CN113086094B - 无人潜航器回收系统以及回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无人潜航器回收系统以及回收方法，属于潜航器技术领域。无人潜航器回收系统包括：母船；阻拦网组件，阻拦网组件设置于母船；以及无人潜航器，无人潜航器设置有至少一个矢量喷水推进器。本发明无人潜航器回收系统中的无人潜航器可以直接从水下飞跃至母船的阻拦网组件上，高效率地完成无人潜航器的回收任务，提高了回收效率。

Description

无人潜航器回收系统以及回收方法

技术领域

本发明涉及潜航器技术领域，特别涉及一种无人潜航器回收系统以及回收方法。

背景技术

随着对海洋资源开发的不断深入，运用无人潜航器对海洋的研究日益增多，而对于回收无人潜航器的要求也日益提高。

目前无人潜航器的回收任务在水下或者水面进行，由于水中干扰因素多，存在回收效率低的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种无人潜航器回收系统以及回收方法，旨在解决现有技术中无人潜航器在水下或者水面回收时效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种无人潜航器回收系统，包括：

母船；

阻拦网组件，阻拦网组件设置于母船；以及

无人潜航器，无人潜航器设置有至少一个矢量喷水推进器。

可选的，阻拦网组件包括：

门架，门架的开口端可枢转地连接于母船；以及

阻拦网，阻拦网设置于门架内。

可选的，还包括：

至少一个阻尼器，阻尼器设置于母船与门架之间。

可选的，阻拦网组件设置于母船的尾部甲板上。

可选的，无人潜航器还包括：

无人潜航器本体，无人潜航器本体的中部设置有喷水推进舱；

其中，至少一个矢量喷水推进器设置于喷水推进舱，且矢量喷水推进器可在伸出喷水推进舱的展开位置与缩回喷水推进舱的缩回位置之间移动。

可选的，多个矢量喷水推进器沿无人潜航器本体的周向间隔设置。

可选的，无人潜航器还包括：

自吸泵，自吸泵设置于无人潜航器本体内，其中自吸泵的进水口与外界连通，自吸泵的出水口分别与全部矢量喷水推进器连通。

可选的，还包括：

测距模块，测距模块设置于无人潜航器，用于测量无人潜航器与母船之间的距离；

控制器，控制器分别与测距模块和无人潜航器连接，用于接收测距模块测量到的距离，并在距离小于或者等于预设距离时控制至少一个矢量喷水推进器开始工作。

可选的，还包括：

接近传感器，接近传感设置于母船或者阻拦网组件，用于在监测到无人潜航器接近阻拦网组件时，向控制器发出接近信号；

其中，控制器接收到接近信号后，控制全部矢量喷水推进器停止工作。

第二方面，本发明还提供了一种无人潜航器的回收方法，使用上述的无人潜航器回收系统；

回收方法包括：

无人潜航器执行回收任务时，无人潜航器向母船所在位置航行；

在无人潜航器航行过程中，调整母船的姿态，使得母船上的阻拦网组件位于无人潜航器的航行路径上；

在无人潜航器航行至与母船之间的距离小于或者等于预设距离时，无人潜航器进入下潜姿态，且无人潜航器上至少一个矢量喷水推进器开始工作；

通过控制矢量喷水推进器的喷水方向使得无人潜航器越出水面后在空中滑行，直至无人潜航器撞击阻拦网组件；

将无人潜航器从阻拦网组件上取下，完成无人潜航器的回收。

本发明技术方案通过在无人潜航器中增设的至少一个矢量喷水推进器使得无人潜航器具备跨界面运动能力，从而可以直接从水下飞跃至母船的阻拦网组件上，以高效率地完成无人潜航器的回收任务，提高了回收效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明无人潜航器回收系统一实施例的结构示意图，其中，无人潜航器向母船所在位置航行；

图2为本发明无人潜航器回收系统一实施例的结构示意图，其中，无人潜航器越出水面；

图3为本发明无人潜航器回收系统一实施例的结构示意图，其中，无人潜航器接近阻拦网组件；

图4为本发明无人潜航器回收系统一实施例的结构示意图，其中，无人潜航器完成回收；

图5为本发明无人潜航器回收系统一实施例的阻拦网组件的结构示意图；

图6为本发明无人潜航器回收系统另一实施例的结构示意图；

图7为本发明无人潜航器回收系统又一实施例的无人潜航器的结构示意图；

图8为本发明无人潜航器回收系统一实施例的无人潜航器的控制框图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

随着对海洋资源开发的不断深入，运用AUV(Autonomous Underwater Vehicle,无人潜航器)对海洋的研究日益增多，而对于布放回收无人潜水器要求也日益提高。在作业完成后，都需要对AUV进行回收。目前应用于水下回收AUV的方式，主要有人工驾驶小艇回收、固定罩笼式对接、机械手捕捉等方式方法。但是由于水下通讯定位难、干扰因素多、不确定性高、运动控制要求高等因素导致上述方法都存在对接成功率低、对接机构可调性差等缺点，从而严重制约了AUV回收的效率。

为了解决上述问题，本发明实施例通过在无人潜航器中增设的至少一个矢量喷水推进器使得无人潜航器具备跨界面运动能力，从而可以直接从水下飞跃至母船的阻拦网组件上，高效率地完成无人潜航器的回收任务，提高了回收效率。

下面结合附图以及一些具体实施例进一步阐述本申请的发明构思。

在本发明一实施例中，提供了一种无人潜航器回收系统。参阅图1、图2、图3和图4，其中，图1中无人潜航器向母船所在位置航行；图2中无人潜航器越出水面；图3中无人潜航器接近阻拦网组件；图4中无人潜航器完成回收。

本实施例中，无人潜航器回收系统包括母船100、阻拦网组件200以及无人潜航器300。其中，母船100用于回收或者释放无人潜航器300，且母船100可以回收或者释放一个或者多个无人潜航器300。母船100可以是小艇、无人水面艇、水上固定平台或者是海上移动平台等，本实施例对此并不限制。

无人潜航器300设置有至少一个矢量喷水推进器320。容易理解的，该矢量喷水推进器320可以仅仅用于执行回收任务时将无人潜航器300推出水面，或者至少一个矢量喷水推进器320中的其中一个或者多个还可以用作无人潜航器300的主推进系统，用于推动无人潜航器300执行上浮、下潜以及水下航行等常规任务。无人潜航器300的尾部还具有尾翼，尾翼不仅可以在水下航行时稳定无人潜航器300的水下姿态，还可以在空中滑行时稳定无人潜航器300的空中姿态。

阻拦网组件200设置在母船100上，用于拦截空中滑行中的无人潜航器300，从而完成无人潜航器300的回收任务。具体而言，可通过调整母船100的姿态以及规划无人潜航器300的航行路径，使得阻拦网组件200位于无人潜航器300的航行路径上。当无人潜航器300在矢量喷水推进器320作用下跃出水面并在空中朝向阻拦网组件200飞行或者滑行。在无人潜航器300撞击到阻拦网组件200上时，无人潜航器300停止滑行，被回收至母船100上。

容易理解的，现有的被动式回收方式通过人工在水面回收，或者在水下进行，例如对接式回收、回收笼回收等，水面回收以及水下回收均由于受到水下暗流、波浪等因素的影响而需要多次调整控制无人潜航器300与回收臂或者回收笼等回收模块的姿态，造成回收效率低、回收时间长。

而本实施例中，通过在无人潜航器300中增设的至少一个矢量喷水推进器320使得无人潜航器300具备跨界面运动能力，从而可以直接从水下飞跃至母船100的阻拦网组件200上。本实施例由于无人潜航器300越出水面的路径易于规划，且空中路径不易受到水下暗流或者波浪的影响而较为稳定，此时预先控制无人潜航器300对准阻拦网组件200即可，从而降低了回收过程中的控制难度，简化了回收流程，可以高效率地完成无人潜航器300的回收任务。

阻拦网组件200中阻拦网的轮廓可以是矩形、圆形或者三角形或者其他形状，本实施例对此并不限制。下文以阻拦网组件200中阻拦网的形状为矩形进行具体说明。

容易理解的，阻拦网组件200可以直接固定在母船100的船首处甲板，还可以是固定在母船100的尾部甲板，甚至于设置于母船100的中部，本实施例对此并不限制。且阻拦网组件200可以朝向母船100的船首处，即无人潜航器300从母船100的前方越出水面向母船100飞行，或者阻拦网组件200可以朝向母船100的尾部，即无人潜航器300从母船100的后方越出水面向母船100飞行。

且阻拦网组件200可与甲板呈小角度地固定在甲板上，以在无人潜航器300飞跃过最高点后向下坠落时回收无人潜航器300。或者阻拦网组件200还可以与甲板平面呈90°固定，以在无人潜航器300在滑行最高点的时候回收阻拦网。或者，在一实施例中，参阅图1和图5，阻拦网组件200包括门架210与阻拦网220，门架210的开口端可枢转地连接于母船100。阻拦网220设置于门架210内。本实施例中，阻拦网组件200可绕开口端上的枢转轴摆动，进而相对于母船100摆动。此时，阻拦网组件200具有拦截位置与贴地位置。参阅图1，此时，阻拦网组件200处于拦截位置，参阅图4，阻拦网组件200靠近甲板而处于贴地位置，在拦截位置处，阻拦网组件200可大致上与甲板所在平面呈90°夹角，以增大无人潜航器300与阻拦网220的撞击概率，以在无人潜航器300与甲板之间的间距较大的时候拦截住无人潜航器300，避免无人潜航器300在空中跃过阻拦网组件200。当阻拦网组件200拦截住无人潜航器300后，阻拦网组件200顺势摆动至贴地位置，此时贴地位置处的阻拦网220贴近于甲板，从而将无人潜航器300放置在甲板上或者贴近于甲板，便于工作人员从阻拦网220中取出无人潜航器300，完成回收任务。

本实施例中，参阅图5，阻拦网220固定在门架210内部，从而在门架210的带动下绕门架210的开口端与甲板的枢转轴摆动。

在一实施例中，无人潜航器回收系统还包括至少一个阻尼器400，阻尼器400设置于母船100与门架210之间。阻尼器400用于在无人潜航器300撞击到阻拦网220时提供相反的阻力，以使得阻拦网220从拦截位置缓慢摆动至贴地位置，避免无人潜航器300直接带动阻拦网220砸在母船100的甲板上而损坏。多个阻尼器400可以沿母船100与门架210之间的枢转轴线间隔设置。

作为本实施例的一种选择，参阅图6，阻尼器400可选择为液压阻尼器，阻尼器400的一端与甲板铰接，另一端与门架210铰接，从而在阻尼器400从拦截位置向贴地位置摆动时，提供一相反的阻力，使得无人潜航器300缓慢降落至甲板上。此时，多个阻尼器400可以包括2个，2个阻尼器左右对称设置，分别与门架210的左臂或者右臂连接。

或者，阻尼器400还可以选为旋转阻尼器400，旋转阻尼器400套设在门架210与甲板之间的枢转轴上。此时，多个阻尼器400可以分别设置在门架的左臂或者右臂的枢转轴上，从而降低阻拦网组件200从拦截位置摆动至贴地位置过程中的转速。

在一实施例中，无人潜航器300包括有无人潜航器本体310，无人潜航器本体310的中部设置有喷水推进舱311。此时，至少一个矢量喷水推进器320设置于喷水推进舱311内，且矢量喷水推进器320可在伸出喷水推进舱311的展开位置与缩回喷水推进舱311的缩回位置之间移动。

在无人潜航器300执行工作任务时，矢量喷水推进器320可以缩回喷水推进舱311内而避免影响无人潜航器300在水下的航行以及工作任务的执行。而在执行回收任务时，矢量喷水推进器320从无人潜航器300中部的喷水推进舱311中伸展出来，喷水推进提供强大的喷力，使得无人潜航器300具备跨界面运动能力从水下跃出至空中。

参阅图7，图7中矢量喷水推进器320处于展开位置。矢量喷水推进器320的一端枢接在喷水推进舱311的仓壁上，从而在展开位置和缩回位置之间摆动。或者矢量喷水推进器320可在喷水推进舱311沿固定设置的导轨滑动，在需要展开时沿导轨滑出喷水推进舱311。

且作为本实施例的一种选择，一般无人潜航器300均设置为鱼雷状，此时，多个矢量喷水推进器320沿无人潜航器300的周向间隔设置，从而多个矢量喷水推进器320共同调整无人潜航器300的水中以及空中姿态，使得无人潜航器300的跃出方向与滑行方向可控，无人潜航器300可以在航行过程中越出水面时不发生较大的偏移，降低发生无人潜航器300与阻拦网220错开而拦截失败事件的概率。其中，多个矢量喷水推进器320可沿无人潜航器300的周向均匀间隔设置。

在一实施例中，无人潜航器300还包括自吸泵330，自吸泵330设置于无人潜航器本体310内，其中自吸泵330的进水口与外界连通，自吸泵330的出水口分别与全部矢量喷水推进器320连通。

无人潜航器300通过一个自吸泵330为全部矢量喷水推进器320泵入所需的流量。本实施例中，自吸泵330的进水口可开设于无人潜航器300的首部，从而在水下航行时从无人潜航器本体310的首部进水。或者，参阅图7，进水口还可是无人潜航器本体310上额外伸出的一水管340。然后自吸泵330将吸收的水根据分配的推力泵入每个矢量喷水推进器320中。

相较于每个矢量喷水推进器320均单独吸水时多个进水口影响无人潜航器300的瞬间姿态，采用一个进水口可降低进水口吸水时对无人潜航器300姿态的影响，从而降低无人潜航器300跨界运动的控制难度，以提高无人潜航器300向阻拦网220飞跃的准度。

在一实施例中，回收系统还包括测距模块500与控制器600，测距模块500设置于无人潜航器300上，用于测量无人潜航器300与母船100之间的距离。控制器600分别与测距模块500和无人潜航器300连接，用于接收测距模块500测量到的距离，并在距离小于或者等于预设距离时控制至少一个矢量喷水推进器320开始工作。

本实施例中，测距模块500用于测量无人潜航器300与母船100的距离，从而使得控制器600可以控制无人潜航器300在恰当的时间点越出水面，以正确撞击到阻拦网组件200上。测距模块500可以是无人潜航器300上的激光测距模块，控制器600可以是无人潜航器300的内置芯片或者与测距模块连接的PLC模块，还可以是无人潜航器300中内置的计算机，本实施例对此并不限制。该预设距离可以是在具体实施时根据无人潜航器的航速、波浪以及风速等因素具体分析得到，此处并不限定。

在一实施例中，为了避免矢量喷水推进器320提供的推力在空中滑行时使得无人潜航器300撞破阻拦网，回收系统包括有接近传感器700，接近传感器700设置于母船100上或者阻拦网组件200上，用于在监测到无人潜航器300接近阻拦网组件200时，向控制器600发出接近信号。其中，控制器600接收到接近信号后，控制全部矢量喷水推进器320停止工作。此后，无人潜航器300靠惯性在空中滑行。

其中，接近传感器700可以是设置于母船100尾部的光接近开关或者红外传感器等监测设备，以在无人潜航器300进入母船100上方时即监测到其接近母船100，从而便于控制器控制全部矢量喷水推进器320停机。

第二方面，本发明实施例还提供了一种无人潜航器的回收方法，使用上述的无人潜航器回收系统。

本实施例中，回收方法包括：

步骤S100、无人潜航器300执行回收任务时，无人潜航器300向母船100所在位置航行。

无人潜航器300接收到返航指令时，可上浮至水面上，接收母船100的GPS信号，得到母船100所在的位置，从而规划得到航行路径，然后在水面上或者下潜后向母船100所在位置航行。无人潜航器300的航行路径可以由自身的控制器解算得到，还可由母船100上的控制中心根据两者的GPS坐标解算得到，然后传输至无人潜航器300上的控制器，并引导无人潜航器300向母船100所在位置航行。

步骤S200、在无人潜航器300航行过程中，调整母船100的姿态，使得母船100上的阻拦网组件200位于无人潜航器300的航行路径上。

此时，可将阻拦网组件200从贴地位置摆动至拦截位置，并调整母船100的姿态，使得阻拦网组件200位于无人潜航器300的航行路径上，做好从空中拦截无人潜航器300的准备。

步骤S300、在无人潜航器300航行至与母船100之间的距离小于或者等于预设距离时，无人潜航器300进入下潜姿态，且无人潜航器300上至少一个矢量喷水推进器320开始工作。

在无人潜航器300从水面接近母船100时，即可控制无人潜航器300进入下潜姿态，从而便于泵入水后从水下跃起。在无人潜航器300从水下接近母船100时，可控制无人潜航器300保持下潜姿态。

当无人潜航器300航行至与母船100之间的距离小于或者等于预设距离，矢量喷水推进器320开始工作。即至少一个矢量喷水推进器320的矢量喷头开始向下转动，并提供一个推力，该推力使得无人潜航器300开始调整自身姿态，无人潜航器300的首部开始上翘，准备跃起。在调整过程中，可以是无人潜航器300的喷水推进舱311内的所有矢量喷水推进器320都开始转向喷水推进，还可以是其中的部分矢量喷水推进器320转向喷水推进。

步骤S400、通过控制矢量喷水推进器320的喷水方向使得无人潜航器300越出水面后在空中滑行，直至无人潜航器300撞击阻拦网组件200。

无人潜航器300在矢量喷水推进器320的作用下跃出水面，飞跃至空中，并朝向阻拦网组件200飞行。在此过程中，可通过调整矢量喷水推进器320的矢量喷头的方向以及推力的大小来调整无人潜航器300的飞行方向，避免无人潜航器300与阻拦网组件200在空中错开。待无人潜航器300接近阻拦网组件200时，即可控制矢量喷水推进器320停机。然后无人潜航器300撞击阻拦网组件200。阻拦网组件200在阻尼器的作用下顺势从拦截摆动至贴地位置，完成对无人潜航器300的拦截作业。

步骤S500、将无人潜航器300从阻拦网组件200上取下，完成无人潜航器300的回收。

此时，阻拦网组件200处于靠近甲板的贴地位置，可以通过人工方式将无人潜航器300从阻拦网组件200上取下，完成无人潜航器300的回收任务。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种无人潜航器回收系统，其特征在于，包括：

母船；

阻拦网组件，所述阻拦网组件设置于所述母船；以及

无人潜航器，所述无人潜航器设置有至少一个矢量喷水推进器；所述无人潜航器还包括无人潜航器本体，所述无人潜航器本体的中部设置有喷水推进舱；其中，至少一个所述矢量喷水推进器设置于所述喷水推进舱，且所述矢量喷水推进器可在伸出所述喷水推进舱的展开位置与缩回所述喷水推进舱的缩回位置之间移动。

2.根据权利要求1所述的无人潜航器回收系统，其特征在于，所述阻拦网组件包括：

门架，所述门架的开口端可枢转地连接于所述母船；以及

阻拦网，所述阻拦网设置于所述门架内。

3.根据权利要求2所述的无人潜航器回收系统，其特征在于，还包括：

至少一个阻尼器，所述阻尼器设置于所述母船与所述门架之间。

4.根据权利要求1至3任一项所述的无人潜航器回收系统，其特征在于，所述阻拦网组件设置于所述母船的尾部甲板上。

5.根据权利要求1所述的无人潜航器回收系统，其特征在于，多个所述矢量喷水推进器沿所述无人潜航器本体的周向间隔设置。

6.根据权利要求1所述的无人潜航器回收系统，其特征在于，所述无人潜航器还包括：

自吸泵，所述自吸泵设置于所述无人潜航器本体内，其中所述自吸泵的进水口与外界连通，所述自吸泵的出水口分别与全部所述矢量喷水推进器连通。

7.根据权利要求1所述的无人潜航器回收系统，其特征在于，还包括：

测距模块，所述测距模块设置于无人潜航器，用于测量所述无人潜航器与所述母船之间的距离；

控制器，所述控制器分别与所述测距模块和所述无人潜航器连接，用于接收所述测距模块测量到的距离，并在所述距离小于或者等于预设距离时控制至少一个所述矢量喷水推进器开始工作。

8.根据权利要求7所述的无人潜航器回收系统，其特征在于，还包括：

接近传感器，所述接近传感设置于所述母船或者所述阻拦网组件，用于在监测到所述无人潜航器接近所述阻拦网组件时，向所述控制器发出接近信号；

其中，所述控制器接收到所述接近信号后，控制全部所述矢量喷水推进器停止工作。

9.一种无人潜航器的回收方法，其特征在于，使用如权利要求1-8任一项所述的无人潜航器回收系统；

所述回收方法包括：

无人潜航器执行回收任务时，无人潜航器向母船所在位置航行；

在无人潜航器航行过程中，调整母船的姿态，使得母船上的阻拦网组件位于无人潜航器的航行路径上；

在所述无人潜航器航行至与母船之间的距离小于或者等于预设距离时，无人潜航器进入下潜姿态，且所述无人潜航器上至少一个矢量喷水推进器开始工作；

通过控制所述矢量喷水推进器的喷水方向使得所述无人潜航器越出水面后在空中滑行，直至所述无人潜航器撞击所述阻拦网组件；

将所述无人潜航器从所述阻拦网组件上取下，完成所述无人潜航器的回收。

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