CN113335455B - 一种无人艇收放系统及收放方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人艇收放系统及收放方法，包括安装在吊臂底部的波浪补偿装置，波浪补偿装置的底部连接有收放装置，收放装置包括自动锁紧装置、脱挂装置和爪钩装置，自动锁紧装置的底部连接有脱挂装置，自动锁紧装置的外侧连接有爪钩装置。本发明的波浪补偿装置能够减小波浪造成的影响，爪钩装置在回收无人艇时，可以大体固定住无人艇的位置上，减少其受海况的影响；自动锁紧装置可以在将无人艇放到海面上时，自动放开无人艇，使无人艇平稳入水，减少操做人员因手工操作视角问题，而导致收放爪过早或过晚放开，对无人艇造成损害；在外部的爪钩初步稳定住目标物后，导向筒的导向孔可以使较大范围内的三角体进入并完成固定，提升了作业安全性。

Description

一种无人艇收放系统及收放方法

技术领域

本发明涉及一种收放系统及方法，尤其涉及一种无人艇收放系统及收放方法。

背景技术

无人艇的应用与推广技术在当代受到各国的重视，无人艇的收放装置更是关系到无人艇的安全性。当前国内对无人艇的收放装置并不成熟，传统的无人艇收放装置需要人工参与且只能适应低级海况，当面对恶劣海况时，对无人艇的收放容易对无人艇和操做人员的安全造成影响，在这种情况下对无人艇的回收更是一个难题。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种无人艇收放系统及收放方法，能够实现无人艇的自动锁紧和布放，避免了因手工操作视角问题，而导致布放和回收的不及时，对无人艇造成损害。

技术方案：本发明包括安装在吊臂底部的波浪补偿装置，所述波浪补偿装置的底部连接有收放装置，所述的收放装置包括自动锁紧装置、脱挂装置和爪钩装置，所述自动锁紧装置的底部连接有脱挂装置，自动锁紧装置的外侧连接有爪钩装置。

所述的自动锁紧装置包括套筒，所述的套筒内贯穿有升沉轴，所述升沉轴的末端伸入脱挂装置内，升沉轴的上部固定有弹簧挡圈，弹簧挡圈底部设有第一轴套，所述的第一轴套套在升沉轴上，所述第一轴套的上部套有第一弹簧，下部套有轴用挡圈，第一弹簧与轴用挡圈之间设有挡板。

所述第一轴套的底部设有第二轴套，所述的第二轴套套在升沉轴上，第二轴套外侧套有圆筒，圆筒底部与套筒的底部固定，第二轴套底部与圆筒底部之间的升沉轴上套有第二弹簧。

所述的圆筒与第二轴套上均设有凹槽，其中，圆筒的凹槽内放有圆球，所述圆筒的筒壁厚度小于圆球直径，圆筒外壁槽孔小于圆球直径，内壁槽孔大于圆球直径。

所述的脱挂装置包括导向筒，导向筒固定在套筒底部，导向筒顶部穿设有升沉轴，升沉轴底部固定有传动架，导向筒内分别对称分布有凸轮轴和齿轮轴，凸轮轴上套有凸轮，凸轮两侧分别套有第二齿轮，齿轮轴上分别套有与第二齿轮啮合的第一齿轮，第一齿轮的另一侧分别与齿条啮合，齿条固定在齿条固定杆上，齿条固定杆固定在传动架底部。

所述的爪钩装置包括随动臂、传动杆和爪钩，爪钩和随动臂通过传动杆连接，所述的爪钩固定在自动锁紧装置的套筒上，随动臂固定在升沉轴顶部。

所述的波浪补偿装置包括波浪补偿平台，波浪补偿平台顶部设有惯性测量单元与数据解算系统，底部通过液压缸与收放装置连接。

一种无人艇收放方法，包括回收阶段和布放阶段。

所述的回收阶段具体包括：

(1)当无人艇停留在海面时，控制吊臂将收放装置移动到无人艇上方，升沉轴被液压缸推动向下移动，传动杆推动爪钩收缩，无人艇的三角标在导向筒的导向孔作用下，进入导向筒内部；

(2)弹簧挡圈带动第一弹簧和第一轴套向下运动，第一弹簧和第一轴套分别推动挡板和第二轴套向下移动；

(3)当挡板触碰到圆球后，停止运动并压缩第一弹簧，当第二轴套下降到第二轴套上的凹槽与圆筒上的凹槽形成一个可以容纳的腔室时，圆球被挤压下划入腔室；

(4)第一弹簧弹开挡板，使其封住腔室并限制圆球的移动，完成锁紧；

(5)在自动锁紧装置完成锁紧过程的同时，传动架跟随升沉轴向下移动，固定在齿条固定杆上的齿条向下运动，与齿条相啮合的第一齿轮带动凸轮轴顺时针旋转，在自动锁紧装置完成锁紧的同时，凸轮完成对无人艇三角标的固定。

所述的布放阶段具体包括：

(1)当无人艇置于水面上时，无人艇受到水的浮力，无人艇的三角标上浮，凸轮轴所受重力降低，直至小于第二弹簧的弹力，第二弹簧回弹；

(2)凸轮轴逆时针转动，停止对三角标的限制，第二弹簧带动第二轴套上移，进而带动挡板上移，使圆球平滑的从第二轴套的凹槽斜坡回到圆筒的凹槽中，自动锁紧装置解锁；

(3)升沉轴上移，传动杆带动爪钩迅速张开，完成无人艇的自动布放。

有益效果：本发明的波浪补偿装置能够减小波浪造成的影响，爪钩装置在回收无人艇时，可以大体固定住无人艇的位置上，减少其受海况的影响；自动锁紧装置可以在将无人艇放到海面上时，自动放开无人艇，使无人艇平稳入水，减少操做人员因手工操作视角问题，而导致收放爪过早或过晚放开，对无人艇造成损害；在外部的爪钩初步稳定住目标物后，导向筒的导向孔可以使较大范围内的三角体进入并完成固定，很好的解决了需人工下船操作的问题，简化了操作过程，提升了作业安全性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明收放装置回收时的外部结构示意图；

图3为本发明收放装置布放时的外部结构示意图；

图4为本发明收放装置的整体示意图；

图5为本发明的脱挂装置示意图；

图6为本发明收放装置回收时的内部结构示意图；

图7为本发明收放装置布放时的内部结构示意图；

图8为本发明惯性测量单元安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至图8所示，本发明包括吊臂、波浪补偿装置28、液压缸29和收放装置30，吊臂包括水平吊臂26和垂直吊臂27，其中，垂直吊臂27安装在船的甲板上，通过水平吊臂26的伸缩将收放装置30置于无人艇的上方，通过垂直吊臂27伸缩，使收放装置30完成与无人艇的对接。

如图8所示，波浪补偿装置28包括惯性测量单元与数据解算系统31、波浪补偿平台32，波浪补偿平台32的顶部为上平台，底部为下平台。其中，垂直吊臂27的底部与波浪补偿装置28上平台的密封装置相固连，惯性测量单元与数据结算系统31位于该密封装置中，且位于上平台的中心。在恶劣海况下，通过惯性测量单元的敏感元件，感知由吊臂传递到上平台的船体姿态变化，将数据传递到数据解算系统，控制波浪补偿平台32对上平台的姿态变化进行补偿，使与收放装置30连接的下平台始终处于平衡状态。数据解算系统只对惯性测量单元传来的横摇和纵摇信息进行解算和补偿，升沉运动通过垂直吊臂27来控制。

波浪补偿装置28的下平台通过液压缸29与收放装置30连接，液压缸29主要通过液压轴控制收放装置30的随动臂1向下移动，但并不固联，收放装置30的套筒4与液压缸29连接。无人艇布放和回收的初始阶段，使用液压缸29提供动力，等到自动锁紧装置23完成锁紧后，液压缸29停止工作，并收回活塞杆。

如图2至图7所示，收放装置30包括自动锁紧装置23、脱挂装置24和爪钩装置25，自动锁紧装置23的底部连接有脱挂装置24。爪钩装置25包括随动臂1、传动杆2和爪钩5，爪钩5和随动臂1通过传动杆2连接，爪钩5通过传动杆2跟随随动臂1做张合运动。爪钩5固定在自动锁紧装置23的套筒4上，随动臂1固定在升沉轴13顶部。

如图7和图8所示，自动锁紧装置23包括套筒4，套筒4中央开有通孔，通孔内贯穿有升沉轴13，升沉轴13的顶部与随动臂1连接，由随动臂1带动一起跟随液压缸29升沉。升沉轴13采用阶梯轴结构，包括上段轴、中段轴和下段轴，其中，上段轴和中段轴的轴肩处固定有弹簧挡圈14，弹簧挡圈14底部设有轴套6，轴套6套在中段轴上，轴套6上部套有第一弹簧15，下部套有轴用挡圈7，第一弹簧15与轴用挡圈7之间设有环状挡板16，使用第一弹簧15和轴用挡圈7限制放松状态下环状挡板16的移动。轴套6底部设有凹槽轴套9，凹槽轴套9套在下段轴的上部，凹槽轴套9外侧套有凹槽圆筒8，凹槽圆筒8位于轴用挡圈7的正下方，其底部与套筒4的底部固定，凹槽轴套9底部与凹槽圆筒8底部之间的下段轴上套有第二弹簧10，凹槽圆筒8与凹槽轴套9上均设有凹槽，凹槽圆筒8的凹槽内放有圆球17，凹槽圆筒8的筒壁厚度略小于圆球17直径，凹槽圆筒8外壁槽孔略小于圆球17直径，内壁槽孔略大于圆球17直径。凹槽轴套9外表面槽口与凹槽圆筒8内壁槽口形状相吻合，纵切面为底边为斜边的直角梯形，凹槽轴套9外表面槽口与圆筒内壁槽口完全吻合时，所形成的的腔室刚好能容纳圆球17。

脱挂装置24包括导向筒3，导向筒3固定在套筒4底部，导向筒3中央设有通孔，升沉轴13穿过导向筒3顶部的圆孔，其底部与传动架18固连，并与升沉轴13随动，导向筒3底部的导向孔能够使三角标12穿过。导向筒3内对称固定有一对凸轮轴19和一对齿轮轴20，凸轮轴19上套有凸轮，凸轮两侧分别套有第二齿轮，齿轮轴20上分别套有与第二齿轮啮合的第一齿轮，第一齿轮的另一侧分别与齿条21啮合，齿条21固定在齿条固定杆11上，齿条固定杆11固定在传动架18底部，随着齿条21上下移动，凸轮轴19上的凸轮正转反转，使无人艇的三角标12脱挂。

本发明在布放无人艇时，使用爪钩5起到固定作用，防止晃动，在回收时起到限制无人艇在恶劣海况下的大幅度摇晃，可以使无人艇的三角标12更稳定的通过导向筒3的导向孔，完成无人艇的固定。

本发明的收放方法包括回收阶段和布放阶段，其中，回收阶段具体为：

当无人艇停留在海面时，控制吊臂将本发明移动到无人艇的大体位置，在移动过程中，波浪补偿装置28使收放装置30始终保持平稳，升沉轴13被液压缸29推动向下移动，传动杆2推动爪钩5慢慢收缩，限制恶劣海况下无人艇的大幅度晃动，无人艇三角标12在导向筒3的导向孔作用下，快速而轻易的进入导向筒3内部，同时弹簧挡圈14带动第一弹簧15和轴套6向下运动，第一弹簧15和轴套6分别推动环状挡板16和凹槽轴套9向下移动，当环状挡板16触碰到圆球17后，被阻碍运动并压缩第一弹簧15，当凹槽轴套9下降到一定位置后，凹槽轴套9上的凹槽与凹槽圆筒8上的凹槽形成一个可以刚好容纳的腔室时，圆球17被挤压下划入腔室。第一弹簧15弹开环状挡板16，使其封住腔室并限制圆球17的移动，完成锁紧，同时液压缸29停止工作，并收回活塞杆。在自动锁紧装置23完成锁紧过程的同时，传动架18跟随升沉轴13向下移动，固定在齿条固定杆11上的齿条21向下运动，与齿条21相啮合的第一齿轮带动凸轮轴19顺时针旋转，在自动锁紧装置23完成锁紧的同时，凸轮从“外八状”变成“内八状”，完成对无人艇三角标12的固定。

液压缸29停止工作时，第二弹簧10有回弹趋势，但凸轮轴19因受无人艇的重力影响，限制了第二弹簧10的回弹。自动锁紧装置23同样有助于防止液压缸29的运动超出有效行程，造成爪钩5和自动锁紧装置23的损坏。

布放阶段：

当无人艇慢慢被放置于水面上时，无人艇受到水的浮力，无人艇的三角标12慢慢上浮，凸轮轴19所受重力慢慢降低，直至小于第二弹簧10的弹力，第二弹簧10回弹，凸轮轴19逆时针转动，停止对三角标12的限制，第二弹簧10带动凹槽轴套9上移，进而带动环状挡板16上移，圆球17平滑的从凹槽轴套9的凹槽斜坡回到凹槽圆筒8的凹槽中，自动锁紧装置23解锁，此时升沉轴13上移，传动杆2带动爪钩5迅速张开，完成无人艇的自动布放。

当自动锁紧装置23完成锁紧后，受无人艇重力的影响，无需液压缸29工作，凸轮轴19也能够紧紧固定住无人艇。在布放的过程中，如果无人艇没有完全受到水面的浮力，自动锁紧装置23也能够一直保持在锁紧状态。

Claims (6)

1.一种无人艇收放系统，其特征在于，包括安装在吊臂底部的波浪补偿装置（28），所述波浪补偿装置（28）的底部连接有收放装置（30），所述的收放装置（30）包括自动锁紧装置（23）、脱挂装置（24）和爪钩装置（25），所述自动锁紧装置（23）的底部连接有脱挂装置（24），自动锁紧装置（23）的外侧连接有爪钩装置（25），所述的脱挂装置（24）包括导向筒（3），导向筒（3）固定在套筒（4）底部，导向筒（3）顶部穿设有升沉轴（13），升沉轴（13）底部固定有传动架（18），导向筒（3）内分别对称分布有凸轮轴（19）和齿轮轴（20），凸轮轴（19）上套有凸轮，凸轮两侧分别套有第二齿轮，齿轮轴（20）上分别套有与第二齿轮啮合的第一齿轮，第一齿轮的另一侧分别与齿条啮合，齿条固定在齿条固定杆（11）上，齿条固定杆（11）固定在传动架（18）底部；

所述的自动锁紧装置（23）包括套筒（4），所述的套筒（4）内贯穿有升沉轴（13），所述升沉轴（13）的末端伸入脱挂装置（24）内，升沉轴（13）的上部固定有弹簧挡圈（14），弹簧挡圈（14）底部设有第一轴套，所述的第一轴套套在升沉轴（13）上，所述第一轴套的上部套有第一弹簧（15），下部套有轴用挡圈（7），第一弹簧（15）与轴用挡圈（7）之间设有挡板；

所述第一轴套的底部设有第二轴套，所述的第二轴套套在升沉轴（13）上，第二轴套外侧套有圆筒，圆筒底部与套筒（4）的底部固定，第二轴套底部与圆筒底部之间的升沉轴（13）上套有第二弹簧（10）；

所述的圆筒与第二轴套上均设有凹槽，其中，圆筒的凹槽内放有圆球（17），所述圆筒的筒壁厚度小于圆球直径，圆筒外壁槽孔小于圆球直径，内壁槽孔大于圆球直径。

2.根据权利要求1所述的一种无人艇收放系统，其特征在于，所述的爪钩装置（25）包括随动臂（1）、传动杆（2）和爪钩（5），爪钩（5）和随动臂（1）通过传动杆（2）连接，所述的爪钩（5）固定在自动锁紧装置（23）的套筒（4）上，随动臂（1）固定在升沉轴（13）顶部。

3.根据权利要求1所述的一种无人艇收放系统，其特征在于，所述的波浪补偿装置（28）包括波浪补偿平台（32），波浪补偿平台（32）顶部设有惯性测量单元与数据解算系统（31），底部通过液压缸（29）与收放装置（30）连接。

4.基于权利要求1~3任一项所述的一种无人艇收放系统的收放方法，其特征在于，包括回收阶段和布放阶段。

5.根据权利要求4所述的一种无人艇收放方法，其特征在于，所述的回收阶段具体包括：

（1）当无人艇停留在海面时，控制吊臂将收放装置移动到无人艇上方，升沉轴被液压缸推动向下移动，传动杆推动爪钩收缩，无人艇的三角标在导向筒的导向孔作用下，进入导向筒内部；

（2）弹簧挡圈带动第一弹簧和第一轴套向下运动，第一弹簧和第一轴套分别推动挡板和第二轴套向下移动；

（3）当挡板触碰到圆球后，停止运动并压缩第一弹簧，当第二轴套下降到第二轴套上的凹槽与圆筒上的凹槽形成一个可以容纳的腔室时，圆球被挤压下滑 入腔室；

（4）第一弹簧弹开挡板，使其封住腔室并限制圆球的移动，完成锁紧；

（5）在自动锁紧装置完成锁紧过程的同时，传动架跟随升沉轴向下移动，固定在齿条固定杆上的齿条向下运动，与齿条相啮合的第一齿轮带动凸轮轴顺时针旋转，在自动锁紧装置完成锁紧的同时，凸轮完成对无人艇三角标的固定。

6.根据权利要求4所述的一种无人艇收放方法，其特征在于，所述的布放阶段具体包括：

（1）当无人艇置于水面上时，无人艇受到水的浮力，无人艇的三角标上浮，凸轮轴所受重力降低，直至小于第二弹簧的弹力，第二弹簧回弹；

（2）凸轮轴逆时针转动，停止对三角标的限制，第二弹簧带动第二轴套上移，进而带动挡板上移，使圆球平滑的从第二轴套的凹槽斜坡回到圆筒的凹槽中，自动锁紧装置解锁；

（3）升沉轴上移，传动杆带动爪钩迅速张开，完成无人艇的自动布放。

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