CN106428485A - 用于长距离声光双向导引捕获回收auv的新型潜水器 - Google Patents

用于长距离声光双向导引捕获回收auv的新型潜水器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于长距离声光双向导引捕获回收AUV的新型潜水器，该潜水器通过脐带缆与绞车连接；所述潜水器包括支撑框架，支撑框架上安装有声学收发换能器；所述AUV的端部设有与所述声学收发换能器对接的声学应答器；所述支撑框架中还安装有光学发生器，所述AUV的端部安装有与所述光学发生器对接的光学接收器。根据光学发生器及声学收发换能器的反馈信号，修正潜水器自身的前进方向，同时AUV修自身前进方向，以与所述潜水器对接。本发明的可以远离母船进行灵活主动套捕AUV，采用潜水器与AUV的光学与声学的双向导引对接，可以提高对接回收的对接定位距离和定位的精度，提高长距离对接引导能力，实现远离母船回收释放AUV。

Description

用于长距离声光双向导引捕获回收AUV的新型潜水器
技术领域
本发明涉及潜水器技术领域，特别涉及应用于水下精确捕获回收与部署AUV的潜水器与新方法。
背景技术
AUV(无缆水下机器人)水下回收一直是一个研究的热点难点问题，目前AUV回收的主要方法：通过固定在母船上的漏斗式回收器或者母船坐底平台进行自主回收；通过ROV的摄像机器观察，采用ROV机械手夹住AUV从潜艇鱼***回收等。由于受到母船水动力、产生的噪声或磁场影响，且对接过程中水下母船处于较复杂的航行运行状态，导致对接精度较低，回收成果率不高。
发明内容
本发明克服了上述缺点，提出一种对接精度高、回收可靠、回收成果率高的用于长距离声光双向导引捕获回收AUV的新型潜水器，可以远离母船进行灵活主动套捕AUV，采用潜水器与AUV的光学与声学的双向导引对接，可以提高对接回收的对接定位距离和定位的精度，提高长距离对接引导能力，实现远离母船回收释放AUV。
为了解决上述问题，本发明采用如下方案：
一种用于长距离声光双向导引捕获回收AUV的新型潜水器，该潜水器通过脐带缆与绞车连接，所述绞车布置于水下母船平台内；所述潜水器包括支撑框架，所述支撑框架具有可容纳所述AUV的套腔，支撑框架中安装有浮力块、水平推进器、垂直推进器、固定夹紧机构及声学收发换能器，所述AUV置于所述支撑框架中后，所述固定夹紧机构将AUV夹紧；所述AUV的端部设有与所述声学收发换能器对接的声学应答器；所述支撑框架中还安装有控制器，所述声学收发换能器、水平推进器及垂直推进器均与所述控制器连接；所述AUV根据声学应答器的信号，修正自身的前进方向以与所述潜水器对接。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述支撑框架上还安装有光学发生器，所述AUV的端部安装有与所述光学发生器对接的光学接收器；所述AUV根据光学接收器的信号，修正自身的前进方向以与所述潜水器对接。
所述支撑框架的上安装有由有若干个水听器单元组成的声学收发换能器。
多个所述声学收发换能器组成圆形阵列布置于支撑框架的端部。
多个所述光学发生器组成圆形阵列布置于支撑框架的两端。
所述浮力块安装于所述支撑框架的内壁，所述支撑框架与所述浮力块组成中空的环状结构，所述AUV可置于所述环状结构的环腔中。
所述潜水器上还安装有摄像机，所述摄像机可粗略对AUV定位捕捉。
本发明的技术效果在于：
本发明的可以远离母船进行灵活主动套捕AUV，采用潜水器与AUV的光学与声学的双向导引对接，可以提高对接回收的对接定位距离和定位的精度，提高长距离对接引导能力，实现远离母船回收释放AUV。同时，AUV被捕获后，有固定夹紧机构固定，安全可靠，较容易通过带缆连接潜水器捕获回收AUV，该潜水器的构型使得潜水器捕获的功率比常规的潜水器要求要低，易于在母船上布置。
附图说明
图1为本发明的剖视图(AUV不剖)。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为图1的B-B剖视图。
图4为图1右视图(包括水下母船平台)。
图5为图4的C-C剖视图。
图6为本发明中潜水器与AUV的对接示意图。
图中：1、支撑框架；2、水平推进器；3、垂直推进器；4、控制器；5、浮力块；6、声学收发换能器；7、光学发生器；8、摄像机；9、固定夹紧机构；10、绞车；11、AUV；12、声学应答器；13、光学接收器；14、脐带缆；15、水下母船平台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
如图1、图4所示，本实施例的用于长距离声光双向导引捕获回收AUV的新型潜水器，该潜水器通过脐带缆14与绞车10连接，绞车10布置于水下母船平台15内，母船平台15打开启闭门，可释放潜水器；潜水器包括支撑框架1，支撑框架1作为潜水器设备支撑安装的载体，起到保护潜水器上的设备的作用。支撑框架1具有可容纳AUV11的套腔，支撑框架1中安装有浮力块5(见图2、图3)、水平推进器2、垂直推进器3、固定夹紧机构9(见图3)及声学收发换能器6，AUV11置于支撑框架1中后，固定夹紧机构9将AUV11夹紧；AUV11的端部设有与声学收发换能器6对接的声学应答器12(见图1、图5)；支撑框架1中还安装有控制器4，声学收发换能器6、水平推进器2及垂直推进器3均与控制器4连接；AUV11根据声学应答器12的信号，修正自身的前进方向以与潜水器对接。其中，水平推进器2包括设置在潜水器支撑框架1上的多个，左右、前后均设有，可以实现潜水器的水平面的前进与转向，垂直推进器3设置在支撑框架1的上下两侧，实现潜水器的升沉运动。
如图1、图5所示，支撑框架1上还安装有光学发生器7，AUV11的端部安装有与光学发生器7对接的光学接收器13；AUV11根据光学接收器13的信号，修正自身的前进方向以与潜水器对接，其中，AUV11上也有水平与垂直推进器，图中未示出。
如图4所示，支撑框架1的上安装有由有若干个水听器单元组成的声学收发换能器6，为提高声学收发换能器6与声学应答器12之间的信号对接强度，多个声学收发换能器6组成圆形阵列布置于支撑框架1的端部。
如图4所示，同样为提高光学发生器7与光学(主要采用激光)接收器13之间的信号对接强度，多个光学发生器7组成圆形阵列布置于支撑框架1的两端，多个光学接收器13布置于AUV11的端部。
如图2、图3所示，浮力块5安装于支撑框架1的内壁，支撑框架1与浮力块5组成中空的环状结构，AUV11可置于环状结构的环腔中。
如图4所示，潜水器上还安装有摄像机8，摄像机8可对AUV11定位捕捉。
本发明中，潜水器主要是人为操控，AUV11自身带有控制器(图中未示出)，其控制器可以解算与控制AUV11来对接。近距离AUV11依靠圆形的光学标志，进行计算分析，来定位靠近潜水器，同时，潜水器可以通过摄像机8，人工观察后，人为控制器迎合对接AUV11。声学收发换能器6用于远距离对接引导。
本发明的工作原理如下：
潜水器每一端有若干个水听器单元组成声学收发换能器6基阵，可以通过声学收发换能器6发射信号并接收测量AUV11声学应答器12信号实现对AUV11的定位，从而通过控制修正潜水器的位置。另一方面，潜水器两端均配备光学发生器7，AUV配备光学接收器13，通过AUV11的光学接收器13接收潜水器圆形的光学信息，通过AUV11信号处理算法识别该圆形信号，就可以对潜水器进行定位，通过定位信息可以修正AUV11的位置姿态；此外，还可以通过潜水器上的摄像机8，通过人为操控，进行对AUV11的定位。通过AUV11与潜水器的双边的不断修正，可以达到比较精确定位的目的。AUV11通过声光导引矫正进行对接到支撑框架1的环状结构内，套接在潜水器内支撑框架1环状结构的固定夹紧机构9进行夹紧固定。然后通过水平推进器2、垂直推进器3与绞车10回收脐带缆14回收AUV11。反之，通过水平推进器2、垂直推进器3与绞车10释放脐带缆14投送布放AUV11。
如图6所示，本发明中潜水器与AUV11进行对接的过程，属于简单示意，包括潜水器的升降调节、方向修正及AUV11的方向修正过程。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部改动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (7)

1.一种用于长距离声光双向导引捕获回收AUV的新型潜水器，其特征在于：该潜水器通过脐带缆(14)与绞车(10)连接，所述绞车(10)布置于水下母船平台(15)内；所述潜水器包括支撑框架(1)，所述支撑框架(1)具有可容纳所述AUV(11)的套腔，支撑框架(1)中安装有浮力块(5)、水平推进器(2)、垂直推进器(3)、固定夹紧机构(9)及声学收发换能器(6)，所述AUV(11)置于所述支撑框架(1)中后，所述固定夹紧机构(9)自动识别AUV(11)是否到位，并自动将其锁紧；所述AUV(11)的端部设有与所述声学收发换能器(6)对接的声学应答器(12)；所述支撑框架(1)中还安装有控制器(4)，所述声学收发换能器(6)、水平推进器(2)及垂直推进器(3)均与所述控制器(4)连接。(此处的对接方式，在说明书中进行说明，故删除)。
2.根据权利要求1所述的用于长距离声光双向导引捕获回收AUV的新型潜水器，其特征在于：所述支撑框架(1)上还安装有光学发生器(7)，所述AUV(11)的端部安装有与所述光学发生器(7)对接的光学接收器(13)，所述光学发生器(7)与所述控制器(4)连接；所述AUV(11)根据光学接收器(13)检测的光学标志，通过计算分析后，修正自身的前进方向以与所述潜水器对接。
3.根据权利要求1或2所述的用于长距离声光双向导引捕获回收AUV的新型潜水器，其特征在于：所述支撑框架(1)的上安装有由有若干个水听器单元组成的声学收发换能器(6)。
4.根据权利要求3所述的用于长距离声光双向导引捕获回收AUV的新型潜水器，其特征在于：多个所述声学收发换能器(6)组成圆形阵列布置于支撑框架(1)的端部。
5.根据权利要求2所述的用于长距离声光双向导引捕获回收AUV的新型潜水器，其特征在于：多个所述光学发生器(7)组成圆形阵列布置于支撑框架(1)的两端。
6.根据权利要求2所述的用于长距离声光双向导引捕获回收AUV的新型潜水器，其特征在于：所述浮力块(5)安装于所述支撑框架(1)的内壁，所述支撑框架(1)与所述浮力块(5)组成中空的环状结构，所述AUV(11)可置于所述环状结构的环腔中。
7.根据权利要求1所述的用于长距离声光双向导引捕获回收AUV的新型潜水器，其特征在于：所述潜水器上还安装有摄像机(8)，通过所述摄像机(8)可对AUV(11)定位捕捉以操控潜水器的位置。
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