CN109533237A - 一种自主水下机器人布放回收单点起吊止荡保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自主水下机器人布放回收单点起吊止荡保护装置，起吊杆与承重本体滑动连接，起吊杆的一端与母船吊车***相连，另一端的两侧分别设有连杆，承重本体与自主水下机器人单点连接、实现单点起吊；承重本体的两侧分别设有止荡机构，止荡机构包括止荡摆杆、止荡环及悬臂支撑架，悬臂支撑架的一端安装在承重本体的一侧，另一端与止荡摆杆铰接，止荡摆杆的一端设有对自主水下机器人进行位置限定的止荡环，另一端与连杆的一端铰接，连杆的另一端铰接于起吊杆的另一端；在承重本体内部、位于起吊杆另一端与承重本体顶部之间，设有为止荡自主水下机器人提供缓冲动力的弹力缓冲装置。本发明采用单点起吊的方式进行布放和回收，提高了设备安全性。

Description

一种自主水下机器人布放回收单点起吊止荡保护装置
技术领域
本发明涉及自主水下机器人布放回收领域，具体地说是一种自主水下机器人布放回收单点起吊止荡保护装置。
背景技术
自主水下机器人是一种不依赖母船供电和自主控制、能回收及反复使用、能长期在水下自推进航行的水下平台。由于受到海况的影响，自主水下机器人的布放、回收一直是一项困难的作业过程。在布放回收作业中，由于母船纵摇、横摇的影响，以及海上风浪的作用，甚至不安全的操作，自主水下机器人都会发生摆荡，在激烈的时候会与船体和收放***发生碰撞，严重影响人员和设备安全。目前，自主水下机器人主要采用两个或四个吊点加艏、艉止荡绳的方式进行布放和回收作业。这样，虽可以减少自主水下机器人在布放回收作业时的起吊摆荡的问题，但该方法在布放时需要两个或多个操作人员进行脱钩，回收时需要潜水员锁住两个或多个吊点并系艏、艉止荡绳，回收过程较复杂，潜水员和母船操作人员的劳动强度大，布放、回收的安全性差。
发明内容
为了解决目前自主水下机器人布放和回收时多点起吊摆荡问题，本发明的目的在于提供一种自主水下机器人布放回收单点起吊止荡保护装置。该单点起吊止荡保护装置单点起吊且具有缓冲止荡的功能，不需要专门设计吊放装置，通用性强，稳定性高。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括承重本体、起吊杆、连杆、止荡机构及弹力缓冲装置，其中起吊杆与承重本体滑动连接，该起吊杆的一端与母船吊车***相连，另一端的两侧分别设有连杆，所述承重本体与自主水下机器人单点连接、实现单点起吊；所述承重本体的两侧分别设有结构相同的止荡机构，每侧的止荡机构均包括止荡摆杆、止荡环及悬臂支撑架，该悬臂支撑架的一端安装在所述承重本体的一侧，另一端与同侧的止荡摆杆铰接，所述止荡摆杆的一端设有对自主水下机器人进行位置限定的止荡环，另一端与同侧的所述连杆的一端铰接，该连杆的另一端铰接于所述起吊杆的另一端；所述母船吊车***在布放或回收过程中拉动起吊杆，进而通过两侧的连杆分别带动两侧的止荡摆杆摆动，对自主水下机器人进行支撑和限位；在所述承重本体内部、位于起吊杆另一端与承重本体顶部之间，设有至少一组为止荡自主水下机器人提供缓冲动力的弹力缓冲装置；
其中：所述弹力缓冲装置包括预紧力调整螺栓、压缩弹簧及弹簧导向杆，该弹簧导向杆安装在所述起吊杆的另一端，在所述弹簧导向杆上套设有压缩弹簧，该压缩弹簧的两端分别与所述起吊杆的另一端及承重本体的顶部相抵接；所述承重本体的底部螺纹连接有预紧力调整螺栓，该预紧力调整螺栓的上端抵接于起吊杆的另一端，通过调整所述起吊杆另一端与承重本体底部之间的距离进而调节压缩弹簧的作用力；所述弹簧导向杆随起吊杆上下滑动，在所述承重本体的顶部开设有供弹簧导向杆伸出的光孔；
所述起吊杆通过自润滑轴承与承重本体可相对上下滑动地连接，该起吊杆的另一端设有位于承重本体内部的安装板，所述弹力缓冲装置位于该安装板与承重本体的顶部之间；
所述止荡摆杆分为具有一夹角的两段，在两段的交汇处与所述悬臂支撑架的另一端通过摆杆销轴铰接，其中一段的端部与所述连杆的一端通过连杆销轴铰接，另一段的端部连接有所述止荡环；所述起吊杆在母船吊车***的拉动下进行上下滑动时，所述止荡摆杆通过连杆的带动绕摆杆销轴摆动；所述止荡环为与自主水下机器人外轮廓相对应的半圆形，该止荡环与所述自主水下机器人相接触的部位设有橡胶缓冲套；
每侧所述止荡摆杆上均系有止荡绳；
每侧所述悬臂支撑架的下方均设有辅助支撑架，每侧辅助支撑架的两端分别与同侧的悬臂支撑架及承重本体相连；
所述承重本体的底部安装有连接吊带的卸扣，该吊带的一端与卸扣相连，另一端连接有回收锁；所述自主水下机器人上设有单一的吊环，该吊环作为唯一的起吊点在布放或回收时与所述回收锁相连；
所述起吊杆的一端连接有卸扣，该起吊杆一端的卸扣通过吊带与所述母船吊车***相连。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明采用单点起吊的方式进行布放和回收，改变以往两点或四点起吊的复杂形式，减少了母船操作人员和潜水员的劳动强度。
2.本发明在进行布放、回收作业时，减少自主水下机器人的摆荡，对其止荡缓冲保护，减少了布放、回收作业的危险性。
3.本发明不用设计专用的吊放装置，对母船吊机***的依赖性小，适应各种回转体形状的水下机器人，通用性更强。
4.本发明采用全机械式的结构、结构简单、成本低廉、便于维修保养。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的结构主视图；
图3为本发明弹力缓冲装置的结构示意图；
图4为本发明止荡摆杆脱开自主水下机器人的结构示意图；
图5为本发明止荡摆杆止荡自主水下机器人的结构示意图；
其中：1为自主水下机器人，2为承重本体，3为起吊杆，4为连杆，5为止荡机构，6为弹力缓冲装置，7为回收锁，8为卸环，9为吊带，10为止荡绳，11为自润滑轴承，12为悬臂支撑架，13为止荡摆杆，14为摆杆销轴，15为辅助支撑架，16为止荡环，17为预紧力调整螺栓，18为压缩弹簧，19为连杆销轴，20为弹簧导向杆，21为吊环，22为安装板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～3所示，本发明包括承重本体2、起吊杆3、连杆4、止荡机构5及弹力缓冲装置6，其中起吊杆3通过自润滑轴承11与承重本体2可相对上下滑动地连接，起吊杆3可做直线运动。起吊杆3的一端(顶端)连接有卸扣8，该起吊杆3顶端的卸扣8通过吊带9与母船吊车***相连；起吊杆3的另一端设有位于承重本体2内部的安装板22。在起吊杆3另一端的两侧分别设有连杆4，两侧的连杆4对称设置。承重本体2的底部安装有连接吊带9的卸扣8，该吊带9的一端与卸扣8相连，另一端连接有回收锁7。自主水下机器人1上设有单一的吊环21，该吊环21作为唯一的起吊点在布放或回收时与回收锁7相连，承重本体2与自主水下机器人1单点连接、实现单点起吊。
承重本体2的两侧分别设有结构相同的止荡机构5，该止荡机构5为自主水下机器人1的布放或回收提供止荡支撑、限位和保护。每侧的止荡机构5均包括止荡摆杆13、止荡环16、悬臂支撑架12及辅助支撑架15，悬臂支撑架12的一端通过螺栓安装在承重本体2的一侧，每侧悬臂支撑架12的下方均设有辅助支撑架15，每侧辅助支撑架15的两端分别与同侧的悬臂支撑架12及承重本体2相连；这样，两侧的悬臂支撑架12、辅助支撑架15和承重本体2就连接成为一个整体。止荡摆杆13分为具有一夹角的两段，在两段的交汇处与悬臂支撑架12的另一端通过摆杆销轴14铰接，止荡摆杆13的其中一段的端部与连杆4的一端通过连杆销轴19铰接，另一段的端部连接有对自主水下机器人1进行位置限定的止荡环16。连杆4的另一端铰接于起吊杆3的另一端。起吊杆3在母船吊车***的拉动下进行上下滑动时，止荡摆杆13通过连杆4的带动绕摆杆销轴14摆动，实现对自主水下机器人1的限位、支撑和保护。止荡环16为半圆形，与自主水下机器人1的外轮廓相对应，自主水下机器人1进入半圆形的止荡环16就能实现位置的限定；每个止荡环16与自主水下机器人1相接触的部位均设有橡胶缓冲套，这样自主水下机器人1即被缓冲和保护。每侧的止荡摆杆13上均系有止荡绳10，母船操作人员也可通过止荡绳10辅助整个止荡保护装置进行止荡。
在承重本体2内部、位于起吊杆3另一端的安装板22与承重本体2顶部之间，设有至少一组为止荡自主水下机器人1提供缓冲动力的弹力缓冲装置6(本实施例的动力缓冲装置6为两组，对称设置)。弹力缓冲装置6包括预紧力调整螺栓17、压缩弹簧18及弹簧导向杆20，该弹簧导向杆20安装在起吊杆3另一端的安装板22上，弹簧导向杆20随起吊杆3上下直线运动，在承重本体2的顶部对应位置开设有供弹簧导向杆20伸出的光孔。弹簧导向杆20上套设有压缩弹簧18，该压缩弹簧18的两端分别与起吊杆3另一端的安装板22及承重本体2的顶部相抵接。承重本体2的底部螺纹连接有预紧力调整螺栓17，该预紧力调整螺栓17的上端抵接于起吊杆3另一端的安装板22上，通过调整起吊杆3另一端的安装板22与承重本体2底部之间的距离，改变压缩弹簧18的变形量，进而调节压缩弹簧18的作用力，从而实现止荡摆杆13的摆动范围控制。
本发明的工作原理为：
首先，对自主水下机器人1的回收过程进行说明：
当自主水下机器人1完成使命后，母船上工作人员通过遥控使其进入安全区域时，母船吊车***布放要发明的止荡保护装置；潜水员下水作业，用回收锁7锁住单一的吊环21，母船吊车升起时，如图4～5所示，起吊杆3受到拉力作用伸出，带动连杆4摆动，由连杆4推动止荡摆杆13摆动，对自主水下机器人1进行支撑和限位。同时，弹力缓冲装置6中的压缩弹簧18受到压缩，弹力缓冲装置6产生弹簧力，使连杆4和止荡摆杆13具有弹力，可用来缓冲自主水下机器人1在摆荡过程中产生的碰撞力，使整个止荡保护装置处于力平衡状态，对自主水下机器人1产生一个弹力缓冲和保护。母船的操作人员在止荡绳10的辅助下，将自主水下机器人1回收到母船的托架上，吊车***放下，起吊杆3失去拉力作用，在压缩弹簧18弹力的作用下复位，带动连杆4反向摆动，止荡摆杆13自动脱开，止荡环16退出自主水下机器人1表面，完成整个回收过程。
自主水下机器人1的布放过程和回收过程相反，主要是将自主水下机器人1从母船布放到水中。布放作业时，本发明的止荡保护装置的工作原理与回收过程相同，在此不再熬述。
本发明采用单点起吊的形式对自主水下机器人进行布放和回收，可解决自主水下机器人在布放和回收过程中的单点起吊摆荡问题，且具有缓冲摆荡能力的止荡保护装置，在回收作业过程，潜水员只需将回收锁锁住一个起吊点，改变以往在水下需要锁住多个起吊点和系两个止荡绳，缩短了在水下的作业时间和劳动强度，提高了自主水下机器人布放和回收的安全性。

Claims (10)

1.一种自主水下机器人布放回收单点起吊止荡保护装置，其特征在于：包括承重本体(2)、起吊杆(3)、连杆(4)、止荡机构(5)及弹力缓冲装置(6)，其中起吊杆(3)与承重本体(2)滑动连接，该起吊杆(3)的一端与母船吊车***相连，另一端的两侧分别设有连杆(4)，所述承重本体(2)与自主水下机器人(1)单点连接、实现单点起吊；所述承重本体(2)的两侧分别设有结构相同的止荡机构(5)，每侧的止荡机构(5)均包括止荡摆杆(13)、止荡环(16)及悬臂支撑架(12)，该悬臂支撑架(12)的一端安装在所述承重本体(2)的一侧，另一端与同侧的止荡摆杆(13)铰接，所述止荡摆杆(13)的一端设有对自主水下机器人(1)进行位置限定的止荡环(16)，另一端与同侧的所述连杆(4)的一端铰接，该连杆(4)的另一端铰接于所述起吊杆(3)的另一端；所述母船吊车***在布放或回收过程中拉动起吊杆(3)，进而通过两侧的连杆(4)分别带动两侧的止荡摆杆(13)摆动，对自主水下机器人(1)进行支撑和限位；在所述承重本体(2)内部、位于起吊杆(3)另一端与承重本体(2)顶部之间，设有至少一组为止荡自主水下机器人(1)提供缓冲动力的弹力缓冲装置(6)。
2.根据权利要求1所述的自主水下机器人布放回收单点起吊止荡保护装置，其特征在于：所述弹力缓冲装置(6)包括预紧力调整螺栓(17)、压缩弹簧(18)及弹簧导向杆(20)，该弹簧导向杆(20)安装在所述起吊杆(3)的另一端，在所述弹簧导向杆(20)上套设有压缩弹簧(18)，该压缩弹簧(18)的两端分别与所述起吊杆(3)的另一端及承重本体(2)的顶部相抵接；所述承重本体(2)的底部螺纹连接有预紧力调整螺栓(17)，该预紧力调整螺栓(17)的上端抵接于起吊杆(3)的另一端，通过调整所述起吊杆(3)另一端与承重本体(2)底部之间的距离进而调节压缩弹簧(18)的作用力。
3.根据权利要求2所述的自主水下机器人布放回收单点起吊止荡保护装置，其特征在于：所述弹簧导向杆(20)随起吊杆(3)上下滑动，在所述承重本体(2)的顶部开设有供弹簧导向杆(20)伸出的光孔。
4.根据权利要求1所述的自主水下机器人布放回收单点起吊止荡保护装置，其特征在于：所述起吊杆(3)通过自润滑轴承(11)与承重本体(2)可相对上下滑动地连接，该起吊杆(3)的另一端设有位于承重本体(2)内部的安装板(22)，所述弹力缓冲装置(6)位于该安装板(22)与承重本体(2)的顶部之间。
5.根据权利要求1所述的自主水下机器人布放回收单点起吊止荡保护装置，其特征在于：所述止荡摆杆(13)分为具有一夹角的两段，在两段的交汇处与所述悬臂支撑架(12)的另一端通过摆杆销轴(14)铰接，其中一段的端部与所述连杆(4)的一端通过连杆销轴(19)铰接，另一段的端部连接有所述止荡环(16)；所述起吊杆(3)在母船吊车***的拉动下进行上下滑动时，所述止荡摆杆(13)通过连杆(4)的带动绕摆杆销轴(14)摆动。
6.根据权利要求5所述的自主水下机器人布放回收单点起吊止荡保护装置，其特征在于：所述止荡环(16)为与自主水下机器人(1)外轮廓相对应的半圆形，该止荡环(16)与所述自主水下机器人(1)相接触的部位设有橡胶缓冲套。
7.根据权利要求1所述的自主水下机器人布放回收单点起吊止荡保护装置，其特征在于：每侧所述止荡摆杆(13)上均系有止荡绳(10)。
8.根据权利要求1所述的自主水下机器人布放回收单点起吊止荡保护装置，其特征在于：每侧所述悬臂支撑架(12)的下方均设有辅助支撑架(15)，每侧辅助支撑架(15)的两端分别与同侧的悬臂支撑架(12)及承重本体(2)相连。
9.根据权利要求1所述的自主水下机器人布放回收单点起吊止荡保护装置，其特征在于：所述承重本体(2)的底部安装有连接吊带(9)的卸扣(8)，该吊带(9)的一端与卸扣(8)相连，另一端连接有回收锁(7)；所述自主水下机器人(1)上设有单一的吊环(21)，该吊环(21)作为唯一的起吊点在布放或回收时与所述回收锁(7)相连。
10.根据权利要求1所述的自主水下机器人布放回收单点起吊止荡保护装置，其特征在于：所述起吊杆(3)的一端连接有卸扣(8)，该起吊杆(3)一端的卸扣(8)通过吊带(9)与所述母船吊车***相连。
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