CN115056924B - 一种潜水器自主布放回收系统装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种潜水器自主布放回收系统装置，涉及潜水器收放技术领域，解决了常见现有的收放装置对海况的适应性不强，其在对接过程中存在对接结构容易发生碰撞变位、回收实施难度大、回收成功概率低等问题，其技术方案要点是，包括：载体；起吊装置，其设置于载体，其用于将潜水器从海里起吊；水下对接装置，其设置于起吊装置的活动端；主动波浪补偿系统，其与起吊装置通讯连接，其能够根据载体在海面上的运动状态信息数据控制起吊装置的活动端进行升降和摆动，以降低水下对接装置与潜水器相对运动幅度，进而提高水下对接装置对潜水器的对接成功率。

Description

一种潜水器自主布放回收系统装置

技术领域

本发明涉及潜水器收放技术领域，特别涉及一种潜水器自主布放回收系统装置。

背景技术

随着海洋科学技术的不断进步，潜水器在海洋科学调查、海洋资源开发、国防能力建设等领域得到了广泛的应用。其应用场景和工作环境的不断丰富，也不断提出新的挑战。目前潜水器的作业支持和收放操作一般需要大型母船的支持，因而存在作业区域受限、日常使用和维护成本高、布放回收操作效率低等问题。另外潜水器的布放和回收是风险最大的操作，极其容易造成人员伤害和设备的损坏，同时还需要耗费大量宝贵的作业时间，遭遇恶劣海况条件的时候还需要等待合适的作业窗口时机，从而降低整体工作效率。

现有的收放装置对海况的适应性不强，类似用途的技术通常采用绳索或者吊臂来固定潜水器船舶的缆绳对接回收方式，其在对接过程中存在对接结构容易发生碰撞变位、回收实施难度大、回收成功概率低等问题，而且缆绳对接回收装置都需要安装在大型母船上，收放过程需要现场人员全程参与，导致其无人化、智能化程度低，很难实现完全无人化的潜水器布回收和布放作业。

发明内容

本发明的目的是提供一种潜水器自主布放回收系统装置，以降低因为海浪冲击载体所导致的水下对接装置与潜水器相对运动幅度，进而提高水下对接装置对潜水器的对接成功率，继而提高潜水器回收作业的效率以及本方案在恶劣海况下对潜水器的回收能力，可以大幅降低恶劣海况作业条件对潜水器布放回收所产生的影响。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种潜水器自主布放回收系统装置，包括：

载体；

起吊装置，其设置于所述载体，其用于将潜水器从海里起吊；

水下对接装置，其设置于所述起吊装置的活动端，其用于在海里装载潜水器；

主动波浪补偿系统，其与所述起吊装置通讯连接，其能够根据所述载体在海面上的运动状态信息数据控制所述起吊装置的活动端进行升降和摆动，以降低水下对接装置与潜水器相对运动幅度。

由此，考虑到水下回收过程中，当载体在恶劣海况下航行时，其受波浪影响会产生升沉、横荡、纵荡、横摇、纵摇、艏摇等运动，其会通过起吊装置将运动传递到水下对接装置时，导致水下对接装置与潜水器的对准回收存在较大困难，其中以载体受到的升沉、横摇运动变化对潜水器的回收影响最大。考虑到水下区域受海浪的影响较小，起吊装置能够将水下对接装置下移至水下区域，使潜水器可以保持相对稳定的运动姿态。

相比现有的布放以及回收潜水器的方式，当起吊装置将水下对接装置放入水下时，本方案中的主动波浪补偿系统根据载体在海面上的运动状态信息对起吊装置进行控制，以降低因为海浪冲击载体所导致的水下对接装置与潜水器相对运动幅度，进而提高水下对接装置对潜水器的对接成功率，继而提高潜水器回收作业的效率以及本方案在恶劣海况下对潜水器的回收能力，其可以大幅降低恶劣海况作业条件对潜水器布放回收所产生的影响，以扩大本方案的作业方位，以及延迟潜水器回收作业的窗口期；其次，本方案能够通过选择自动化程度高的起吊装置以实现无人化、智能化海上潜水器回收作业，进而提高海上作业的效率。

相比现有潜水器布放以及回收装置需要大型母船的支持，本方案通过利用自身结构简单的特点，使本方案能够应用于小型无人船上，由无人船提供动力和控制指令，以实现稳定可靠的布放与回收操作，而且无需依靠大型母船的支持，进而能够大幅降低潜水器回收以及布放作业的成本。

在一些具体实施方式中，所述起吊装置包括：

回转机构，其设置于所述载体上；

支撑变幅机构，其设置于所述回转机构的活动端上，其与所述主动波浪补偿系统通讯连接；

多级伸缩机构，其与所述支撑变幅机构连接，其与所述支撑变幅机构和所述主动波浪补偿系统均通讯连接；

所述水下对接装置设置于所述多级伸缩机构的活动端。

由此，本方案提供了一种起吊装置的具体结构，由于多级伸缩机构的动作为逐级伸长或缩短，因此相对于其他常规的起吊装置，本方案能够快速、简单地与主动波浪补偿系统完成联动控制，其还可以通过利用多级伸缩机构动作简单的特点，使主动波浪补偿系统能够快速地响应；回转机构能够提供转动方向的自由度，支撑变幅机构能够提供伸展角度方向的自由度，多级伸缩机构能够提供伸入海中方向的长度；起吊装置是本方案实现潜水器自主布放回收的主要执行机构。

在一些具体实施方式中，所述多级伸缩机构包括：

伸缩主臂，其与所述支撑变幅机构连接，其具有主伸缩滑道；

第一级伸缩臂，其滑动连接于所述主伸缩滑道内；

第一直线驱动组件，其设置于所述伸缩主臂上，其活动端与所述第一级伸缩臂连接，其能够驱动所述第一级伸缩臂移动，其与所述主动波浪补偿系统通讯连接。

由此，本方案提供了一种多级伸缩机构的具体结构，其能够实现第一级伸缩动作，第一直线驱动组件为液压油缸。

在一些具体实施方式中，所述第一级伸缩臂具有第一级伸缩滑道，所述多级伸缩机构包括：

第二级伸缩臂，其滑动连接于所述第一级伸缩滑道内；

第二直线驱动组件，其设置于所述第一级伸缩臂上，其活动端与所述第二级伸缩臂连接，其能够驱动所述第二级伸缩臂移动，其与所述主动波浪补偿系统通讯连接。

由此，本方案提供了多级伸缩机构中第二级伸缩动作的具体实施方式，其能够与上述第一级伸缩臂相适配应用，其能够实现第二级伸缩动作。

在一些具体实施方式中，所述支撑变幅机构包括：

立柱，其设置于所述回转机构的活动端；

旋转臂，其一端与所述立柱的顶端转动连接，其另一端与所述多级伸缩机构转动连接；

第一变幅直线驱动组件，其设置于所述立柱上，其活动端连接于旋转臂，其能够为旋转臂的摆动提供驱动力；

第二变幅直线驱动组件，其设置于旋转臂，其活动端连接于多级伸缩机构上，其能够为多级伸缩机构的摆动提供驱动力；

所述第一变幅直线驱动组件和所述第二变幅直线驱动组件均与所述主动波浪补偿系统通讯连接。

由此，本方案提供了一种支撑变幅机构的具体构造结构，第一变幅直线驱动组件和第二变幅直线驱动组件能够根据主动波浪补偿系统的控制指令以驱动旋转臂与多级伸缩机构进行摆动动作，以降低水下对接装置与潜水器之间的相对运动幅度，进而提高水下对接装置与潜水器之间的对接成功率。

在一些具体实施方式中，所述水下对接装置包括：

固定座，其设置于所述起吊装置的活动端；

导向机构，其设置于所述固定座上，其可供潜水器进入；

第一夹紧机构，其设置于所述导向机构上，其能够将潜水器夹紧。

由此，导向机构的开口呈喇叭型，其能够便于潜水器的进入；当潜水器进入导向机构后，第一夹紧机构能够将潜水器夹紧锁定于导向机构上，以防止潜水器在上升过程中从导向机构中脱落。

在一些具体实施方式中，所述第一夹紧机构包括：

第一夹紧部，其转动式设置于所述固定座；

第二夹紧部，其转动式设置于所述固定座；

第四直线驱动组件，其一端与所述第一夹紧部连接，其另一端与所述第二夹紧部连接；

所述第一夹紧部与所述第二夹紧部分别设置于所述导向机构的两侧。

由此，本方案提供了一种第一夹紧装置的具体实施方式，其具有结构简单、便于生产制造的特点；相对于现有技术中第一夹紧部和第二夹紧部需要分别通过各自的直线驱动组件以实现相互靠近动作，本方案仅需通过单个直线驱动组件便能够实现第一夹紧部和第二夹紧部的相互靠近。

在一些具体实施方式中，包括：

第一滑移机构，其可移动式设置于所述载体上，其能够带动潜水器在所述载体上移动；

第二夹紧机构，其设置于所述第一滑移机构上，其用于潜水器的夹紧。

由此，本方案提供了一种潜水器在载体上移动的具体实施方式，其能够将潜水器从载体的尾部移动至载体的中部，以进一步完善潜水器回收后的摆放位置。

在一些具体实施方式中，包括：

第二滑移机构，其可移动式设置于所述第一滑移机构上；

第三夹紧机构，其设置于所述第二滑移机构上，其用于潜水器的夹紧；

当所述起吊装置将潜水器移动至所述第三夹紧机构上，所述第二滑移机构通过所述第三夹紧机构将潜水器从所述水下对接装置中移出。

由此，本方案提供了一种能够将潜水器从水下对接装置中移出的具体实施方式，其具有结构简单、便于生产制造的特点。

在一些具体实施方式中，所述主动波浪补偿系统包括：

运动测量模块，其设置于所述载体，其能够采集所述载体在海面上的运动状态信息数据；

控制模块，其分别与所述起吊装置、所述运动测量模块通讯连接；

通过所述运动测量模块采集到所述载体在海面上的运动状态信息数据，所述控制模块能够控制所述起吊装置的活动端带动所述水下对接装置升降和摆动。

由此，运动测量模块安装于载体上布置有起吊装置的位置附近；运动测量模块采用基于惯性测量的技术，通过测量作为母船的载体运动过程中的加速度和角加速度参数数据，然后通过对该加速度和角速度参数数据进行积分和滤波处理得到最终的载体的运动速度、位移、角速度及角位移。

主动波浪补偿系统的控制模块根据运动测量模块的测量结果，计算补偿载体对起吊装置起吊所需要的回转机构、支撑变幅机构、多级伸缩机构等执行机构的运动，控制模块获得各执行机构所对应的液压控制阀的控制量，并通过液压控制阀驱动回转机构、支撑变幅机构、多级伸缩机构的运动，以补偿载体运动对位于起吊装置活动端的水下对接装置的影响，以大幅度地降低水下对接装置与载体之间的相对运动幅度和速度，进而提高水下对接装置与潜水器的对接回收成功率。其中，液压动力系统能够为回转机构、支撑变幅机构、多级伸缩机构开展主动波浪补偿作业提供液压动力源。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、能够减少因为海浪冲击载体所导致的水下对接装置对潜水器姿态的影响，进而提高水下对接装置对潜水器的对接成功率，继而提高潜水器回收作业的效率以及本方案在恶劣海况下对潜水器的回收能力，

2、可以大幅降低恶劣海况作业条件对潜水器布放回收所产生的影响，以扩大本方案的作业方位，以及延迟潜水器回收作业的窗口期；

3、能够实现无人化、智能化海上潜水器回收作业；

4、能够应用于小型无人船上，由无人船提供动力和控制指令，以实现稳定可靠的布放与回收操作，而且无需依靠大型母船的支持，进而能够大幅降低潜水器回收以及布放作业的成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A处的放大图；

图3是本发明的另一视角的结构示意图；

图4是图3中B处的放大图；

图5是图3中C处的放大图；

图6中图3中D处的放大图；

图7中图3中E处的放大图；

图8是本发明中起吊装置与水下对接装置的连接关系示意图；

图9是本发明中载体速度经过积分后的周期图；

图10是本发明中载体速度经过高通数字滤波器后的周期图。

附图标记：10、潜水器；11、载体；2、起吊装置；21、回转机构；22、支撑变幅机构；221、立柱；222、旋转臂；223、第一变幅直线驱动组件；224、第二变幅直线驱动组件；23、多级伸缩机构；230、伸缩主臂；230a、主伸缩滑道；231a、第一级伸缩臂；231b、第一直线驱动组件；231c、第一级伸缩滑道；232a、第二级伸缩臂；232b、第二直线驱动组件；3、水下对接装置；31、固定座；32、导向机构；33、第一夹紧机构；331、第一夹紧部；332、第二夹紧部；333、第四直线驱动组件；34、固定机构；4、第一滑移机构；41、第一滑动部；42、第一丝杆；43、第一螺母；44、第一电机；5、第二夹紧机构；6、第二滑移机构；61、第二滑动部；62、第二丝杆；63、第二螺母；64、第二电机；7、第三夹紧机构；81、控制模块；82、运动测量模块；9、液压动力系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明，为更好的对本发明进行说明，引用了X、Y、Z轴概念，取相互正交的三个空间轴为X轴、Y轴、Z轴，如图1至图8中的坐标轴所示，定义起吊装置2活动端摆动方向为X轴方向，具体以水下对接装置3远离载体11的方向为+X轴方向，载体11的前进方向为+Y轴方向；定义起吊装置2活动端的升降方向为Z轴方向，具体以载体11的重力方向为-Z轴方向。实施例中的前后或上下方向的移动或沿X轴、Y轴、Z轴方向移动并不限定于垂直、水平或平行与该方向的移动，有倾斜角度的移动也可以，只要存在该方向上分量的移动都算在内。

实施例：

一种潜水器自主布放回收系统装置，如图1至图8所示，包括：载体11、起吊装置2、水下对接装置3、第一滑移机构4、第二夹紧机构5、第二滑移机构6、第三夹紧机构7，具体如下：

载体11，在本实施例中，载体11为无人船，但不仅限于此，其还能够是其他海上载具；

起吊装置2，其设置于载体11，其用于将潜水器10从海里起吊；

水下对接装置3，其设置于起吊装置2的活动端，其用于在海里装载潜水器10；

主动波浪补偿系统，其与起吊装置2通讯连接，其能够根据载体11在海面上的运动状态信息数据控制起吊装置2的活动端进行升降和摆动，以降低水下对接装置3与潜水器10之间的相对运动幅度。

如图8所示，起吊装置2包括：回转机构21、支撑变幅机构22、多级伸缩机构23，具体如下：

回转机构21，其设置于载体11上；支撑变幅机构22，其设置于回转机构21的活动端上；多级伸缩机构23，其与支撑变幅机构22连接，其与支撑变幅机构22和主动波浪补偿系统均通讯连接；水下对接装置3设置于多级伸缩机构23的活动端。

支撑变幅机构22包括立柱221、旋转臂222、第一变幅直线驱动组件223、第二变幅直线驱动组件224，具体如下：

立柱221设置于回转机构21的活动端，旋转臂222的一端与立柱221的顶端转动连接，旋转臂222的另一端与多级伸缩机构23转动连接；第一变幅直线驱动组件223设置于立柱221上，其活动端连接于旋转臂222，其能够为旋转臂222的摆动提供驱动力；第二变幅直线驱动组件224设置于旋转臂222，其活动端连接于多级伸缩机构23上，其能够为多级伸缩机构23的摆动提供驱动力。第一变幅直线驱动组件223和第二变幅直线驱动组件224均为直线液压油缸，其通过自身的液压控制阀与主动波浪补偿系统的控制模块81通讯连接。

其中，多级伸缩机构23包括：伸缩主臂230、第一级伸缩臂231a、第一直线驱动组件231b、第二级伸缩臂232a、第二直线驱动组件232b，具体如下：

伸缩主臂230，其与支撑变幅机构22连接，其具有主伸缩滑道230a；

第一级伸缩臂231a，其滑动连接于主伸缩滑道230a内；第一级伸缩臂231a具有第一级伸缩滑道231c；

第一直线驱动组件231b，其设置于伸缩主臂230上，其活动端与第一级伸缩臂231a连接，其能够驱动第一级伸缩臂231a移动，其与主动波浪补偿系统通讯连接。由此，本方案提供了一种多级伸缩机构23的具体结构，其能够实现第一级伸缩动作，第一直线驱动组件231b为液压油缸。

第二级伸缩臂232a，其滑动连接于第一级伸缩滑道231c内；

第二直线驱动组件232b，其设置于第一级伸缩臂231a上，其活动端与第二级伸缩臂232a连接，其能够驱动第二级伸缩臂232a移动，其与主动波浪补偿系统通讯连接。由此，本方案提供了多级伸缩机构23中第二级伸缩动作的具体实施方式，其能够与上述第一级伸缩臂231a相适配应用，其能够实现第二级伸缩动作。

但不仅限于此，本实施例还能够是具有三级、四级、五级等的伸缩结构。由此，本方案提供了一种起吊装置2的具体结构，由于多级伸缩机构23的动作为逐级伸长或缩短，因此相对于其他常规的起吊装置2，本方案能够快速、简单地与主动波浪补偿系统完成联动控制，其还可以通过利用多级伸缩机构23动作简单的特点，使主动波浪补偿系统能够快速地响应；回转机构21能够提供转动方向的自由度，支撑变幅机构22能够提供伸展角度方向的自由度，多级伸缩机构23能够提供伸入海中方向的长度；起吊装置2是本方案实现潜水器10自主布放回收的主要执行机构。

如图2所示，水下对接装置3包括：固定座31、固定机构34、导向机构32、第一夹紧机构33，具体如下：

固定座31，其设置于起吊装置2的活动端；导向机构32，其设置于固定座31上，其可供潜水器10进入；第一夹紧机构33，其设置于导向机构32上，其能够将潜水器10夹紧。固定机构34设置于导向机构32背离喇叭型开口的端部，固定机构34为呈圆环型的承重结构；由此，导向机构32的开口呈喇叭型，其能够便于潜水器10的进入；当潜水器10进入导向机构32后，第一夹紧机构33能够将潜水器10夹紧锁定于导向机构32上，以防止潜水器10在上升过程中从导向机构32中脱落。

其中，第一夹紧机构33包括：第一夹紧部331、第二夹紧部332、第四直线驱动组件333，具体如下：

第一夹紧部331，其转动式设置于固定座31；第二夹紧部332，其转动式设置于固定座31；第四直线驱动组件333，其固定端与第一夹紧部331连接，其活动端与第二夹紧部332连接；第一夹紧部331与第二夹紧部332分别设置于导向机构32的两侧。第四直线驱动组件333为液压油缸。

由此，本方案提供了一种第一夹紧装置的具体实施方式，其具有结构简单、便于生产制造的特点；相对于现有技术中第一夹紧部331和第二夹紧部332需要分别通过各自的直线驱动组件以实现相互靠近动作，本方案仅需通过单个直线驱动组件便能够实现第一夹紧部331和第二夹紧部332的相互靠近。

如图4、图5和图6所示，第一滑移机构4，其可移动式设置于载体11上，其能够带动潜水器10在载体11上移动；第一滑移机构4包括：滑动连接于载体11上的第一滑动部41、转动式设置于载体11上的第一丝杆42、螺纹连接于第一丝杆42上的第一螺母43、与第一丝杆42同轴设置的第一电机44，第一滑动部41与第一螺母43固定连接，第一电机44为第一丝杆42提供转动动力；第二夹紧机构5，其设置于第一滑移机构4的第一滑动部41上，其用于潜水器10的夹紧。第二夹紧机构5的具体结构与第一夹紧机构33相同。

由此，本方案提供了一种潜水器10在载体11上移动的具体实施方式，其能够将潜水器10从载体11的尾部移动至载体11的中部，以进一步完善潜水器10回收后的摆放位置。

第二滑移机构6，其可移动式设置于第一滑移机构4上；第二滑移机构6包括：滑动连接于载体11上的第二滑动部61、转动式设置于第一滑动部41上的第二丝杆62、螺纹连接于第二丝杆62上的第二螺母63、与第二丝杆62同轴设置的第二电机64，第二滑动部61与第二螺母63固定连接，第二电机64为第二丝杆62提供转动动力；第三夹紧机构7，其设置于第二滑移机构6的第二滑动部61上，其用于潜水器10的夹紧；第三夹紧机构7的具体结构与第一夹紧机构33相同。

当起吊装置2将潜水器10移动至第三夹紧机构7上，第二滑移机构6通过第三夹紧机构7将潜水器10从水下对接装置3中移出。由此，本方案提供了一种能够将潜水器10从水下对接装置3中移出的具体实施方式，其具有结构简单、便于生产制造的特点。

主动波浪补偿系统包括：

如图3所示，运动测量模块82，其设置于载体11上且位于回转机构21的旁侧，其能够采集载体11在海面上的运动状态信息数据；运动测量模块82包括惯性测量传感器，其中惯性测量传感器为基于陀螺仪和加速度计进行工作的，惯性测量传感器能够测量载体11在水上航行时受到波浪影响下所产生的回转角度和加速度，以载体11为坐标原点，该回转角度和加速度值的获取来源为载体11沿着三个方向所获得的数据，具体为载体11沿着Z轴方向（上下方向）、X轴方向（左右方向）、Y轴方向（前后方向）的三个方向。

控制模块81，其分别与起吊装置2、运动测量模块82通讯连接；控制模块81为数字信号处理计算机系统；

主动波浪补偿系统的工作过程及原理

第一步，数字信号处理计算机系统采集惯性测量传感器所获得的载体11在三个方向（X轴、Y轴、Z轴）分别获得的回转角度和加速度；

第二步，数字信号处理计算机系统根据本领域的惯性导航算法对三个方向（X轴、Y轴、Z轴）对应的加速度值（扣除角度）进行二次积分运算，并通过高通滤波器消除二次积分运算过程的累计误差，得到三个方向（X轴、Y轴、Z轴）对应的三组运动位移数值；

其中，以载体11在Z轴方向的运动测量运算过程为例，另外，载体11在X轴、Y轴方向的运动测量运算过程亦同理可得；

惯性测量传感器输出：载体11在Z轴方向的加速度值为a，载体11沿着X轴方向的倾角为θ，Y方向的倾角为φ；此外，重力常数为g，由此可通过公式（1）h”=a-g*cosθ*cosφ计算得出载体11在Z轴方向的加速度值h”。

h0’是载体11当前时刻之前的真实速度值，惯性测量传感器输出频率为f，由此可根据公式（2）h’=h0’+h”/f计算得出Z轴方向的速度值h’。

h0是载体11在当前时刻之前的位移值，最终根据公式（3）h=h0+h’/f获得载体11在Z方向的位移值h。

其中，惯性测量传感器所输出的值包含噪声、零飘等误差信息，噪声误差信息通过积分累计过程可以消除；但零飘误差会随着积分过程累计，通过加速度积分得到的速度或位移值会随着时间的延长不断偏离真实值，如图8所示。

零飘误差包含在实际的速度和位移信号中，真实速度和位移信号和波浪的周期相关，频率范围在0.2~0.05区间，零飘误差为恒定信号，频率远低于波浪运动频率，因此通过高通数字滤波器可以去除零飘导致的误差，得到真实的速度或位移信号。因此经过高通数字滤波器后的速度或位移与真实值基本一致，如图9所示。

通过运动测量模块82采集到载体11在海面上的运动状态信息数据，控制模块81能够控制起吊装置2的活动端带动水下对接装置3升降和摆动。

由此，运动测量模块82安装于载体11上布置有起吊装置2的位置附近；运动测量模块82采用基于惯性测量的技术，通过测量作为母船的载体11运动过程中的加速度和角加速度参数数据，然后通过对该加速度和角速度参数数据进行积分和滤波处理得到最终的载体11的运动速度、位移、角速度及角位移。

主动波浪补偿系统的控制模块81根据运动测量模块82的测量结果，计算补偿载体11对起吊装置2起吊所需要的回转机构21、支撑变幅机构22、多级伸缩机构23等执行机构的运动，控制模块81获得各执行机构所对应的液压控制阀的控制量，并通过液压控制阀驱动回转机构21、支撑变幅机构22、多级伸缩机构23的运动，以补偿载体11运动对位于起吊装置2活动端的水下对接装置3的影响，以大幅度地降低水下对接装置3与载体11之间的相对运动幅度和速度，进而提高水下对接装置3与潜水器10的对接回收成功率。其中，液压动力系统9设置于载体11上，其能够为回转机构21、支撑变幅机构22、多级伸缩机构23开展主动波浪补偿作业提供液压动力源。

工作过程：

回收过程

控制模块81接收到回收指令后，开始回收作业流程；起吊装置2的回转机构21带动支撑变幅机构22和多级伸缩机构23转动，第一直线驱动组件231b驱动第一级伸缩臂231a往靠近海面方向移动，第二直线驱动组件232b驱动第二级伸缩臂往靠近海面方向移动，使得多级伸缩机构23驱动水下对接装置3下降至海里；

运动测量模块82采集到载体11沿着Z轴方向（上下方向）、X轴方向（左右方向）、Y轴方向（前后方向）的三个方向的运动状态信息数据（回转角度和加速度），控制模块81中的数字信号处理计算机系统根据载体11的三个方向的运动状态信息数据运算后获得载体11在三个方向上的位移值；

控制模块81中的数字信号处理计算机系统根据起吊装置2的尺寸（用于确定坐标原点）、载体11在X轴、Y轴、Z轴方向的位移值，解算出支撑变幅机构22消除载体11在X轴方向和Y轴方向运动干扰所需要的变幅位移值、以及消除载体11在Z轴方向运动所需的多级伸缩机构23伸缩运动位移值；

通过液压控制阀以控制支撑变幅机构22中的第一变幅直线驱动组件223和第二变幅直线驱动组件224变幅运动位移达到上述变幅位移值，多级伸缩机构23中的第一直线驱动组件231b、第二直线驱动组件232b伸缩运动位移至达到上述伸缩位移值，以补偿载体11在海面上运动对水下对接装置3的影响，进而降低水下对接装置3与潜水器10之间的相对运动幅度；

控制潜水器10进入水下对接装置3的导向机构32内，第一夹紧机构33将潜水器10夹紧锁定于导向机构32内；然后，第一直线驱动组件231b驱动第一级伸缩主臂230往脱离海方向移动，第二直线驱动组件232b驱动第二级伸缩臂232a往脱离海面方向移动，使得多级伸缩机构23驱动水下对接装置3从海里升起，此时潜水器10跟随水下对接装置3脱离海面；

回转机构21驱动支撑变幅机构22和多级伸缩机构23转动，使位于水下对接装置3中的潜水器10移动至第三夹紧机构7的夹持范围内；然后，第三夹紧机构7将潜水器10夹紧锁定于第二滑移机构6上，然后第二滑移机构6通过自身的移动将位于水下对接装置3内的潜水器10移出；紧接着，第二夹紧机构5将潜水器10夹紧锁定；最后第一滑移机构4通过自身的移动将潜水器10移动至载体11内；

潜水器10的自主布放流程与回收流程类似，但自主布放流程可以不开启主动波浪补偿系统。

有益效果

本方案考虑到水下回收过程中，当载体11在恶劣海况下航行时，其受波浪影响会产生升沉、横荡、纵荡、横摇、纵摇、艏摇等运动，其会通过起吊装置2将运动传递到水下对接装置3时，导致水下对接装置3与潜水器10的对准回收存在较大困难，其中以载体11受到的升沉、横摇运动变化对潜水器10的回收影响最大。考虑到水下区域受海浪的影响较小，起吊装置2能够将水下对接装置3下移至水下区域，使潜水器10可以保持相对稳定的运动姿态。

相比现有的布放以及回收潜水器10的方式，当起吊装置2将水下对接装置3放入水下时，本方案中的主动波浪补偿系统根据载体11在海面上的运动状态信息对起吊装置2进行控制，以降低海浪冲击载体11对水下对接装置3与潜水器10的相对运动幅度，进而提高水下对接装置3对潜水器10的对接成功率，继而提高潜水器10回收作业的效率以及本方案在恶劣海况下对潜水器10的回收能力，其可以大幅降低恶劣海况作业条件对潜水器10布放回收所产生的影响，以扩大本方案的作业方位，以及延迟潜水器10回收作业的窗口期；其次，本方案能够通过选择自动化程度高的起吊装置2以实现无人化、智能化海上潜水器10回收作业，进而提高海上作业的效率。

相比现有潜水器10布放以及回收装置需要大型母船的支持，本方案通过利用自身结构简单的特点，使本方案能够应用于小型无人船上，由无人船提供动力和控制指令，以实现稳定可靠的布放与回收操作，而且无需依靠大型母船的支持，进而能够大幅降低潜水器10回收以及布放作业的成本。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种潜水器自主布放回收系统装置，其特征在于，包括：

载体；

起吊装置，其设置于所述载体，其用于将潜水器从海里起吊；

水下对接装置，其设置于所述起吊装置的活动端，其用于在海里装载潜水器；

主动波浪补偿系统，其与所述起吊装置通讯连接，其能够根据所述载体在海面上的运动状态信息数据控制所述起吊装置的活动端进行升降和摆动，以降低水下对接装置与潜水器相对运动幅度；

所述起吊装置包括：

回转机构，其设置于所述载体上；

支撑变幅机构，其设置于所述回转机构的活动端上，其与所述主动波浪补偿系统通讯连接；

多级伸缩机构，其与所述支撑变幅机构连接，其与所述支撑变幅机构和所述主动波浪补偿系统均通讯连接；

所述水下对接装置设置于所述多级伸缩机构的活动端；

所述水下对接装置包括：

固定座，其设置于所述起吊装置的活动端；

导向机构，其设置于所述固定座上，其开口呈喇叭型，其可供潜水器进入；

第一夹紧机构，其设置于所述导向机构上，其能够将潜水器夹紧；

所述第一夹紧机构包括：

第一夹紧部，其转动式设置于所述固定座；

第二夹紧部，其转动式设置于所述固定座；

第四直线驱动组件，其一端与所述第一夹紧部连接，其另一端与所述第二夹紧部连接；

所述第一夹紧部与所述第二夹紧部分别设置于所述导向机构的两侧；

所述多级伸缩机构包括：

伸缩主臂，其与所述支撑变幅机构连接，其具有主伸缩滑道；

第一级伸缩臂，其滑动连接于所述主伸缩滑道内；

第一直线驱动组件，其设置于所述伸缩主臂上，其活动端与所述第一级伸缩臂连接，其能够驱动所述第一级伸缩臂移动，其与所述主动波浪补偿系统通讯连接；

所述第一级伸缩臂具有第一级伸缩滑道，所述多级伸缩机构包括：

第二级伸缩臂，其滑动连接于所述第一级伸缩滑道内；

第二直线驱动组件，其设置于所述第一级伸缩臂上，其活动端与所述第二级伸缩臂连接，其能够驱动所述第二级伸缩臂移动，其与所述主动波浪补偿系统通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种潜水器自主布放回收系统装置，其特征在于，所述支撑变幅机构包括：

立柱，其设置于所述回转机构的活动端；

旋转臂，其一端与所述立柱的顶端转动连接，其另一端与所述多级伸缩机构转动连接；

第一变幅直线驱动组件，其设置于所述立柱上，其活动端连接于旋转臂，其能够为旋转臂的摆动提供驱动力；

第二变幅直线驱动组件，其设置于旋转臂，其活动端连接于多级伸缩机构上，其能够为多级伸缩机构的摆动提供驱动力；

所述第一变幅直线驱动组件和所述第二变幅直线驱动组件均与所述主动波浪补偿系统通讯连接。

3.根据权利要求1所述的一种潜水器自主布放回收系统装置，其特征在于，包括：

第一滑移机构，其可移动式设置于所述载体上，其能够带动潜水器在所述载体上移动；

第二夹紧机构，其设置于所述第一滑移机构上，其用于潜水器的夹紧。

4.根据权利要求3所述的一种潜水器自主布放回收系统装置，其特征在于，包括：

第二滑移机构，其可移动式设置于所述第一滑移机构上；

第三夹紧机构，其设置于所述第二滑移机构上，其用于潜水器的夹紧；

当所述起吊装置将潜水器移动至所述第三夹紧机构上，所述第二滑移机构通过所述第三夹紧机构将潜水器从所述水下对接装置中移出。

5.根据权利要求1所述的一种潜水器自主布放回收系统装置，其特征在于，所述主动波浪补偿系统包括：

运动测量模块，其设置于所述载体，其能够采集所述载体在海面上的运动状态信息数据；

控制模块，其分别与所述起吊装置、所述运动测量模块通讯连接；

通过所述运动测量模块采集到所述载体在海面上的运动状态信息数据，所述控制模块能够控制所述起吊装置的活动端带动所述水下对接装置升降和摆动。

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