CN113148081A - 一种auv保形支撑式驻留装置及auv - Google Patents

一种auv保形支撑式驻留装置及auv Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种AUV保形支撑式驻留装置，涉及水下监测设备技术领域，包括：驻留装置本体，驻留装置本体包括第一驱动装置和支脚，支脚连接于第一驱动装置的自由端；处于驻留工位时的支脚凸出于壳体的最外侧外壁并用于插设于水底或海底；处于航行工位时的驻留装置本体未凸出于驻留装置本体的安装部或驻留装置本体与AUV的头部之间的壳体的最外侧外壁；本发明还提供了一种AUV，包括若干个如上所述的AUV保形支撑式驻留装置和壳体，驻留装置本体沿着壳体的长度方向设置于壳体上；本发明提供的AUV保形支撑式驻留装置及AUV能够实现驻留AUV的同时不会增大AUV航行状态下所受的阻力。

Description

一种AUV保形支撑式驻留装置及AUV
技术领域
本发明涉及水下监测设备技术领域，特别是涉及一种AUV保形支撑式驻留装置及AUV。
背景技术
海洋是地球上最广阔的区域，地球上海洋总面积约为3.6亿平方公里，约占地球表面积的71％，平均水深约3795米，约占地球总水量的97％。海洋蕴含极为丰富的自然资源，随着社会不断发展，人类对海洋资源探索的需求越累越迫切。
为更好地在某一海域进行探测和监测任务，各国陆续加强了对无人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicles，UUV)的研究力度。UUV可根据其与母船间通讯方式的不同分为遥控水下航行器(Remote Operated Vehicle，ROV)和自主水下航行器(AutonomousUnderwater Vehicle，AUV)。ROV工作时可以通过与母船之间的连接脐带供应能源，解决续航问题。但连接脐带不仅增大了系统复杂性，同时也使得ROV在工作时需要水面平台长期协同工作，进而消耗大量的人力、物力和财力。AUV自身携带能源，工作时无需水面平台长期协同配合，通过自身装备的动力装置，可实现精确的定点探测和监测任务。但由于自身携带的能源有限，若动力装置长期处于工作状态，便不能满足长时间的工作要求。为解决这一问题，一种能够驻留在海底的AUV的概念被提出来。这种AUV在驻留海底之前能自主运行到驻留地点附近；驻留在海底之后会关闭动力装置，靠自身结构停留在海底，执行探测和监测任务；任务完成后打开动力装置返航或前往下一个驻留地点，减少能源消耗，延长续航时间。
目前，对AUV的驻留方法及其技术的研究还处于缓慢发展阶段，关于AUV的驻留方法的资料不多。现阶段AUV的驻留方法主要有两种，一是支撑式驻留，二是锚泊式驻留。前者在AUV上安装支撑架，通过调节浮力使其直接驻留在海底。后者通过在AUV上安装系缆将其与锚连接起来，利用锚产生的抓驻力使AUV悬停在海底某处。但两种方式中的驻留装置本体均是裸露于AUV机体外部，导致AUV在航行时收到较大的阻力，因此，亟需一种新型的AUV。
发明内容
本发明的目的是提供一种AUV保形支撑式驻留装置及AUV，以解决上述现有技术存在的问题，使得AUV能够实现驻留的同时不会增大航行状态下所受的阻力。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种AUV保形支撑式驻留装置，包括：驻留装置本体，所述驻留装置本体包括第一驱动装置和支脚，所述第一驱动装置用于连接于所述AUV的壳体上，所述支脚连接于所述第一驱动装置的自由端，所述第一驱动装置能够驱动所述支脚在驻留工位和航行工位两个工位之间进行切换；
处于所述驻留工位时的所述支脚凸出于所述壳体的最外侧外壁并用于插设于水底或海底；处于所述航行工位时的所述驻留装置本体未凸出于所述驻留装置本体的安装部或所述驻留装置本体与所述AUV的头部之间的所述壳体的最外侧外壁。
优选的，处于所述航行工位时的所述驻留装置本体的外壁与靠近所述驻留装置本体的所述壳体的外壁在同一表面上，所述支脚呈弧形；处于所述驻留工位时的所述支脚用于插入于水底或海底的一端的外侧壁的切线不与水平面平行。
优选的，所述驻留装置本体还包括移动壳；所述移动壳用于沿所述壳体的长度方向滑动设置于所述壳体上，所述移动壳未凸出于所述壳体的最外侧边沿，所述第一驱动装置设置于所述移动壳上，所述支脚传动连接于所述第一驱动装置的自由端，所述第一驱动装置能够驱动所述支脚在所述驻留工位和所述航行工位两个位置之间互相切换，且所述支脚处于所述航行工位时，所述第一驱动装置位于所述移动壳内。
优选的，还包括第二驱动装置，所述第二驱动装置用于固定设置于所述壳体内，所述第二驱动装置的自由端传动连接于所述移动壳上且能够驱动所述移动壳沿所述壳体的长度方向移动。
优选的，所述移动壳包括移动壳本体以及固定架，所述移动壳本体用于套设于所述壳体外；
所述固定架包括中间连接板，所述移动壳本体的截面呈圆形，所述中间连接板的一端固定设置于所述移动壳本体的内壁上，另一端沿所述移动壳本体的径向向所述移动壳本体的中心延伸；所述第一驱动装置连接于所述中间连接板上。
优选的，所述驻留装置本体包括两个所述支脚和两个所述第一驱动装置，两个所述第一驱动装置分别对称设置于所述中间连接板的两侧，两个所述支脚关于一过所述移动壳本体中心线的平面对称设置。
优选的，所述固定架还包括传动套筒，所述传动套筒同轴设置于所述移动壳本体内，所述传动套筒固定连接于所述中间连接板未连接所述移动壳本体的一端；所述传动套筒中的孔为螺纹孔；所述第二驱动装置包括电机和丝杠，所述电机固定设置于所述壳体内，所述丝杠的一端传动连接于所述电机的输出端，所述丝杠的另一端螺纹连接于所述螺纹孔中；
所述固定架还包括两个导向板，两个所述导向板的一端均固定连接于所述移动壳本体的内壁，另一端沿所述移动壳本体的径向向所述移动壳本体的中心延伸并与所述传动套筒固定连接，所述中间连接板和两个所述导向板之间的夹角为120°；所述导向板用于与所述壳体上的导向面相配合并起到止转的作用。
优选的，所述第一驱动装置包括液压缸和连杆件，所述连杆件的一端绕一平行于所述移动壳的中心线的轴线铰接于所述中间连接板上，另一端连接有一所述支脚，所述液压缸也绕一平行于所述移动壳的中心线的轴线铰接于所述中间连接板上，所述液压缸的自由端绕一平行于所述移动壳本体的中心线的轴线铰接于所述连杆件上。
优选的，所述移动壳本体上开设有缺口，所述支脚能够收回至所述缺口处，所述缺口的形状大小与支脚的形状大小相同，所述支脚能够无缝衔接于所述缺口中。
本发明还提供了一种AUV，包括壳体和至少一个如上所述的AUV保形支撑式驻留装置，所述驻留装置本体沿着所述壳体的长度方向设置于所述壳体上。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供了一种AUV保形支撑式驻留装置及AUV，其中，支脚能够分别处于驻留工位和航行工位；且处于驻留工位时的支脚凸出于壳体的最外侧外壁并用于插设于水底或海底，处于航行工位时的驻留装置本体未凸出于驻留装置本体或驻留装置本体的安装部与AUV的头部之间的壳体的最外侧外壁；因此，当需要航行时，采用相应的驱动装置将支脚驱动至航行工位，此时的驻留装置本体未凸出于驻留装置本体与AUV的头部之间的壳体的最外侧外壁，因此，在航行时，驻留装置本体不会直接作为迎水面来接受水的冲击，不会增大AUV所受到的水的阻力，便于其进行航行；且当航行至指定位置并需要驻留时，将支脚驱动至驻留工位，此时的支脚凸出于接近支脚的壳体的外壁以实现插入水底，因此，本发明提供的AUV保形支撑式驻留装置及AUV能够实现驻留AUV的同时不会增大AUV航行状态下所受的阻力。
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获得其他的附图。
图1为实施例一提供的AUV保形支撑式驻留装置的结构示意图；
图2为实施例二提供的AUV的结构示意图；
图3为图1的左视图；
图4为图1的正视图；
图5为实施例二提供的AUV的结构示意图；
图6为图5的A-A向剖视图；
图中：1-壳体、2-移动壳、3-支脚、4-缺口、5-丝杠、6-导向板、7-连杆件、8-电机、10-扇形连接部、11-子壳体。
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。
本发明的目的是提供一种AUV保形支撑式驻留装置及AUV，以解决现有技术存在的问题，本发明提供的AUV保形支撑式驻留装置及AUV能够实现驻留AUV的同时不会增大AUV航行状态下所受的阻力。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
本实施例提供一种AUV保形支撑式驻留装置，如图1～6所示，包括：驻留装置本体，驻留装置本体包括第一驱动装置和支脚3，第一驱动装置用于连接于AUV的壳体1上，支脚3连接于第一驱动装置的自由端，第一驱动装置能够驱动支脚3在驻留工位和航行工位两个工位之间进行切换；处于驻留工位时的支脚3凸出于壳体1的最外侧外壁并用于插设于水底或海底；处于航行工位时的驻留装置本体未凸出于驻留装置本体或驻留装置本体的安装部与AUV的头部之间的壳体1的最外侧外壁；驻留装置本体的安装部设置于壳体1上，及驻留装置本体安装于壳体1的安装部上，AUV的头部即为AUV在航行状态时迎水面的一端；因此，当需要航行时，采用相应的驱动装置将支脚3驱动至航行工位，此时的驻留装置本体未凸出于驻留装置本体与AUV的头部之间的壳体1的最外侧外壁，因此，在航行时，驻留装置本体不会直接作为迎水面来接受水的冲击，不会增大AUV所受到的水的阻力，便于其进行航行；且当航行至指定位置并需要驻留时，将支脚3驱动至驻留工位，此时的支脚3凸出于接近支脚3的壳体1的外壁以实现插入水底，因此，本发明提供的AUV保形支撑式驻留装置及AUV能够实现驻留AUV的同时不会增大AUV航行状态下所受的阻力。
进一步的，处于航行工位时的驻留装置本体的外壁与靠近驻留装置本体的壳体1的外壁在同一表面上，以使得AUV整体呈现流线型，外表面不存在凹凸不平之处，最大程度的减小航行时所受到的水的阻力；支脚3呈弧形，支脚3用于插入于水底或海底的一端的外侧壁的切线不与水平面平行，以便于支脚3插入水底。
进一步的，所述支脚3的外壁为弧形面，所述壳体1的截面呈圆形，所述壳体1的外壁与所述支脚3的外壁位于同一圆柱面上。
进一步的，驻留装置本体还包括移动壳2；移动壳2用于沿壳体1的长度方向滑动设置于壳体1上，移动壳2未凸出于壳体1的最外侧边沿，第一驱动装置设置于移动壳2上，支脚3传动连接于第一驱动装置的自由端，第一驱动装置能够驱动支脚3在驻留工位和航行工位两个位置之间互相切换，且支脚3处于航行工位时，第一驱动装置位于移动壳2内；因水底的情况复杂多变，将移动壳2设置为滑动连接于壳体1上能够实现调节支脚3在壳体1上的位置，提高了装置的实用性，便于AUV的驻留。
进一步的，为了实现移动壳2的移动，还设置有第二驱动装置，第二驱动装置用于固定设置于壳体1内，第二驱动装置的自由端传动连接于移动壳2上且能够驱动移动壳2沿壳体1的长度方向移动。
进一步的，移动壳2包括移动壳本体以及固定架，移动壳本体用于套设于壳体1外；固定架包括中间连接板，移动壳本体的截面呈圆形，中间连接板的一端固定设置于移动壳本体的内壁上，另一端沿移动壳本体的径向向移动壳本体的中心延伸；第一驱动装置连接于中间连接板上；驻留装置本体包括两个支脚3和两个第一驱动装置，两个第一驱动装置分别对称设置于中间连接板的两侧，两个支脚3关于一过移动壳本体中心线的平面对称设置，对称设置的支脚3平衡性较强，以使得驻留装置本体能够较稳固的支撑壳体1。
进一步的，固定架还包括传动套筒，传动套筒同轴设置于移动壳本体内，中间连接板未连接移动壳本体的一端固定设置于传动套筒上；传动套筒中的孔为螺纹孔；第二驱动装置包括电机8和丝杠5，电机8固定设置于壳体1内，丝杠5的一端传动连接于电机8的输出端，丝杠5的另一端螺纹连接于螺纹孔中，采用丝杠5来驱动移动壳2的移动；另外，还设置有两个导向板6，两个导向板6的一端均固定连接于移动壳本体的内壁，另一端沿移动壳本体的径向向移动壳本体的中心延伸并与传动套筒固定连接，中间连接板和两个导向板6之间的夹角为120°，所述导向板6用于与所述壳体1上的导向面相配合并起到止转的作用。
进一步的，第一驱动装置包括液压缸和连杆件7，连杆件7的一端绕一平行于移动壳2的中心线的轴线铰接于一中间连接板上，另一端固定连接有一支脚3，液压缸也绕一平行于移动壳2的中心线的轴线铰接于一中间连接板上，液压缸的自由端绕一平行于移动壳本体的中心线的轴线铰接于连杆件7上，液压缸的自由端做伸缩运动以带动支脚3沿特定轨迹运动。
进一步的，连杆件7包括两个平行的连接杆，两个连接杆的两端分别铰接于支脚3和连接板上，以实现支脚3沿特定轨迹移动。
进一步的，移动壳本体上开设有缺口4，支脚3能够收回至缺口4处，缺口4的尺寸与支脚3的尺寸相同，以使得支脚3能够无缝衔接于缺口4中，防止装置表面出现凹凸不平的地方，最大程度的减小流水阻力。
实施例二
本实施例提供了一种AUV，包括若干个实施例一中的AUV保形支撑式驻留装置和壳体1，驻留装置本体沿着壳体1的长度方向设置于壳体1上。
进一步的，依次在壳体1上设置有两个驻留装置本体，且各驻留装置本体中均设置有两个支脚3，四个支脚3足以使得整个AUV平稳的固定在水底。
进一步的，壳体1包括若干个子壳体11以及若干个扇形连接部10，所述子壳体11以及所述扇形连接部10依次间隔排布并连接，且移动壳2套设于扇形连接部10上，两个辅助连接杆分别与扇形连接部10的两个斜面接触，两个斜面即为上述导向面，移动壳2的内壁与扇形连接部10的弧形面接触，扇形连接部10中空，且扇形连接部10中的腔体与子壳体11内的腔体连通，形成密封腔体，密封腔体能够盛装AUV中的其他组件，扇形连接部10中的腔体能够盛装线路，线路用来连接扇形连接部10两端的子壳体11中的各元件。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种AUV保形支撑式驻留装置，其特征在于：包括：驻留装置本体，所述驻留装置本体包括第一驱动装置和支脚，所述第一驱动装置用于连接于AUV的壳体上，所述支脚连接于所述第一驱动装置的自由端，所述第一驱动装置能够驱动所述支脚在驻留工位和航行工位两个工位之间进行切换；
处于所述驻留工位时的所述支脚凸出于所述壳体的最外侧外壁并用于插设于水底或海底；处于所述航行工位时的所述驻留装置本体未凸出于所述驻留装置本体的安装部与所述AUV的头部之间的所述壳体的最外侧外壁或未凸出于所述驻留装置本体与所述AUV的头部之间的所述壳体的最外侧外壁。
2.根据权利要求1所述的AUV保形支撑式驻留装置，其特征在于：处于所述航行工位时的所述驻留装置本体的外壁与靠近所述驻留装置本体的所述壳体的外壁在同一表面上，所述支脚呈弧形；处于所述驻留工位时的所述支脚用于插入于水底或海底的一端的外侧壁的切线不与水平面平行。
3.根据权利要求1所述的AUV保形支撑式驻留装置，其特征在于：所述驻留装置本体还包括移动壳；所述移动壳用于沿所述壳体的长度方向滑动设置于所述壳体上，所述移动壳未凸出于所述壳体的最外侧边沿，所述第一驱动装置设置于所述移动壳上，所述支脚传动连接于所述第一驱动装置的自由端，所述第一驱动装置能够驱动所述支脚在所述驻留工位和所述航行工位两个位置之间互相切换，且所述支脚处于所述航行工位时，所述第一驱动装置位于所述移动壳内。
4.根据权利要求3所述的AUV保形支撑式驻留装置，其特征在于：还包括第二驱动装置，所述第二驱动装置用于固定设置于所述壳体内，所述第二驱动装置的自由端传动连接于所述移动壳上且能够驱动所述移动壳沿所述壳体的长度方向移动。
5.根据权利要求4所述的AUV保形支撑式驻留装置，其特征在于：所述移动壳包括移动壳本体以及固定架，所述移动壳本体用于套设于所述壳体外；
所述固定架包括中间连接板，所述移动壳本体的截面呈圆形，所述中间连接板的一端固定设置于所述移动壳本体的内壁上，另一端沿所述移动壳本体的径向向所述移动壳本体的中心延伸；所述第一驱动装置连接于所述中间连接板上。
6.根据权利要求5所述的AUV保形支撑式驻留装置，其特征在于：所述驻留装置本体包括两个所述支脚和两个所述第一驱动装置，两个所述第一驱动装置分别对称设置于所述中间连接板的两侧，两个所述支脚关于一过所述移动壳本体中心线的平面对称设置。
7.根据权利要求6所述的AUV保形支撑式驻留装置，其特征在于：所述固定架还包括传动套筒，所述传动套筒同轴设置于所述移动壳本体内，所述传动套筒固定连接于所述中间连接板未连接所述移动壳本体的一端；所述传动套筒中的孔为螺纹孔；所述第二驱动装置包括电机和丝杠，所述电机固定设置于所述壳体内，所述丝杠的一端传动连接于所述电机的输出端，所述丝杠的另一端螺纹连接于所述螺纹孔中；
所述固定架还包括两个导向板，两个所述导向板的一端均固定连接于所述移动壳本体的内壁，另一端沿所述移动壳本体的径向向所述移动壳本体的中心延伸并与所述传动套筒固定连接，所述中间连接板和两个所述导向板之间的夹角为120°；所述导向板用于与所述壳体上的导向面相配合并起到止转的作用。
8.根据权利要求6所述的AUV保形支撑式驻留装置，其特征在于：所述第一驱动装置包括液压缸和连杆件，所述连杆件的一端绕一平行于所述移动壳的中心线的轴线铰接于所述中间连接板上，另一端连接有一所述支脚，所述液压缸也绕一平行于所述移动壳的中心线的轴线铰接于所述中间连接板上，所述液压缸的自由端绕一平行于所述移动壳本体的中心线的轴线铰接于所述连杆件上。
9.根据权利要求8所述的AUV保形支撑式驻留装置，其特征在于：所述移动壳本体上开设有缺口，所述支脚能够收回至所述缺口处，所述缺口的形状大小与支脚的形状大小相同，所述支脚能够无缝衔接于所述缺口中。
10.一种AUV，其特征在于：包括壳体和至少一个权利要求1～9任意一项所述的AUV保形支撑式驻留装置，所述驻留装置本体沿着所述壳体的长度方向设置于所述壳体上。
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