CN117416471A - 一种拖曳式无人艇水面收放保障系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于无人艇回收保障领域，并具体公开了一种拖曳式无人艇水面收放保障系统，其包括拖体吊笼，该拖体吊笼包括主体框架和首部结构，其中：所述主体框架用于容纳无人艇，该主体框架包括从上至下依次连接的拱形框架、浮力框架和锥形框架；所述浮力框架中填充有浮力材料，且浮力框架上设有浮力调节舱，该浮力调节舱用于调节拖体吊笼的工作姿态；所述首部结构连接在所述主体框架前部，其上设置有拖曳点。本发明拖体吊笼可进行自身姿态调整，实现无人艇稳定、准确收放。

Description

一种拖曳式无人艇水面收放保障系统

技术领域

本发明属于无人艇回收保障领域，更具体地，涉及一种拖曳式无人艇水面收放保障系统。

背景技术

随着多功能水面无人艇在海洋应用领域的使用进一步增加，在水面导航、巡逻、搜救和探测领域等多个领域的作用功能日益凸显。而在实际应用中与之配套的无人艇收放装置技术的发展相对缓慢。通常在远海海域释放和回收无人艇过程中没有人员辅助，收放装置的可靠性与否和效率高低成为衡量一种无人艇收放装置性能好坏的标准之一。因此大力发展新型的面向高海况、安全、快速和高效性的无人艇收放装置很有必要。

无人艇收放装置一般分为吊放式、滑道式和坞舱式三类，其中吊放式收放装置结构上较为简单，在各种舰艇和船舶上都得到了广泛的应用。根据吊放系统上吊点数目的多少可以分为单点吊式收放系统和双点吊式收放系统。其中单点吊式收放系统一般用于7.5m船长以下的小艇，操作比较简单；而双吊点式收放系统适用于船长长度在7.5m以上的无人艇。与单吊点式收放系统相比，双吊点收放系统在起吊过程中更为稳定，同时可以减少高海况波浪运动对小艇的危害，但其操作过程较单点吊式更加复杂，需要两个吊钩同步实现连接。同时，目前的无人艇收放装置都较为简陋，难以进行自身姿态调整，其收放无人艇的稳定、准确性都有待提升。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种拖曳式无人艇水面收放保障系统，其目的在于，使拖体吊笼可进行自身姿态调整，实现无人艇稳定、准确收放。

为实现上述目的，本发明提出了一种拖曳式无人艇水面收放保障系统，包括拖体吊笼，该拖体吊笼包括主体框架和首部结构，其中：

所述主体框架用于容纳无人艇，该主体框架包括从上至下依次连接的拱形框架、浮力框架和锥形框架；所述浮力框架中填充有浮力材料，且浮力框架上设有浮力调节舱，该浮力调节舱用于调节拖体吊笼的工作姿态；所述首部结构连接在所述主体框架前部，其上设置有拖曳点。

作为进一步优选的，所述首部结构包括上部的水平对接杆和下部的水平翼型结构，所述拖曳点设置在所述水平对接杆上。

作为进一步优选的，所述首部结构还包括两侧连接板，所述水平对接杆和水平翼型结构均通过两侧连接板与所述主体框架连接；两侧连接板间距由后向前逐渐减小。

作为进一步优选的，所述拱形框架包括两个拱形结构，两个拱形结构下部均与浮力框架上端连接，且拱形结构上部均设有挂环。

作为进一步优选的，所述锥形框架包括一根底部龙骨和固定在龙骨两侧的多条横向肋板，每侧横向肋板的上端与浮力框架下端连接固定。

作为进一步优选的，所述浮力框架四角的四个舱室作为浮力调节舱，各浮力调节舱通过吸排水调节自重。

作为进一步优选的，所述拖体吊笼下部的浮力框架和锥形框架采用双体船结构。

作为进一步优选的，所述浮力材料采用泡沫复合材料，且浮力材料填充进浮力框架后，通过外板将浮力材料封装固定在浮力框架中。

作为进一步优选的，所述主体框架采用金属材料。

作为进一步优选的，还包括储电装置和无线传输装置，所述储电装置用于为拖体吊笼内的无人艇供电；所述无线传输装置用于将无人艇的相关数据传输给母船。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明设计的无人艇水面收放保障系统中，拱形框架、浮力框架和锥形框架组合的拖体吊笼可稳定容纳收放无人艇，其一方面具有一定的浮性和强度，另一方面由于浮力调节舱的作用，拖体吊笼兼具调整自身姿态的能力来适应不同船型、不同海况下的无人艇多样化收放需求。

2.首部结构中，其上部水平对接杆和拖曳点的设计，可方便拖体吊笼与母船对接拖曳；同时下部的水平翼型结构，一方面可提升结构强度，另一方面可以增加拖体吊笼垂荡阻尼，减少其在波浪中垂向运动幅度，便于保持拖体吊笼保持稳定水平状态。

3.将主体框架的上部结构设计为拱形，增大了拖体吊笼的容纳体积以适应不同类型无人艇的回收承载需求，同时可有效防止在吊运拖体过程中无人艇的倾侧掉落风险。在拱形框架上端设置挂环，则不需要无人艇上自带吊点或者加装吊点，无人艇外壳上不需要有强大的接触强度设计来加装牵引系统；同时为双吊点起吊，可保证起吊过程平稳，适应不同重心位置无人艇起吊回收。

4.将主体框架的下部结构设计为锥形，龙骨加肋板的设计，可以使无人艇稳定卡在下部结构中，且肋板能提供足够的横向强度。

附图说明

图1为本发明实施例拖曳式无人艇水面收放保障系统结构示意图；

图2为本发明实施例拖体吊笼尾切图；

图3为本发明实施例拖体吊笼侧视图；

图4为本发明实施例拖体吊笼仰视图；

图5为本发明实施例拖体吊笼立体图；

图6为本发明实施例浮力材料外板安装示意图；

图7为本发明实施例主体框架和首部结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-主体框架，2-浮力调节舱，3-浮力材料，4-水平翼型结构，5-水平对接杆，6-连接端口，7-挂环，8-外板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明实施例提供的一种拖曳式无人艇水面收放保障系统，如图1至图5所示，包括拖体吊笼，该拖体吊笼包括主体框架1和首部结构。

所述主体框架1用于容纳无人艇，该主体框架包括从上至下依次连接的拱形框架、浮力框架和锥形框架，如图7所示，其中：

锥形框架底部为一根龙骨，龙骨两侧固定连接有多条横向肋板(本实施例采用四条)来提供横向强度，从而使框架截面呈现V型以更好固定无人艇；每侧横向肋板的上端均与浮力框架连接固定；船的舷侧和上方拱形框架两侧处设置有多根纵骨提供纵向强度。

浮力框架具体由多根骨架交叉搭建而成，并在两侧分隔出多个舱室结构；其中，框架首尾四角的四个舱室作为浮力调节舱2，其余舱室内填充有浮力材料3。

在一些实施例中，浮力调节舱通过吸排水调节自重，从而调节拖体吊笼的工作姿态，以保证无人艇在回收过程中可以顺利驶入拖体吊笼。

在一些实施例中，由于拖体吊笼中间部位与无人艇直接接触碰撞较少，故可以直接采用浮力材料，将浮力材料放入对应的空舱后，通过外板8由外部螺丝固定在浮力框架中，如图6所示。将浮力材料嵌入到拖体吊笼两侧的浮力框架中，在提供拖体吊笼浮力，保持拖体吊笼在水面的同时，保证内部浮力材料不凸起，减少对无人艇的磨损。浮力材料均采用嵌套式设计和模块化安装，方便后期更换维修。优选的，浮力材料采用化学发泡法制成的泡沫复合材料，例如聚氨醋泡沫、环氧泡沬塑料、聚氨酷环氧硬质泡沬、聚甲基丙酰亚胺泡沬等，以保证强度高、密度低以及减震的要求。

拱形框架包括两个拱形结构，具体由多根工字钢构建而成，且局部设有加强钢；两个拱形结构下部均与浮力框架连接，上部均设有挂环7；拱形增大了拖体吊笼的容纳体积以适应不同类型无人艇的回收承载需求，同时可有效防止在吊运拖体过程中无人艇的倾侧掉落风险；由于吊笼上挂环的存在，不需要无人艇上自带吊点或者加装吊点，无人艇外壳上不需要有强大的接触强度设计来加装牵引系统；同时采用双吊点起吊，可保证起吊过程平稳，适应不同重心位置无人艇起吊回收。

在一些实施例中，主体框架采用金属材料，优选采用304不锈钢或防腐性能更优的材质制成，在无人艇进出过程中损伤小，可抗无人艇冲击，耐海水的同时满足必要的强度要求。

所述首部结构连接在主体框架前部，采用非对称翼型双体结构；具体包括连接板、水平对接杆5和水平翼型结构4，其中：

两侧的连接板后端与主体框架连接，且两侧连接板间距由后向前逐渐减小，使首部结构整体在宽度方向内收；水平对接杆5和水平翼型结构4均固定在两侧连接板中间；水平对接杆5位于上部，其上设有拖曳点，方便拖体吊笼与母船对接拖曳，以实现拖体吊笼和无人艇随母船共同运动的功能。水平翼型结构4位于下部，金属制成的水平翼型结构保证强度和调平功能，增加结构强度和拖体吊笼垂荡阻尼。

拖体吊笼的底部(浮力框架和锥形框架)采用双体船造型设计，由双体船结构提供基本浮力支撑，水线面小；首部结构垂荡阻尼大，波浪中运动幅度小，通过起吊机构提供预张力，进一步减少回收装置在风浪中的运动幅度，可适应4级及以上浪级；同时相比于传统的吊篮回收装置的单首部结构，非对称双片体的设计阻力低，同时拖体吊笼内部水流平稳，可减少拖体吊笼对无人艇的扰动。

进一步的，系统还包括无线传输装置和储电装置，以保证无人艇在作业过程中拥有更大的活动范围，在无人艇保持一定航速航行的同时，可进行无人艇的电力补充与相关数据向母船的同步传输备份。具体的，水平对接杆5上设有电源接口6和储电装置，储电装置可通过电源接口6为无人艇供电，以实现无人艇无需进行起吊回收即可进行随船充电的功能，大大提高了无人艇在实际应用中的活动范围与作业效率。水平对接杆5的电源接口6一侧加装数据通讯传输接口，即可通过无线传输装置在无人艇充电时间内同步进行数据向母船上的备份储存，以实现对采集数据的及时分析利用和数据存储的安全保障。

上述拖曳式无人艇水面收放保障系统的工作过程如下：

在无人艇投放阶段，拖体吊笼与无人艇固定在甲板上，无人艇放置在拖体吊笼中，使用船用吊机将拖体吊笼由母船甲板吊起至水面适当位置后，无人艇与拖体吊笼浮在水面。此时使用母船拖曳船体吊笼首部的水平对接杆与拖曳点，实现无人艇与拖体吊笼的分离，成功投放无人艇完成作业。

在无人艇回收阶段，首先从母船上使用船用吊机将该拖体吊笼吊放至水面。由于拖体吊笼采用了大量的浮力材料，故拖体吊笼可以漂浮在海面上，同时在拖体拖缆的牵引下处于拖曳航行状态。在进行无人艇回收时，操纵无人艇使其直接驶入拖体吊笼内完成对接与固定，在此过程中，拖体吊笼可根据实际情况通过浮力调节舱调整至与无人艇连接的最佳姿态，然后由船用吊机将拖体吊笼提升至母船的甲板位置，完成无人艇的回收过程。

在无人艇的投放与回收过程中，母船无需进行停泊，可以在一定航速下完成无人艇的收放作业，提高无人艇收放效率。

为满足无人艇持续工作的要求，在无人艇回收保障阶段，先放下拖体吊笼装置随母船运动，然后操纵无人艇使其直接驶入拖体吊笼内。拖体吊笼装置可根据实际情况通过浮力调节舱调整至与无人艇连接的最佳姿态。使用船用吊机将拖体吊笼升起适当距离，无人艇自身重力、浮力与拖体吊笼推力共同作用下实现无人艇与拖体吊笼的固定，保证无人艇在不消耗自身能源的情况下也随母船运动。固定完成后无人艇连接水平连接杆上的接口，即可通过储电装置和无线传输装置为无人艇提供电力补充，以及无人艇采集数据的备份，为后续持续作业做好保障。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种拖曳式无人艇水面收放保障系统，其特征在于，包括拖体吊笼，该拖体吊笼包括主体框架和首部结构，其中：

所述主体框架用于容纳无人艇，该主体框架包括从上至下依次连接的拱形框架、浮力框架和锥形框架；所述浮力框架中填充有浮力材料，且浮力框架上设有浮力调节舱，该浮力调节舱用于调节拖体吊笼的工作姿态；所述首部结构连接在所述主体框架前部，其上设置有拖曳点。

2.如权利要求1所述的拖曳式无人艇水面收放保障系统，其特征在于，所述首部结构包括上部的水平对接杆和下部的水平翼型结构，所述拖曳点设置在所述水平对接杆上。

3.如权利要求2所述的拖曳式无人艇水面收放保障系统，其特征在于，所述首部结构还包括两侧连接板，所述水平对接杆和水平翼型结构均通过两侧连接板与所述主体框架连接；两侧连接板间距由后向前逐渐减小。

4.如权利要求1所述的拖曳式无人艇水面收放保障系统，其特征在于，所述拱形框架包括两个拱形结构，两个拱形结构下部均与浮力框架上端连接，且拱形结构上部均设有挂环。

5.如权利要求1所述的拖曳式无人艇水面收放保障系统，其特征在于，所述锥形框架包括一根底部龙骨和固定在龙骨两侧的多条横向肋板，每侧横向肋板的上端与浮力框架下端连接固定。

6.如权利要求1所述的拖曳式无人艇水面收放保障系统，其特征在于，所述浮力框架四角的四个舱室作为浮力调节舱，各浮力调节舱通过吸排水调节自重。

7.如权利要求1所述的拖曳式无人艇水面收放保障系统，其特征在于，所述拖体吊笼下部的浮力框架和锥形框架采用双体船结构。

8.如权利要求1所述的拖曳式无人艇水面收放保障系统，其特征在于，所述浮力材料采用泡沫复合材料，且浮力材料填充进浮力框架后，通过外板将浮力材料封装固定在浮力框架中。

9.如权利要求1所述的拖曳式无人艇水面收放保障系统，其特征在于，所述主体框架采用金属材料。

10.如权利要求1-9任一项所述的拖曳式无人艇水面收放保障系统，其特征在于，还包括储电装置和无线传输装置，所述储电装置用于为拖体吊笼内的无人艇供电；所述无线传输装置用于将无人艇的相关数据传输给母船。