本發(fā)明涉及水下作業(yè)裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及應(yīng)用于自主式水下無(wú)人航行器（簡(jiǎn)稱“AUV”）的水下搭載平臺(tái)，尤其涉及水下搭載平臺(tái)上將自主式水下無(wú)人航行器回收對(duì)接及布放的裝置。

背景技術(shù)：

AUV，主要用于海洋科學(xué)考察、海底勘探、海底打撈等深海探測(cè)的應(yīng)用領(lǐng)域。由于AUV的續(xù)航能力及水下作業(yè)時(shí)間受到自身攜帶能源的限制，當(dāng)AUV完成某一任務(wù)后，通常需要在水下對(duì)接并回收至搭載平臺(tái)，以便補(bǔ)充能源和指令信息，當(dāng)AUV接收到下一個(gè)任務(wù)后，可在水下布放AUV開展探測(cè)與作業(yè)任務(wù)。

目前，AUV與水下搭載平臺(tái)的對(duì)接及布放方式主要是三種：第一種是在AUV艏部安裝捕捉繩索、桿類等導(dǎo)向目標(biāo)的對(duì)接機(jī)構(gòu)，AUV沿導(dǎo)向裝置運(yùn)動(dòng)并完成對(duì)接，該種搭載對(duì)接裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在各類平臺(tái)上的適裝性較差，且需對(duì)AUV進(jìn)行較大的改動(dòng)，影響航行運(yùn)動(dòng)和作業(yè)性能；第二種是以圓錐導(dǎo)向罩、喇叭筒和籠箱類為對(duì)接目標(biāo)的對(duì)接方式，該種方式對(duì)AUV的操縱性、運(yùn)動(dòng)控制性能和聲學(xué)導(dǎo)航定位精度具有嚴(yán)苛的要求，即使設(shè)置轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)根據(jù)海流方向調(diào)節(jié)對(duì)接角度，對(duì)接過(guò)程中受船身附近各向異性海流的干擾影響很大，回收失敗率很高，AUV稍有偏離，即會(huì)撞擊回收裝置，造成AUV本體及回收裝置的損壞；第三種是一種平臺(tái)式對(duì)接，即AUV采用飛機(jī)降落的原理降落于對(duì)接平臺(tái)上，通過(guò)AUV腹下的兩個(gè)捕捉臂捕捉對(duì)接平臺(tái)上的V字形定位裝置，利用鎖定機(jī)構(gòu)完成最終定位，該種裝置需在AUV上附加復(fù)雜的捕捉機(jī)構(gòu)，對(duì)AUV姿態(tài)控制的要求高，對(duì)接過(guò)程中AUV容易與對(duì)接平臺(tái)發(fā)生撞擊而造成損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)人針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，提供一種安全、可靠、高效回收、布放AUV的AUV水下對(duì)接與收放裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

AUV水下對(duì)接與收放裝置，包括搭載筒，搭載筒兩端分別同軸固接有導(dǎo)引環(huán)、抽水環(huán)，抽水環(huán)的另一端蓋合有可開閉的蓋體；導(dǎo)引環(huán)的環(huán)壁為中空殼體，所述環(huán)壁的外壁的兩端分別向?qū)бh(huán)內(nèi)部彎折并沿導(dǎo)引環(huán)軸向延伸形成喉管段、聚縮段，聚縮段的寬口端朝向搭載筒，聚縮段的窄口端套疊在喉管段窄口端的外部，且二者之間留有徑向間隙，所述徑向間隙使所述中空殼體的內(nèi)腔與導(dǎo)引環(huán)的內(nèi)腔連通；抽水環(huán)的內(nèi)腔與所述中空殼體的內(nèi)腔通過(guò)管路連通，管路上設(shè)有水泵；搭載筒的內(nèi)壁上設(shè)有鎖緊機(jī)構(gòu)和限位機(jī)構(gòu)，分別用于AUV的鎖緊與限位。

其進(jìn)一步技術(shù)方案為：

所述喉管段的長(zhǎng)度小于導(dǎo)引環(huán)長(zhǎng)度的四分之一。

所述抽水環(huán)的內(nèi)壁上設(shè)有周向槽，周向槽與抽水環(huán)內(nèi)腔連通，周向槽通過(guò)法蘭管一與管路連通，管路另一端通過(guò)法蘭管二與所述中空殼體的內(nèi)腔連通。

管路上位于水泵與抽水環(huán)之間的管段上設(shè)有過(guò)濾器。

所述搭載筒入口側(cè)的內(nèi)壁上沿周向設(shè)有多個(gè)可伸縮的鎖緊機(jī)構(gòu)，所述鎖緊機(jī)構(gòu)的可伸縮鎖緊件朝向搭載筒中心軸線的一端上設(shè)有橡膠墊層一。

所述搭載筒出口側(cè)的內(nèi)壁上沿周向設(shè)有多個(gè)限位機(jī)構(gòu)，所述限位機(jī)構(gòu)的可伸縮限位件朝向搭載筒中心軸線的一端上設(shè)有橡膠墊層二。

所述蓋體與連桿的一端鉸接，連桿的另一端與電動(dòng)推桿的推桿端鉸接，連桿兩端之間的桿體鉸接支撐在支板上，電動(dòng)推桿的殼體鉸接在抽水環(huán)外周壁上，支板固定支撐在抽水環(huán)外周壁上。

所述搭載筒的內(nèi)壁上固裝有無(wú)線充電裝置初級(jí)模塊，無(wú)線充電裝置初級(jí)模塊與AUV上的安裝的無(wú)線充電裝置次級(jí)模塊配合；搭載筒的內(nèi)壁與AUV上均裝有數(shù)據(jù)通信模塊。

本發(fā)明的技術(shù)效果：

1、本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)AUV的全方位水下對(duì)接與回收，能避免海流擾動(dòng)、電磁干擾、對(duì)接角度差等不利因素的影響，提高了回收AUV的可靠性及成功率，縮短了水下回收AUV所耗費(fèi)的時(shí)間，提高了工作效率，并降低了在回收過(guò)程中AUV損壞和丟失的風(fēng)險(xiǎn)。

2、本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)AUV舷外搭載和安全、快速布放的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)以一定的速度和角度水下布放AUV，布放效率高，且降低了布放過(guò)程中AUV與搭載平臺(tái)碰撞的風(fēng)險(xiǎn)。

3、本發(fā)明對(duì)AUV的操縱性能和定位精度的要求不高，更適用于通用型AUV；且無(wú)需在AUV上附加復(fù)雜的對(duì)接機(jī)構(gòu)，可避免改裝結(jié)構(gòu)對(duì)AUV的續(xù)航能力、航行運(yùn)動(dòng)性能造成的不利影響。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的剖視結(jié)構(gòu)示意圖，圖中蓋體部分未剖視，且圖中雙點(diǎn)劃線部分示出了AUV。

圖2為本發(fā)明的回收AUV的狀態(tài)示意圖，圖中，AUV回收并對(duì)接到位后的狀態(tài)見虛線所示AUV。

圖3為本發(fā)明的布放AUV的狀態(tài)示意圖，圖中，AUV布放后的狀態(tài)見虛線所示AUV。

其中：1、搭載筒；2、導(dǎo)引環(huán)；201、外壁；202、喉管段；203、聚縮段；3、抽水環(huán)；301、周向槽；4、蓋體；5、管路；6、水泵；7、法蘭管一；8、法蘭管二；9、過(guò)濾器；10、可伸縮鎖緊件；11、橡膠墊層一；12、可伸縮限位件；13、橡膠墊層二；14、連桿；15、電動(dòng)推桿；16、支板；17、無(wú)線充電裝置初級(jí)模塊；18、無(wú)線充電裝置次級(jí)模塊；19、數(shù)據(jù)通信模塊；20、電磁鐵一；21、彈簧一；22、電磁鐵二；23、彈簧二；24、AUV。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

見圖1，本發(fā)明包括搭載筒1，搭載筒1兩端分別同軸固接有導(dǎo)引環(huán)2、抽水環(huán)3，抽水環(huán)3的另一端蓋合有可開閉的蓋體4；蓋體4用于將抽水環(huán)3的一端蓋合或打開，從而使得抽水環(huán)3連接蓋體4的一端外側(cè)的海水能夠進(jìn)入搭載筒1或者被阻擋在搭載筒1外部；導(dǎo)引環(huán)2的環(huán)壁為中空殼體，所述環(huán)壁的外壁201的兩端分別向?qū)бh(huán)2內(nèi)部彎折并沿導(dǎo)引環(huán)2軸向延伸形成喉管段202、聚縮段203，聚縮段203的寬口端朝向搭載筒1，聚縮段203的窄口端套疊在喉管段202窄口端的外部，且二者之間留有徑向間隙，所述徑向間隙使所述中空殼體的內(nèi)腔與導(dǎo)引環(huán)2的內(nèi)腔連通；抽水環(huán)3的內(nèi)腔與所述中空殼體的內(nèi)腔通過(guò)管路5連通，管路5上設(shè)有水泵6，為了對(duì)海水過(guò)濾，管路5上位于水泵6與抽水環(huán)3之間的管段上設(shè)有過(guò)濾器9；搭載筒1的內(nèi)壁上設(shè)有鎖緊機(jī)構(gòu)和限位機(jī)構(gòu)，分別用于AUV的鎖緊與限位。

所述喉管段202的長(zhǎng)度小于導(dǎo)引環(huán)2長(zhǎng)度的四分之一，確保導(dǎo)引環(huán)2的符區(qū)域產(chǎn)生在導(dǎo)引環(huán)入口端，然后通過(guò)一端較長(zhǎng)的減速作用使AUV的回收更加平穩(wěn)。

所述抽水環(huán)3的內(nèi)壁上設(shè)有周向槽301，周向槽301與抽水環(huán)3的內(nèi)腔連通，周向槽301通過(guò)法蘭管一7與管路5連通，管路5另一端通過(guò)法蘭管二8與所述中空殼體的內(nèi)腔連通，周向槽301的設(shè)置，在水泵6的作用下，在整個(gè)抽水環(huán)3內(nèi)部形成負(fù)壓區(qū)域。

搭載筒1入口側(cè)的內(nèi)壁上沿周向設(shè)有多個(gè)可伸縮的鎖緊機(jī)構(gòu)，所述鎖緊機(jī)構(gòu)的可伸縮鎖緊件10朝向搭載筒1中心軸線的一端上設(shè)有橡膠墊層一11；搭載筒1出口側(cè)的內(nèi)壁上沿周向設(shè)有多個(gè)限位機(jī)構(gòu)，限位機(jī)構(gòu)的可伸縮限位件12朝向搭載筒1中心軸線的一端上設(shè)有橡膠墊層二13。具體地，所述鎖緊機(jī)構(gòu)和所述限位機(jī)構(gòu)可以采用機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域常見的伸縮機(jī)構(gòu)，如電動(dòng)推桿、氣缸驅(qū)動(dòng)的伸縮機(jī)構(gòu)，本發(fā)明優(yōu)選采用電磁鐵與彈簧組成的伸縮機(jī)構(gòu)，見圖1，所述鎖緊機(jī)構(gòu)包括固裝在搭載筒1內(nèi)壁上的電磁鐵一20，電磁鐵一20的鐵芯即為可伸縮鎖緊件10，橡膠墊層一11固設(shè)在所述鐵芯伸出電磁鐵一20殼體的一端，位于橡膠墊層一11一端與電磁鐵一20殼體之間的鐵芯芯段上套接有彈簧一21；所述限位機(jī)構(gòu)包括固裝在搭載筒1內(nèi)壁上的電磁鐵二22，電磁鐵二22的鐵芯即為可伸縮限位件12，橡膠墊層二13固設(shè)在所述鐵芯伸出電磁鐵二22殼體的一端，位于橡膠墊層二13一端與電磁鐵二22殼體之間的鐵芯芯段上套接有彈簧二23。電磁鐵一20、電磁鐵二22的線圈通電時(shí)，在磁場(chǎng)作用下，電磁鐵一20的鐵芯朝著搭載筒1的中心軸線徑向移動(dòng)，直至橡膠墊層一11與回收至搭載筒1內(nèi)并對(duì)接到位的AUV的外壁面緊貼，通過(guò)軸向設(shè)置的多的鎖緊機(jī)構(gòu)，能夠確保鎖緊到位，在需要布放AUV時(shí)，線圈斷電，電磁鐵一20的鐵芯在彈簧一21的作用下回縮并回復(fù)原位，所述限位機(jī)構(gòu)的作用原理同所述鎖緊機(jī)構(gòu)的作用原理，電磁鐵二22通電，其鐵芯伸出，通過(guò)鐵芯端面的橡膠墊層二13與AUV的頭部或尾部外壁面抵接，從而實(shí)現(xiàn)限位，電磁鐵二22、斷電，在彈簧二23的作用下，電磁鐵二22的鐵芯回縮至原位，由此實(shí)現(xiàn)可伸縮鎖緊件10和可伸縮限位件12的伸縮。

本發(fā)明對(duì)蓋體4進(jìn)一步設(shè)置了開閉機(jī)構(gòu)，即將蓋體4與連桿14的一端鉸接，連桿14的另一端與電動(dòng)推桿15的推桿端鉸接，連桿14兩端之間的桿體鉸接支撐在支板16上，電動(dòng)推桿15的殼體鉸接在抽水環(huán)3外周壁上，支板16固定支撐在抽水環(huán)3外周壁上，電動(dòng)推桿15的推桿伸出時(shí)，通過(guò)連桿14的杠桿作用，蓋體4向下翻轉(zhuǎn)，直至蓋體4蓋合在抽水環(huán)3的端面上，電動(dòng)推桿15的推桿回縮時(shí)，帶動(dòng)蓋體4向上翻轉(zhuǎn)與抽水環(huán)3的端面逐漸脫離，直至完全打開抽水環(huán)3的一端端口。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)回收后的AUV補(bǔ)充能源并與之進(jìn)行通訊，再搭載筒1的內(nèi)壁上固裝有無(wú)線充電裝置初級(jí)模塊17，無(wú)線充電裝置初級(jí)模塊17與AUV上的安裝的無(wú)線充電裝置次級(jí)模塊18配合，二者配合使用，用以向AUV補(bǔ)充電能；搭載筒1的內(nèi)壁與AUV上均裝有數(shù)據(jù)通信模塊19，用以與搭載平臺(tái)上的監(jiān)控單元與AUV之間的信息通訊和數(shù)據(jù)交換。無(wú)線充電裝置初級(jí)模塊17、無(wú)線充電裝置次級(jí)模塊18、數(shù)據(jù)通信模塊19均為成熟的現(xiàn)有技術(shù)。

實(shí)際使用時(shí)，將搭載筒1固定支撐在水下的搭載平臺(tái)上，AUV回收及布放的過(guò)程如下：

回收AUV24：見圖2，電動(dòng)推桿15的推桿伸出，使蓋體4完全蓋合在抽水環(huán)3的外側(cè)端面上，阻擋海水浸入搭載筒1內(nèi)，控制可伸縮鎖緊件10回縮、可伸縮限位件12伸出，開啟水泵6，搭載筒1內(nèi)靠近抽水環(huán)3一端的海水在水泵6作用下，通過(guò)抽水環(huán)3的周向槽301、法蘭管一7抽吸至管路5，經(jīng)過(guò)濾器9過(guò)濾、水泵6增壓后通過(guò)法蘭管二8進(jìn)入導(dǎo)引環(huán)2所述中空殼體的內(nèi)腔，所述中空殼體的內(nèi)腔的海水從聚縮段203的窄口端與喉管段202窄口端之間的所述徑向間隙高速噴出，在喉管段202的入口處因海水被噴出的射流帶走而產(chǎn)生負(fù)壓區(qū)域，由此抽吸周圍的海水并形成喇叭狀水流，利用水流壓力將AUV導(dǎo)引進(jìn)導(dǎo)引環(huán)2內(nèi)，從所述徑向間隙噴出的海水與在喉管段202入口內(nèi)抽吸的海水在喉管段202內(nèi)匯混合后，通過(guò)聚縮段203的擴(kuò)散作用將混合海水的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力勢(shì)能，與抽水環(huán)3處的負(fù)壓區(qū)域形成一定的壓差，該壓差將AUV推送入搭載筒1，由于在搭載筒1出口端設(shè)置的所述限位機(jī)構(gòu)的限位作用，AUV被推送至預(yù)定位置，然后控制所述鎖緊機(jī)構(gòu)的可伸縮鎖緊件10伸出將推送到位的AUV鎖緊，由此實(shí)現(xiàn)AUV的回收并對(duì)接到位，圖2中虛線所示AUV為處于回收并對(duì)接到位后狀態(tài)下的AUV，圖2中箭頭所示為海水流向，此時(shí)，搭載筒1內(nèi)的無(wú)線充電裝置初級(jí)模塊17與AUV上的安裝的無(wú)線充電裝置次級(jí)模塊18正好對(duì)準(zhǔn)，使兩個(gè)無(wú)線電充電裝置模塊工作，即可對(duì)AUV補(bǔ)充電能，同時(shí)可利用數(shù)據(jù)通信模塊19在搭載平臺(tái)上監(jiān)控單元與AUV之間進(jìn)行信息通訊與數(shù)據(jù)交換。

布放AUV24：電動(dòng)推桿15的推桿回縮，使蓋體4逐步脫離抽水環(huán)3的外側(cè)端面，蓋體4下上翻轉(zhuǎn)的角度控制大于90°，使得抽水環(huán)3的外側(cè)端面與外部海水處于完全連通狀態(tài)，控制可伸縮鎖緊件10、可伸縮限位件12均回縮，此時(shí)AUV處于自由狀態(tài)，海水通過(guò)抽水環(huán)3的外側(cè)端口進(jìn)入搭載筒1，AUV本身的推力器反向轉(zhuǎn)動(dòng)為AUV提供反向推力，通過(guò)迎流和AUV推力器反向推力的作用，將AUV推送出搭載筒1，由此完成AUV的水下布放，圖3中虛線所示AUV為處于布放后狀態(tài)下的AUV，圖3中箭頭所示為海水流向。

以上描述是對(duì)本發(fā)明的解釋，不是對(duì)發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見權(quán)利要求，在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，可以作任何形式的修改。