CN211032975U - 电线插拔和无线输电双模式无人潜器充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了电线插拔和无线输电双模式无人潜器充电装置，它涉及无人潜器充电技术领域。它的深水平台下方设有导轨；导轨上设有滑动平台，导轨的侧边设有插拔式充电插头和无线充电装置；深水平台上安装有驱动装置，深水平台上设有辅助作业机械手；所述无线充电装置设有发射线圈以及电池组，无人潜器上设有接收线圈；双模式无人潜器充电方法：滑动平台可沿导轨移动，识别出无人潜器的充电方式，然后分别将不同充电方式的无人潜器移动至相应的充电装置附近，进行对应的充电。本实用新型的优点在于：采用电线插拔和无线输电双模式结构，可针对不同充电方式的无人潜器，适用范围广；无线充电采用电磁共振方式，能量利用效率高，充电时间快。

Description

电线插拔和无线输电双模式无人潜器充电装置

技术领域

本实用新型涉及无人潜器充电技术领域，具体涉及电线插拔和无线输电双模式无人潜器充电装置。

背景技术

无人潜器是维护海防安全、探索和开发海底资源的重要装备，单一无人潜器攻击能力弱、作业效率低下。水面无人艇已实现集群化，但是水下无人潜器尚未实现水下集群化，并且无人潜器受制于动力，作业时间短，为此无人潜器集群作业深水平台应运而生，可对无人潜器进行充电、信息传输、损伤检测、集群作业管理，提高无人潜器的作业时间和作业效率，军事斗争中可作为水下鱼雷、水雷的发射站。

目前，在充电技术领域，待充电设备主要采用有线充电的方式进行充电，如申请号为201810348053.0的专利，公开了一种用于潜器水下充电的装置及其实现方法，其通过充电基座模块上安装的充电插座对潜器进行水下充电，但是仅仅只能依靠插座连接充电的方式进行充电，充电方式受限。另外，随着技术的成熟，无线充电的方式也愈发普及，部分新型的无人潜器便采用无线充电技术。现阶段的无线充电大多是采用电磁感应技术，磁场随着距离的增加快速减弱，一般只能在数毫米至十厘米的范围内工作，并且能量呈发散式，因此感应电流远远小于输入电流，能源效率不高；微波谐振方式同样如此，虽然位置高度灵活，但其能量是发散的，导致其能量利用效率低。因此，需要提供一种既可以电线插拔模式充电又可以无线充电且能量利用效率高的充电装置及方法。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供电线插拔和无线输电双模式无人潜器充电装置，能够解决现有技术中存在的无人潜器水下充电时只能通过一种方式进行充电、无线充电时能量利用效率低等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：包括无人潜器集群作业深水平台，所述深水平台入口处设有将无人潜器夹持的夹爪，深水平台下方设有导轨，导轨固定在深水平台内部；

所述导轨上设有相对应的放置待充电的无人潜器并进行代码识别调整的滑动平台，导轨的侧边不同位置分别设有对插拔式无人潜器进行充电的插拔式充电插头和无线充电装置，深水平台内部含有内部电源供给设备，分别与充电插头和无线充电装置电连接；

所述深水平台上安装有驱动滑动平台移动的驱动装置，深水平台上设有在插拔式充电插头侧边的对密封盖和插头操作的辅助作业机械手，深水平台上设有总控制***；

所述无线充电装置设有通电后产生磁场对无人潜器进行充电的发射线圈以及电池组，发射线圈包括发射线圈一、发射线圈二、发射线圈三、发射线圈四；所述发射线圈一、发射线圈二、发射线圈三、发射线圈四环形设置，无线充电装置采用电磁共振方式，无人潜器上设有相对应的接收线圈，接收线圈包括接收线圈一、接收线圈二、接收线圈三、接收线圈四。

电线插拔和无线输电双模式无人潜器充电方法：无人潜器水下充电步骤如下：

S1、无人潜器进入深水平台后，入口处的夹爪工作，夹持无人潜器至滑动平台上，滑动平台下方设有导轨，滑动平台可沿导轨移动，通过滑动平台上的识别装置识别预先为无人潜器设定的代码，识别出无人潜器的充电方式；

S2、当识别无人潜器采用电线插拔式充电方法时，总控制***控制驱动装置运行，驱动滑动平台移动至插拔式充电方式所指定的插拔式充电插头处，此时辅助作业机械手工作，辅助作业机械手首先打开无人潜器侧边电池组处的密封盖，露出插座，再夹持深水平台内部电源引出的插头***插座，此时深水平台内部电源接通开始为无人潜器充电，等待无人潜器充电完成后，辅助作业机械手拔出插头，并将插头放回原位置后再关上无人潜器侧边电池组处密封盖，充电完成，无人潜器等待新的指令；

S3、当识别无人潜器采用无线充电方法时，驱动装置驱动滑动平台移动至无线充电方式所指定的无线充电装置处，此时深水平台内部电源接通，发射线圈工作，由于电磁共振特性，深水平台内部的发射线圈与无人潜器内部接收线圈使用规格完全匹配的线圈，深水平台内部线圈通电后产生磁场，无人潜器内部接收线圈共振，产生电流对电池组充电，无线充电装置采用一组四枚发射线圈分上下左右四个方向环形布置在无人潜器四周同时充电，充电完成后，深水平台内部电源断开，无人潜器等待新的指令。

进一步的，所述无线充电装置对无人潜器进行充电时，深水平台内部电源为无线发射电路供电，由内部传感器自主判断是否接通无线发射电路，无线发射电路接通后，发射线圈开始工作，产生磁场，无人潜器内部接收线圈共振，接收线圈接入无线接收电路，无线接收电路再经电压转换电路转换为无人潜器内部的电池组充电，充电完成后断开无线发射电路；

所述插拔式充电方式对无人潜器进行充电时，深水平台的内部电源与无人潜器的水下电连接器接通后，经无人潜器内部电压转换电路转换为无人潜器内部电池组充电。

本实用新型的优点在于：

1、采用电线插拔和无线输电双模式结构，可针对不同充电方式的无人潜器，适用范围广，使用方便；

2、针对无人潜器集群作业深水平台内部的特殊结构，电磁感应技术受距离限制，并且能源效率不高，微波谐振方式同样存在能量利用效率低的问题，因此本实用新型无线充电采用电磁共振方式，能量利用效率高；

3、在无线充电方式中采用发射线圈四周环形布置，无人潜器采用电池组结构，在保证安全的情况下对电池组进行充电，极大地缩短充电时间。

附图说明

图1为本实用新型的充电工作流程图；

图2为本实用新型的插拔式以及无线充电模式充电示意图；

图3为本实用新型的插拔式充电方式充电的无人潜器充电结构示意图；

图4为本实用新型的无线充电方式的无人潜器充电结构示意图；

图5为本实用新型的深水平台无线充电的接收线圈分布示意图；

图6为本实用新型的辅助作业机械手结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

本具体实施方式采用如下技术方案：如图1所示，本实用新型应用于无人潜器集群作业的深水平台，为一种电线插拔和无线输电双模式无人潜器充电模块，可针对不同类型的无人潜器，无人潜器进入无人潜器集群作业深水平台后，入口处夹爪工作，夹持无人潜器至滑动平台6上，滑动平台6下方设有导轨5，导轨5固定在无人潜器集群作业的深水平台内部，此时通过预先为无人潜器设定的代码，识别无人潜器的充电方式，当识别无人潜器采用电线插拔式充电方法时，总控制***控制驱动装置驱动滑动平台6移动至插拔式充电方式所指定的充电地点，此时辅助作业机械手13工作，为了不与滑动平台6以及其它机构产生干涉，辅助作业机械手13基座设置在无人潜器集群作业深水平台内部上方，辅助作业机械手13首先打开无人潜器侧边电池组处密封盖11，露出插座12，再夹持无人潜器集群作业深水平台内部电源引出的插头***插座，此时深水平台内部电源接通开始为无人潜器充电，等待无人潜器充电完成后，辅助作业机械手13拔出插头，并将插头放回原位置后再关上无人潜器侧边电池组处密封盖11，充电完成，无人潜器等待新的指令。

当识别无人潜器采用无线充电方法时，滑动平台6移动至无线充电方式所指定的充电地点，此时深水平台内部电源接通，发射线圈工作，发射线圈包括发射线圈一7、发射线圈二8、发射线圈三9、发射线圈四10，深水平台要求放置多台无人潜器，且内部结构较多，为防止碰撞以及方便安装其它机构，深水平台内部空间较大，因此对距离要求较高，只能在数毫米至十厘米的范围内工作且能源效率不高的电磁感应技术不予采用，微波谐振方式虽然位置高度灵活，但其能量发散，导致其能量利用效率低，同样不予采用，其中由于电磁共振特性，深水平台内部与无人潜器内部接收线圈使用两个规格完全匹配的线圈，接收线圈包括接收线圈一1、接收线圈二2、接收线圈三3、接收线圈四4，深水平台内部线圈通电后产生磁场，无人潜器内部接收线圈共振，产生电流对电池组充电。深水平台需容纳多台无人潜器，并且无人潜器可能频繁执行任务，因此要求充电时间短，充电效率高，因此采用一组四枚发射线圈分上下左右四个方向环形布置在无人潜器四周同时充电，充电完成后，深水平台内部电源断开，无人潜器等待新的指令。

如图2所示，电线插拔和无线输电双模式无人潜器充电模块结构主要分为三个部分，第一部分为深水平台内部结构，深水平台内部含有电源供给设备，有两种供电方式，第一种针对使用插拔式充电方式的无人潜器，为了方便操作，深水平台内部电源直接引出插头，第二种针对使用无线充电方式的无人潜器，深水平台内部电源的电池组14为无线发射电路供电，由内部传感器自主判断是否接通无线发射电路，无线发射电路接通后，发射线圈开始工作，产生磁场，充电完成后断开无线发射电路；

第二部分为使用插拔式充电方式无人潜器的内部结构，水下电连接器接通深水平台的电源后，经无人潜器内部电压转换电路转换为无人潜器内部电池组充电；

第三部分为使用无线充电方式充电的无人潜器的内部结构，无人潜器内部包含接收线圈，接收线圈接入无线接收电路，无线接收电路再经电压转换电路转换为无人潜器内部的电池组充电。

图3为插拔式充电方式工作示意图，无人潜器放置在滑动平台6上，滑动平台6在导轨5上滑动至插拔式充电方式充电指定地点，辅助作业机械手13打开无人潜器侧边电池组处密封盖11，露出插座12，再夹持深水平台内部电源引出的插头***插座12，此时深水平台内部电源接通，开始为无人潜器充电，等待无人潜器充电完成后，辅助作业机械手13拔出插头，并将插头放回原位置后再关上无人潜器侧边电池组处密封盖11，完成充电。

图4为无线充电方式工作示意图，无人潜器放置在滑动平台6上，滑动平台6在导轨5上滑动至无线充电方式充电指定地点。

图5为无线充电模式工作示意图，到达无线充电方式充电指定地点后，此时无人潜器集群作业深水平台内部电源接通，发射线圈一7、发射线圈二8、发射线圈三9以及发射线圈四10工作，产生磁场，此时，与发射线圈规格完全平匹配的接收线圈一1、接收线圈二2、接收线圈三3以及接收线圈四4共振，产生电流，电流经无线接收电路以及电压转换电路转换后，为无人潜器内部的电池组充电，充电完成后，无人潜器集群作业深水平台内部电源断开，发射线圈一7、发射线圈二8、发射线圈三9以及发射线圈四10停止工作，无人潜器等待新指令。

图6为辅助作业机械手13，主要为使用插拔式充电方式充电的无人潜器提供帮助，包括打开无人潜器侧边电池组处的密封盖11露出插座12、将插头***插座12、将插头从插座12拔出、将插头放回原位置以及关上无人潜器侧边电池组处的密封盖11，辅助作业机械手13通过总控制***控制。

以上所述的总控制***、驱动装置、夹爪、辅助作业机械手13等部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本领域技术人员可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知的，不再阐述。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.电线插拔和无线输电双模式无人潜器充电装置，包括无人潜器集群作业深水平台，其特征在于：所述深水平台入口处设有将无人潜器夹持的夹爪，深水平台下方设有导轨，导轨固定在深水平台内部；

所述导轨上设有相对应的放置待充电的无人潜器并进行代码识别调整的滑动平台，导轨的侧边不同位置分别设有对插拔式无人潜器进行充电的插拔式充电插头和无线充电装置，深水平台内部含有内部电源供给设备，分别与充电插头和无线充电装置电连接；

所述深水平台上安装有驱动滑动平台移动的驱动装置，深水平台上设有在插拔式充电插头侧边的对密封盖和插头操作的辅助作业机械手，深水平台上设有总控制***；

所述无线充电装置设有通电后产生磁场对无人潜器进行充电的发射线圈以及电池组，发射线圈包括发射线圈一、发射线圈二、发射线圈三、发射线圈四；所述发射线圈一、发射线圈二、发射线圈三、发射线圈四环形设置，无线充电装置采用电磁共振方式，无人潜器上设有相对应的接收线圈，接收线圈包括接收线圈一、接收线圈二、接收线圈三、接收线圈四。

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