CN112937349B - 一种auv水下专用自充电设备及充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种AUV水下专用自充电设备及充电方法，包括搭载平台，所述搭载平台的上表面固定安装有充电模块，所述充电模块的顶面安装有绞车，所述绞车上的缆线分别连接自航式充电接口和充电模块，所述搭载平台的底面四个角处分别安装有垂直推进器，每个垂直推进器的内侧安装有水平推进器；所述充电模块的两端面分别设置有两个充电导向口，充电导向口呈喇叭状，充电导向口与AUV对应，充电导向口用于AUV对接时的导向及充电时AUV的固定。可以在水下长时存在，稳定供能，自身具备多种补能手段，同时具备机动能力而不需AUV具备高机动能力的充电装置。

Description

一种AUV水下专用自充电设备及充电方法
技术领域
本发明涉及充电设备技术领域，尤其是一种AUV水下专用自充电设备及充电方法。
背景技术
随着信息技术、人工智能等新一代信息革命的深入推进，各种无人设备被广泛的应用。无人装备以其高度智能化、高消费比、高部署灵活性及相对有人系统更好的环境适应性正逐步成为军民各领域主要的系统设备之一。在水下及深海领域，各类无人潜水器已经广泛地应用到水下石油开采、地形地貌探测以及军事特种作业等领域，相对于水下有人装备，无人装备的使用使人类不必暴露于高压海水之下，同时无人装备的使用不受时空限制，大大丰富了人类认识、开发深海的手段及能力。
当前水下无人装备主要分为有遥控无人潜水器或缆控无人潜水器(ROV)、自主式水下航行器(AUV)，ROV主要用于机动范围有限的定点作业，该类潜器与母平台通过脐带缆连接，作业的能量依靠母船通过脐带缆供给，这种方式具备能量实时传输的优势，可使ROV进行长时的大负载作业，但其作业范围有限，不适合大范围探测扫海作业。而AUV则自身携带电池，无母船保障，这类潜器具备大范围机动的优势，是大范围深海探测的主要手段之一。
在当前发展阶段，受限于AUV尺寸及电池能量密度，AUV的作业时间严重受限，能源的供给已经成为AUV发展的主要制约瓶颈。针对AUV能源受限的瓶颈问题，各国相继开展了很多AUV对接充电装置，但目前这类装置均基于水下固定或大型机动平台。水下固定式的对接充电装置机动性差，需要AUV主动航行至对接口，要求AUV具备很强的机动性及操控性；而基于水下大型平台的对接充电装置同样受限于水下平台机动性能有限，也需要AUV主动对接。同时基于两类平台的对接充电装置本身的能源供给同样未得到有效解决，目前无法做到长期稳定供能。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种AUV水下专用自充电设备及充电方法，从而可以在水下长时存在，稳定供能，自身具备多种补能手段，同时具备机动能力而不需AUV具备高机动能力的充电装置。
本发明所采用的技术方案如下：
一种AUV水下专用自充电设备，包括搭载平台，所述搭载平台的上表面固定安装有充电模块，所述充电模块的顶面安装有绞车，所述绞车上的缆线分别连接自航式充电接口和充电模块，所述搭载平台的底面四个角处分别安装有垂直推进器，每个垂直推进器的内侧安装有水平推进器；所述充电模块的两端面分别设置有两个充电导向口，充电导向口呈喇叭状，充电导向口与AUV对应，充电导向口用于AUV对接时的导向及充电时AUV的固定。
其进一步技术方案在于：
所述水平推进器和垂直推进器均通过螺栓与搭载平台的安装基座连接。
所述自航式充电接口整体为零浮力。
所述自航式充电接口内部配备有推进器和通信导航设备，充电部分为湿插拔接头。
所述搭载平台上还安装有自身搜索和定位设备。
一种AUV水下专用自充电设备的充电方法，包括如下步骤：
第一步：AUV航行至AUV水下专用自充电设备的附近；
第二步：AUV水下专用自充电设备通过自身搜索和定位设备精确定位此时AUV的位置；
第三步：然后水平推进器和垂直推进器工作，驱动AUV水下专用自充电设备航行，并实现精确定位，使充电导向口与AUV对接；
第四步：充电模块工作，对AUV进行充电；
第五步：充电结束后，充电模块停止工作；
第六步：然后水平推进器和垂直推进器工作，驱动AUV水下专用自充电设备航行，与AUV脱离；
第七步：当充电模块需要自身补能时，绞车工作，释放缆线，自航式充电接口可航行至大型水下平台进行对接，通过大型水下平台进行补能；
第八步：充电模块补能结束后，绞车工作，回收缆线，自航式充电接口回位，等待下一次对AUV的充电工作。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过搭载推进器实现装置本身的高精度操控，从而改变当前AUV主动机动对接充电装置面临的操控难、对接成功率不高的问题，通过搭载绞车及自航式充电接口可实现水下、水面灵活的充电模块补能方式，既可实现隐蔽补能又可实现高消费比的水面补能，具备高度的部署灵活性及广阔的应用前景。同时该装置不失为一种AUV水下充电的一种开创性的尝试，也具备可实现性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明充电设备的主视图。
图3为本发明充电设备的仰视图。
图4为本发明的应用图。
其中：1、AUV；2、充电导向口；3、充电模块；4、绞车；5、自航式充电接口；6、搭载平台；7、水平推进器；8、垂直推进器。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2、图3和图4所示，本实施例的AUV水下专用自充电设备，包括搭载平台6，搭载平台6的上表面固定安装有充电模块3，充电模块3的顶面安装有绞车4，绞车4上的缆线分别连接自航式充电接口5和充电模块3，搭载平台6的底面四个角处分别安装有垂直推进器8，每个垂直推进器8的内侧安装有水平推进器7；充电模块3的两端面分别设置有两个充电导向口2，充电导向口2呈喇叭状，充电导向口2与AUV1对应，充电导向口2用于AUV1对接时的导向及充电时AUV1的固定。
水平推进器7和垂直推进器8均通过螺栓与搭载平台6的安装基座连接。
自航式充电接口5整体为零浮力。
自航式充电接口5内部配备有推进器和通信导航设备，充电部分为湿插拔接头。
载平台6上还安装有自身搜索和定位设备。
本实施例的AUV水下专用自充电设备的充电方法，包括如下步骤：
第一步：AUV1航行至AUV水下专用自充电设备的附近；
第二步：AUV水下专用自充电设备通过自身搜索和定位设备精确定位此时AUV1的位置；
第三步：然后水平推进器7和垂直推进器8工作，驱动AUV水下专用自充电设备航行，并实现精确定位，使充电导向口2与AUV1对接；
第四步：充电模块3工作，对AUV1进行充电；
第五步：充电结束后，充电模块3停止工作；
第六步：然后水平推进器7和垂直推进器8工作，驱动AUV水下专用自充电设备航行，与AUV1脱离；
第七步：当充电模块3需要自身补能时，绞车4工作，释放缆线，自航式充电接口5可航行至大型水下平台进行对接，通过大型水下平台进行补能；
第八步：充电模块3补能结束后，绞车4工作，回收缆线，自航式充电接口5回位，等待下一次对AUV1的充电工作。
本发明所述的AUV水下专用自充电设备的具体结构和功能如下：
主要由搭载平台6、水平推进器7、垂直推进器8、充电导向口2、充电模块3、绞车4及自航式充电接口5组成。
AUV水下专用自充电设备具备水下六自由度航行能力，同时本身具备动力控位功能。
搭载平台6为所有设备搭载载体。
在搭载平台6下部布置八台推进器，推进器通过螺栓与搭载平台推进器安装基座连接，水平推进器7和垂直推进器8布置在搭载平台6下部可节约上部空间。
充电模块3安装于搭载平台6的上部，充电模块3两侧分别布置两个充电导向口2，充电导向口2用于AUV1对接时导向及充电时AUV1的固定。
绞车4及自航式充电接口5布置于充电模块3的上部，机械部分通过螺栓连接。绞车4具备储缆及收放缆功能，自航式充电接口5通过绞车4上储存的缆与充电模块3连接。
自航式充电接口5整体为零浮力，配备推进器和通信导航设备，充电部分为湿插拔接头，具备在水下接插能量传输功能。
AUV水下专用自充电设备的航行及动力控位通过水平推进器7及垂直推进器8实现，整体为零浮力或微负浮力。充电模块3具备为AUV1快速充电或为电池模块化AUV快速更换电源模块功能。而自航式充电接口5同样具备航行能力，可航行至大型水下平台及水面平台并与其对接从而为充电模块3补能。
实际使用过程中：
当AUV1需要充电时，AUV1可航行至水下充电设备附近，AUV水下专用自充电设备通过自身搜索及定位设备对AUV1进行定位，并精确航行通过充电导向口2与AUV1实现对接，从而避免AUV1在小航速下进行高精度航行操控，提高对接成功率并降低AUV1设计难度。AUV1充电装置两向共布置四个充电导向口2，可同时为四台AUV1充电，大大提高充电效率。
当AUV水下专用自充电设备的充电模块3自身需要补能时，通过绞车4释放光电复合缆，自航式充电接口5可航行至大型水下平台与其对接，通过大型水下平台对其进行补能，该方式具备不受水面风浪影响，同时具有高度隐蔽性。同时，自航式充电接口5还可航行至水面，被水面船捕捉，并通过水面船多充电模块3补能，该方式具备更好的消费比，同时难度更小，在民用领域具备更好的前景。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (1)

1.一种AUV水下专用自充电设备，其特征在于：包括搭载平台(6)，所述搭载平台(6)的上表面固定安装有充电模块(3)，所述充电模块(3)的顶面安装有绞车(4)，所述绞车(4)上的缆线分别连接自航式充电接口(5)和充电模块(3)，所述搭载平台(6)的底面四个角处分别安装有垂直推进器(8)，每个垂直推进器(8)的内侧安装有水平推进器(7)；所述充电模块(3)的两端面分别设置有两个充电导向口(2)，充电导向口(2)呈喇叭状，充电导向口(2)与AUV(1)对应，充电导向口(2)用于AUV(1)对接时的导向及充电时AUV(1)的固定；所述水平推进器(7)和垂直推进器(8)均通过螺栓与搭载平台(6)的安装基座连接；所述自航式充电接口(5)整体为零浮力；所述自航式充电接口(5)内部配备有推进器和通信导航设备，充电部分为湿插拔接头；所述搭载平台(6)上还安装有自身搜索和定位设备；并具备水下六自由度航行能力，可以在水下长时存在，稳定供能，自身具备多种补能手段，具备机动能力而无需AUV具备高机动能力；充电方法包括如下步骤：
第一步：AUV(1)航行至AUV水下专用自充电设备的附近；
第二步：AUV水下专用自充电设备通过自身搜索和定位设备精确定位此时AUV(1)的位置；
第三步：然后水平推进器(7)和垂直推进器(8)工作，驱动AUV水下专用自充电设备航行，并实现精确定位，使充电导向口(2)与AUV(1)对接；
第四步：充电模块(3)工作，对AUV(1)进行充电；
第五步：充电结束后，充电模块(3)停止工作；
第六步：然后水平推进器(7)和垂直推进器(8)工作，驱动AUV水下专用自充电设备航行，与AUV(1)脱离；
第七步：当充电模块(3)需要自身补能时，绞车(4)工作，释放缆线，自航式充电接口(5)可航行至大型水下平台进行对接，通过大型水下平台进行补能；
第八步：充电模块(3)补能结束后，绞车(4)工作，回收缆线，自航式充电接口(5)回位，等待下一次对AUV(1)的充电工作。
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