CN115195942B - 一种具有减摇功能的无人艇收放装置 - Google Patents

Abstract

针对无人艇收放效率低且收放过程中无人艇易受海浪影响产生摆动的问题，设计一种具有减摇功能的无人艇收放装置。本发明装置由顶部一级滑道、顶部二级滑道、液压伸缩杆、减横摇系统、减纵摇系统、液位传感器、夹持系统、伺服电机、PLC控制器等部分组成。收放过程中通过夹持系统固定无人艇，顶部一级滑道、二级滑道、液压伸缩杆依次伸长收缩，完成收放过程。当母船受海浪影响产生横摇纵摇时，母船与装置整体产生相同方向相同角度倾斜，减横摇系统和减纵摇系统中的滚轴可在滚轴托架内转动，保持无人艇收放过程中在竖直方向上位姿稳定。本发明能有效减少无人艇收放过程中母船的横摇纵摇对无人艇的影响，收放效率高，稳定性好。

Description

一种具有减摇功能的无人艇收放装置

技术领域

本发明属于船舶特辅装备技术领域，尤其涉及一种具有减摇功能的无人艇收放装置。

背景技术

无人水面舰艇的高速发展，使得无人艇成为海事活动中越来越不可或缺的一部分。这就对无人艇的回收与布放技术提出了更高要求。在无人艇收放过程中当母船受海浪影响而产生摇摆时，无人艇可能会与母船发生碰撞，影响人员和设备安全。因而，在高效收放无人水面舰艇的同时减小母船受海浪影响导致的无人艇摆动具有重要意义。

当前的无人艇收放方式中大多不具备减摇功能，难以适应高海况下无人艇收放任务。具备减摇功能的收放方式结构复杂，操作难度大，维护成本高。中国专利CN106744384A重力伸张臂吊机工作过程不具备减摇功能且需要人工进行脱挂钩操作和伸张臂的锁定解锁工作，增加了人工操作工作量和操作风险，在海面进行无人艇收放作业时，无法减小海浪影响下母船摆动导致的负载摆动。中国专利CN106976525A的锥形自锁吊坠与锥形自锁吊坠套之间的精确对准难以实现，在实际收放过程中，易导致收放时间延长，所收放的无人艇需进行特殊改装，母船与子船间用缆绳连接，难以减弱母船摆动对子船的影响。中国专利CN101746680B小艇快速收放装置其能够在收放过程中减小无人艇摆动，但其结构复杂，减横摇系统和减纵摇系统中的油缸和弹簧承受压力大导致故障风险增大，且不易进行拆装和维护，其可分为内藏式收放和敞开式收放，但装置整体对船舱空间占用大，其收放流程复杂导致其人员操作难度大且维护成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有减横摇纵摇功能的无人艇收放装置，可保持无人艇在收放过程中的位姿相对稳定，减小海浪影响下母船产生的摆动对子船的影响，使收放过程更加安全可靠。

为了实现上述目的，本发明设计了一种具有减摇功能的无人艇收放装置，主要由顶部一级滑道、顶部二级滑道、液压伸缩杆、减横摇系统、减纵摇系统、液位传感器、夹持系统、PLC控制器、伺服电机组成。本发明还包括：

PLC控制器和顶部一级滑道固定在船舱顶部，二级滑道前端与液压伸缩杆为刚性连接，液压伸缩杆底端与减纵摇系统的滚轴托架为刚性连接，减纵摇系统的滚轴固定在托架内的横杠中，滚轴可绕横杠转动，减纵摇系统滚轴与减横摇系统的滚轴托架之间为刚性连接，减横摇系统的滚轴固定在托架内的横杠中，滚轴可绕横杠转动，夹持系统与滚轴之间为刚性连接，滚轴由伺服电机驱动，控制夹持系统开合。夹持系统下方固定有液位传感器。夹持系统与无人艇接触侧安装有橡胶垫作用是增大摩擦与减少子船与夹持系统间的碰撞。

本发明的工作原理是：无人艇布放阶段，无人艇在船舱内通过夹持系统固定，顶部一级滑道二级滑道依次划出，将无人艇运送到远离母船船体位置，而后液压伸缩杆开始逐级伸长，将无人艇下放至水面，液位传感器接收信号后夹持系统打开，液压伸缩杆收回，顶部滑道依次收回，完成无人艇布放。回收过程类似，回收无人艇时，顶部一级二级滑道依次滑出，将夹持系统滑出到对准无人艇位置，夹持系统打开，液压伸缩杆伸长，将夹持系统下放到水面无人艇位置，夹持系统闭合，将无人艇固定到夹持系统中后，液压伸缩杆收回，将无人艇吊起后，顶部一级二级滑道依次收回，将无人艇回收到船舱内。

无人艇与母船之间有减纵摇系统和减横摇系统缓冲，为非刚性连接。在收放过程中，母船的横摇纵摇对无人艇收放影响最大，当母船因为海浪影响产生横摇摆动时，减横摇系统发挥作用。母船与装置整体为刚性连接，当母船因横摇产生一定角度摇摆时，减横摇系统中的滚轴在可在托架内转动，转动角度与母船摆动角度相同，方向相反，因重力方向始终为竖直方向，可保证无人艇在仅依靠自重的情况下在空间内保持竖直稳定。当母船因为海浪影响产生纵摇摆动时，减纵摇系统发挥作用。当母船因纵摇产生一定角度摇摆时，减纵摇系统中的滚轴在可在托架内转动，转动角度与母船摆动角度相同，方向相反，因重力方向始终为竖直方向，可保证无人艇在仅依靠自重的情况下在空间内保持竖直稳定。减横摇系统减纵摇系统协同工作，可有效减小母船受海浪影响产生的摆动传递给无人艇，使无人艇在收放过程中在空间内竖直方向稳定。

本发明具有如下有益效果：

(1)本发明所采用的收放方式能够有效减小在收放过程中母船因海浪影响产生的横摇纵摇对无人艇的影响。能够使得无人艇在母船产生摇摆运动的情况下在空间内竖直方向稳定，避免与母船发生碰撞，影响人员和设备安全。

(2)本发明可实现母船对无人艇的快速收放作业，操作难度低，稳定性高，减小了设计和维护成本。

(3)本发明设计的收放装置，结构简单，易于安装，适用于不同类型母船和无人艇，具有普适性。

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获得其他的附图。

图1为无人艇减摇收放装置模型示意图；

图2为无人艇减摇收放装置模型正视图；

图3为无人艇减摇收放装置模型左视图；

图4为一级减摇系统示意图；

图5为二级减摇系统示意图；

图6为减横摇示意图；

图7为减纵摇示意图；

图8为无人艇布放过程流程图；

图9为无人艇回收过程流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述：

本发明的收放装置由PLC控制器1，顶部一级滑道2，顶部二级滑道3，液压伸缩杆4，减纵摇系统托架5-1，减纵摇系统滚轴5-2，减横摇系统滚轴6-1，减横摇系统托架6-2，夹持系统7，液位传感器8组成。

顶部一级滑道2与船舱顶部为刚性连接，PLC控制器1固定在顶部一级滑道2上，顶部二级滑道3内嵌于顶部一级滑道2，液压伸缩杆4与顶部二级滑道3为刚性连接，液压伸缩杆4底部与减纵摇系统托架5-1为刚性连接，减纵摇滚轴5-2通过金属连杆固定在减纵摇系统托架5-1中，减纵摇系统滚轴5-2与减横摇系统托架6-2通过连接杆刚性连接，减横摇系统滚轴6-1通过金属连杆固定在滚轴托架6-2中，夹持系统7左右两侧分别与减横摇系统滚轴6-1刚性连接，由减横摇系统滚轴6-1内部电机驱动控制夹持系统开合，液位传感器8固定于夹持系统下部。

无人艇布放过程中，母船接收布放指令，由PLC控制器1控制，夹持系统7在船舱内夹持住无人艇，顶部一级滑道2、顶部二级滑道3依次滑出，将无人艇运送到远离母船船舱位置，液压伸缩杆4伸长，将无人艇下放到水面，液位传感器8将液位信号传回PLC控制器1，夹持系统7打开，释放无人艇，液压伸缩杆4收缩，夹持系统7闭合，顶部二级滑道3、顶部一级滑道2依次收回，布放阶段完成。

无人艇回收过程中，母船接收回收指令，由PLC控制器1控制，顶部一级滑道2，顶部二级滑道3依次滑出，将夹持系统运送到无人艇上方位置，夹持系统7打开，液压伸缩杆4伸长，夹持系统7下放到无人艇位置后闭合，液压伸缩杆4收缩，将无人艇从水面提升至船舱高度，顶部二级滑道3、顶部一级滑道2依次收回，夹持系统7打开，释放无人艇，回收阶段完成。

在布放和回收过程中，当母船受海浪影响产生摆动时，减纵摇系统和减横摇系统共同作用，保持无人艇在空间内竖直方向稳定。

减横摇系统由减横摇系统滚轴6-1和减横摇系统滚轴托架6-2组成，减横摇系统滚轴6-1由穿过圆心的金属连杆枢接固定在减横摇系统滚轴托架6-2上，减横摇系统滚轴6-1可在减横摇系统滚轴托架6-2内转动。减纵摇系统由减纵摇系统滚轴5-2和减纵摇系统滚轴托架5-1组成，减纵摇系统滚轴5-2由穿过圆心的金属连杆枢接固定在减纵摇系统滚轴托架5-1上，减纵摇系统滚轴5-2可在减纵摇系统滚轴托架5-1内转动。

收放过程中母船的横摇运动易造成母船与无人艇产生碰撞，当母船产生横摇运动时，母船产生侧向倾斜角度，减横摇系统上方整体与母船为刚性连接，此时减横摇系统滚轴托架6-2与母船产生相同角度倾斜，由于无人艇受重力方向竖直向下，减横摇系统滚轴6-1在减横摇滚轴托架6-2内保持竖直方向，仅减横摇系统滚轴托架6-2相对减横摇系统滚轴6-1转动与母船相同倾斜角度，保持无人艇在竖直方向稳定。当母船受横摇影响往复摆动时，无人艇保持在竖直方向上稳定，如图6所示。

当母船产生纵摇运动时，母船产生纵向倾斜角度，减纵摇系统上方整体与母船为刚性连接，此时减纵摇系统滚轴托架5-1与母船产生相同角度倾斜，由于无人艇受重力方向竖直向下，减纵摇系统滚轴5-2在减纵摇系统滚轴托架5-1内保持竖直方向，仅减纵摇系统滚轴托架5-1相对减纵摇系统滚轴5-2转动与母船相同倾斜角度，保持无人艇在竖直方向稳定。当母船受纵摇影响反复摆动时，无人艇保持在竖直方向上稳定，如图7所示。

以上所述具体实施方案，对本发明的发明目的、技术方案和有益效果进行了进一步说明，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，本领域的普通技术人员应当理解，凡在本发明的技术方案进行修改、等同替换，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种具有减摇功能的无人艇收放装置，包括：顶部一级滑道、顶部二级滑道、液压伸缩杆、减横摇系统、减纵摇系统、液位传感器、夹持系统、PLC控制器、伺服电机；PLC控制器和顶部一级滑道固定在船舱顶部，二级滑道前端与液压伸缩杆为刚性连接，液压伸缩杆底端与减纵摇系统的滚轴托架为刚性连接，减纵摇系统的滚轴通过金属连杆固定在减纵摇系统滚轴托架中，减纵摇系统滚轴可在一定角度内转动，减纵摇系统滚轴与减横摇系统滚轴托架之间通过金属连杆刚性连接，减横摇系统滚轴可在减横摇系统滚轴托架内转动，夹持系统与滚轴之间为刚性连接，滚轴由伺服电机驱动，控制夹持系统开合，夹持系统下方固定有液位传感器，夹持系统与子船接触侧安装有橡胶垫作用是增大摩擦与减少子船与夹持系统间的碰撞；其特征是：

(1)当母船接收布放指令时，PLC控制器控制夹持系统闭合固定无人艇，顶部一级滑道、二级滑道滑出，液压伸缩杆伸长下放无人艇，当夹持系统接触水面时，液位传感器传回信号，夹持系统打开，释放无人艇后，液压伸缩杆收缩，顶部一级滑道、二级滑道收回，完成布放过程；

(2)当母船接收回收指令时，PLC控制器控制顶部一级滑道、二级滑道滑出，夹持系统打开，液压伸缩杆伸长到无人艇所在位置，夹持系统闭合，固定无人艇，液压伸缩杆收缩，顶部一级滑道、二级滑道收回，完成回收过程；

(3)当收放过程中母船产生横摇摆动时，收放装置整体随母船产生相同方向相同角度倾斜，减横摇系统滚轴托架相对减横摇系统滚轴转动，减横摇系统转轴以及夹持系统固定的无人艇在竖直方向稳定；

(4)当收放过程中母船产生纵摇摆动时，收放装置整体随母船产生相同方向相同角度倾斜，减纵摇系统滚轴托架相对减纵摇系统滚轴转动，减纵摇系统滚轴、下方的减横摇系统以及夹持系统固定的无人艇在竖直方向稳定。

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