓慢进入到扇形斗3内,并沿着扇形斗3的小口径端进入到锥形筒2内,如图10所示,通过导向槽结构201对蘑菇头结构101的位置进行约束和导向,进而约束了水下航行器1径向上的四个自由度;
S3:水下航行器1继续进入向锥形筒2内运动,蘑菇头结构101挤压接触在齿舌板61上的斜面槽6101上,并使得齿舌板61进入到齿舌槽403内,水下航行器1继续运动,如图11所示,齿舌板61在弹簧62作用下回弹,使得蘑菇头结构101卡入到导向槽结构201内端和齿舌板61的弧面槽6102之间,完成水下航行器1轴向自由度的约束;
S4:起吊设备将捕获装置和水下航行器1同时吊回到母船,完成捕获工作。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种海洋勘探用水下航行器自主打捞捕获装置,其特征在于:包括一个与水下航行器(1)对接的锥形筒(2),所述锥形筒(2)其中一个端部开口,且开口处可拆卸连接一个扇形斗(3);
所述锥形筒(2)顶部开设一个贯穿其端部开口导向槽结构(201),沿着从锥形筒(2)端部开口处到其前端部方向、导向槽结构(201)的宽度逐渐减少后保持不变;
所述导向槽结构(201)两侧的锥形筒(2)上分别对称固接一个侧安装板(4),所述侧安装板(4)的外侧活动卡接有漂浮组件(5),两个所述漂浮组件(5)对称安装在锥形筒(2)两侧;
所述侧安装板(4)的内侧面上开设一个齿舌槽(403),两个侧安装板(4)的齿舌槽(403)内安装有锁闭组件(6),所述锁闭组件(6)由两个齿舌板(61)构成,所述齿舌板(61)活动插接在齿舌槽(403)内,且齿舌槽(403)内端通过弹簧(62)与齿舌板(61)内端部固接,所述齿舌板(61)朝向锥形筒(2)开口的一侧开设有斜面槽(6101),齿舌板(61)的另一侧开设有弧面槽(6102)。
2.根据权利要求1所述的一种海洋勘探用水下航行器自主打捞捕获装置,其特征在于:所述锥形筒(2)的端部开口处固定多个向外延伸的连接板(202),所述扇形斗(3)外表面开设多个深度小于扇形斗(3)厚度的螺纹孔,所述连接板(202)通过螺钉与扇形斗(3)外表面的螺纹孔固定连接,所述锥形筒(2)的顶部与扇形斗(3)顶部处于同一水平面上。
3.根据权利要求1所述的一种海洋勘探用水下航行器自主打捞捕获装置,其特征在于:所述扇形斗(3)外底部固定安装有T形条(301),所述T形条(301)上可活动卡接有重物条(302),所述锥形筒(2)外底部固定安装有与T形条(301)形状配合的T形槽(203)。
4.根据权利要求1所述的一种海洋勘探用水下航行器自主打捞捕获装置,其特征在于:所述导向槽结构(201)由同中心线的直线槽(201a)和八字槽(201b)构成,所述八字槽(201b)的大口径端贯穿锥形筒(2)的端部开口、小口径端与直线槽(201a)连接。
5.根据权利要求1所述的一种海洋勘探用水下航行器自主打捞捕获装置,其特征在于:所述侧安装板(4)两端均固定安装有连接块(401),所述连接块(401)上贯穿开设有多个钢丝孔(402),所述漂浮组件(5)包括一个由钢丝构成、呈U形的固定框(52)和固定安装在固定框(52)之间的多个充气垫(51),所述固定框(52)的两个端部向内侧延伸、并折弯,形成一个活动接头(5201),所述活动接头(5201)活动插接在任意一个钢丝孔(402)内。
6.根据权利要求5所述的一种海洋勘探用水下航行器自主打捞捕获装置,其特征在于:所述连接块(401)上还安装有用于牵引绳穿过的通孔,所述扇形斗(3)的外端部设有多个用于牵引绳穿过的吊孔(303)。
7.根据权利要求1所述的一种海洋勘探用水下航行器自主打捞捕获装置,其特征在于:所述齿舌板(61)的顶部固接一个向上延伸的推杆(63),所述齿舌槽(403)顶部开设有用于推杆(63)穿出并滑动的推杆槽(404),所述推杆槽(404)一侧的侧安装板(4)顶面通过销轴固接一个金属环(64),当齿舌板(61)完全卡入到齿舌槽(403)内时,所述金属环(64)可活动套接在推杆(63)上。
8.根据权利要求1所述的一种海洋勘探用水下航行器自主打捞捕获装置,其特征在于:所述导向槽结构(201)的内端设有一个半圆环形的凹槽(204),水下航行器(1)顶部的蘑菇头结构(101)可活动卡接在凹槽(204)和齿舌板(61)的弧面槽(6102)之间。
9.一种海洋勘探用水下航行器自主打捞捕获方法,其特征在于,采用如权利要求1-8中任意一项所述的捕获装置,具体包括以下步骤:
S1:通过母船上起吊设备将捕获装置下放到水下航行器附近的海面上;
S2:操作人员远程控制水下航行器(1)缓慢进入到扇形斗(3)内,并沿着扇形斗(3)的小口径端进入到锥形筒(2)内,通过导向槽结构(201)对蘑菇头结构(101)的位置进行约束和导向,进而约束了水下航行器(1)径向上的四个自由度;
S3:水下航行器(1)继续进入向锥形筒(2)内运动,蘑菇头结构(101)挤压接触在齿舌板(61)上的斜面槽(6101)上,并使得齿舌板(61)进入到齿舌槽(403)内,水下航行器(1)继续运动,齿舌板(61)在弹簧(62)作用下回弹,使得蘑菇头结构(101)卡入到导向槽结构(201)内端和齿舌板(61)的弧面槽(6102)之间,完成水下航行器(1)轴向自由度的约束;
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