一种搭载水下潜航器的无人船的制作方法

本实用新型涉及无人船技术领域，具体涉及一种搭载水下潜航器的无人船。

背景技术：

目前水下潜航器主要有两类，一类是自主水下航行器(auv)，采用水声通信与控制，通过无线方式进行通讯，此类机器一般用于水下探测，通过声波获取水下的探测信息，效率较低且精度有限。另一类遥控水下无人潜航器(rov)通过线缆与水面控制端进行数据交换，可获取水下图像，因其轻便灵活获取数据快，市场接受度高，但受其线缆长度影响，此类水下潜航器活动范围有限。如果将其与载人船一起进行作业，则需额外提供人力物力，成本高。

专利cn111268071a中公开了一种分体拖缆式水面-水下无人航行器，通过在两个子船体中部设置连接板，连接板上设置线筒，线缆与无人水下航行器连接，连接板上还设置有曲柄连杆的两个夹持装置，夹持航行器。在无人母船行进到指定地点过程中，航行器都处于悬置状态，其中船体震动、受水面波浪的波动都会影响到航行器的夹持，仅通过顶部的夹持装置夹持和线缆拖曳，这对夹持装置的夹紧力等都有很高的要求，要避免其在重复使用过程中失效。在无人水下航行器回收时，需要航行器准备定位后，才便于夹持装置与航行器对接后回收。

现有无人船也有通过机械手抓取rov进行下放与回收，这要求机械手灵敏度高，且限位准确，而当无人船漂浮在水面时，其实是较难与rov精准定位的，为满足机械手与rov的对接成功率，机械手结构通常较为复杂，需要极高的自由度且需配备高精度的定位系统，导致无人船整体造价昂贵，不利于其市场推广。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种搭载水下潜航器的无人船，解决现有无人船在搭载rov时下放和回收难的问题。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种搭载水下潜航器的无人船，其特征在于：包括控制盒、浮力舱、推进器和升降平台，所述浮力舱相对设置有两个且通过连接架连接，浮力舱底部设置有推进器；所述升降平台由rov承载平台和升降装置构成，rov承载平台与升降装置连接，升降装置与连接架连接；控制盒设置在连接架上，升降装置、推进器与控制盒信号连接。

更进一步的技术方案是所述浮力舱底部设置有万向轮。

更进一步的技术方案是所述升降装置设置有四个，均匀分布在rov承载平台四个角上；rov承载平台为平板状，上面开设有若干用于排水的通孔；所述连接架为杆状且设置有三根，前两根与升降装置固定，后两根顶部设置有固定平台，固定平台上方设置有支撑架，支撑架上固定有控制盒；

所述升降装置由平台连接柱、传动杆、往复丝杆、螺母、电机和壳体构成，壳体与连接架固定连接，平台连接柱与rov承载平台固定连接，电机设置于壳体内，电机输出轴与联轴器一端连接，联轴器另一端与往复丝杆一端连接，往复丝杆套接在螺母内并伸入传动杆内部，传动杆一端与螺母连接，传动杆另一端与平台连接柱连接，平台连接柱设置于壳体下方，电机通过壳体上的水密插接件与控制盒电连接。

更进一步的技术方案是所述壳体由上壳体、第一连接件和下壳体构成，上壳体和下壳体均为中空圆筒状，上壳体顶部与端盖密封连接，水密插接件密封设置在端盖顶部，上壳体底部与第一连接件密封连接，电机设置于上壳体内且固定在第一连接件上，联轴器同轴设置在第一连接件内；下壳体顶部与第一连接件密封连接，下壳体底部与第二连接件密封连接，平台连接柱设置在第二连接件下方，传动杆、往复丝杆、螺母均设置在下壳体内；所述第一连接件为圆柱状，中部为联轴器让位通孔，端面设置有电机的紧固孔，外侧壁上均匀分布有两层固定孔，外侧壁向内凹设置有第三凹槽，第三凹槽内设置有密封圈，上壳体与下壳体上开设有与固定孔相配合的通孔；所述第二连接件为圆柱状，中部开设有传动杆让位通孔，外侧壁上均匀分布有固定孔，下壳体侧壁下部开设有与固定孔配合的通孔，第二连接件外侧壁向内凹设置有第三凹槽，第三凹槽内设置有密封圈。

更进一步的技术方案是所述连接架由u型杆和直杆构成，u型杆平行设置有两根且端部分别与浮力舱连接，直杆两端分别与u型杆顶部连接，控制盒设置于直杆上。

更进一步的技术方案是所述升降装置包括第一舵机、连杆机构和t型杆，t型杆相对设置有两根且顶部与u型杆连接，底部与rov承载平台铰接，rov承载平台为顶部和一侧开口的中空腔；t型杆延长臂上设置有第一舵机，第一舵机输出轴与连杆机构一端连接，连杆机构另一端与rov承载平台侧壁连接。

更进一步的技术方案是所述连杆机构有两根直杆铰接而成，t型杆延长臂上还设置有第二舵机，第二舵机输出轴与限位挡板连接，限位挡板位于连杆机构其中一根直杆正下方。

更进一步的技术方案是所述浮力舱包括锥形盖、前密封法兰、浮力筒和后密封法兰，浮力筒为中空筒状，前密封法兰和后密封法兰分别密封装配在浮力筒两端，浮力筒内设置有电池包，后密封法兰上设置有水密插接件，电池包通过水密插接件与控制盒电连接，锥形盖分别设置于前密封法兰和后密封法兰上。

更进一步的技术方案是所述电池包装配在电池安装座与电池压紧板之间，电池安装座与电池压紧板均为半圆板状，一侧向外凸均形成电池卡槽，电池包卡接在电池卡槽内，电池安装座与电池压紧板通过固定柱连接，电池安装座通过固定柱与后密封法兰固定。

更进一步的技术方案是所述后密封法兰为一侧开口的筒状，其外侧壁上依次设置有环状的第一凹槽和第二凹槽，浮力筒内侧壁套接在后密封法兰外侧壁上，紧固件穿过浮力筒侧壁固定在第一凹槽内，第二凹槽内设置有密封圈。

工作原理：rov水下潜航器放置在rov承载平台上，其绕线器放置在固定平台上，将绕线器线缆与rov接好后，推动无人船，通过万向轮推动到指定水域内，在浮力舱作用下，搭载rov的无人船漂浮在水面上。

通过移动控制终端给出指令到控制盒，驱动推进器使无人船行驶到指定位置后，给出下放rov指令。升降装置有两种实现方式，其中一种是垂直升降下放rov，另一种是翻转后下放rov。

垂直升降下放时，升降装置内电机同步正向旋转，联轴器带动往复丝杆与电机输出轴同步旋转，螺母往下运动，推动传动杆向下运动，传动杆底部的平台连接柱推动rov承载平台向下匀速运动，运动到合适位置后，rov没入水面因自身浮力浮在水里。

移动控制终端下发rov控制指令经控制盒传输至rov内的主控制板上，控制rov往前移动，rov脱离升降平台进行作业，此时再控制电机同步反向旋转，将升降平台收回。

当rov完成作业，下放升降平台，操控rov移动进入rov承载平台上方，关闭rov驱动装置，无人船下达回收命令，电机同步反向旋转，螺母往上运动，传动杆向上运动，带动机器人承载平台向上运动，回收rov，水下潜航器rov回收完毕后，驱动无人船返航。

翻转后下放时，升降装置中第二舵机输出轴带动限位挡板转动，直到限位挡板与连杆机构直杆错位后，第一舵机输出轴带动连杆机构转动，rov承载平台在连杆机构带动下翻转，直到rov没入水面，再控制rov往前移动，rov脱离升降平台进行作业。此时再控制第一舵机反向旋转，将rov承载平台收回。当rov完成作业后，重复上述步骤，待rov承载平台翻转下来后，控制rov回到rov承载平台内，再通过连杆机构将其rov承载平台固定到水平位置，完成机器回收。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：提供一种结构简单、操控方便的搭载水下潜航器的无人船，通过控制盒转达移动终端指令给水下潜航器，使控制信号所受干扰少，增大信号传输距离；通过浮力舱为无人船提供浮力，通过推进器驱动无人船在水面行驶，通过升降平台来搭载水下潜航器，rov承载平台面积大，与rov对接成功率高；通过升降装置控制升降平台的升降或翻转，以此来完成rov的下放和回收；无人船整体结构紧凑，占地面积小，造价低，有利于市场推广。

附图说明

图1为本实用新型一种结构的示意图。

图2为本实用新型一种结构的正视图。

图3为本实用新型一种结构的仰视图。

图4为本实用新型中升降平台的一种结构示意图。

图5为本实用新型中升降装置的一种结构示意图。

图6为本实用新型中第一连接件的结构示意图。

图7为本实用新型中第二连接件的结构示意图。

图8为本实用新型另一种结构的示意图。

图9为本实用新型中升降装置的另一种结构示意图。

图10为本实用新型中浮力舱的装配示意图。

图11为本实用新型中后密封法兰的结构示意图。

图中：1-控制盒，2-浮力舱，201-锥形盖，202-前密封法兰，203-浮力筒，204-后密封法兰，205-固定柱，206-电池安装座，207-电池压紧板，209-电池包，210-电池卡槽，211-第一凹槽，212-第二凹槽，3-推进器，4-升降平台，401-rov承载平台，402-升降装置，403-平台连接柱，404-传动杆，405-往复丝杆，406-螺母，407-电机，408-壳体，409-联轴器，410-上壳体，411-第一连接件，412-下壳体，413-端盖，414-固定孔，415-第三凹槽，416-第二连接件，417-第三连接件，418-定位环，419-第一舵机，420-连杆机构，421-t型杆，422-第二舵机，423-限位挡板，5-连接架，501-固定平台，502-支撑架，503-u型杆，6-万向轮，7-水密插接件。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

图1、2示出了一种搭载水下潜航器的无人船，包括控制盒1、浮力舱2、推进器3和升降平台4。所述浮力舱2相对设置有两个且底部通过支架固定有推进器3。从船体艏部往后依次通过三根连接架5连接，连接架5采用铝合金型材两端可以直接焊接在浮力舱2上，也可以通过紧固件固定在浮力舱2侧面的支架上。前两根连接架5通过紧固件与升降平台的升降装置402固定连接。后两根连接架5顶部设置有固定平台501，此处的固定平台501可以用于安装rov的电动绕线器。固定平台5上方设置有支撑架502，控制盒1装配在支撑架502上，升降装置402、推进器3与控制盒1信号连接。

如图4所示，所述升降平台4由rov承载平台401和升降装置402构成，升降装置402设置有四个，均匀分布在rov承载平台401四个角上。rov承载平台401为平板状，上面开设有若干用于排水的通孔。rov承载平台401固定在升降装置402底部。

推进器3的分布如图3所示，推进器3设置有四个，推进器3位于同一水平面内且相邻推进器3轴线且相互垂直，此设计便于无人船完成前进、后退、左右转弯和侧移。推进器3的数量也可以根据需要进行增减，其装配角度也可以根据实际需要进行调整。

为减小无人船的整体体积和质量，将电池设置在浮力舱2内。如图10所示，浮力舱2依次由锥形盖201、前密封法兰202、浮力筒203和后密封法兰204构成。浮力筒203为中空筒状，前密封法兰202和后密封法兰204为一侧开口的筒状，其外侧壁上依次设置有环状的第一凹槽211和第二凹槽212。如图11所示，第二凹槽212更靠近浮力筒203一侧。浮力筒203两端的内侧壁分别套接在前密封法兰202和后密封法兰204外侧壁上，紧固件穿过浮力筒203侧壁固定在第一凹槽211内，第二凹槽212内设置有o型密封圈。

浮力筒203内设置有电池包209，电池包209固定在电池安装座206和电池压紧板207之间，电池安装座206通过固定柱205与电池压紧板207固定，电池安装座206通过固定柱205与后密封法兰204固定，后密封法兰204上设置有水密插接件7，水密插接件7通过线缆与控制盒1连接，电池包209为整机供电。电池安装座206和电池压紧板207均为半圆板状，其中一侧向外凸形成电池卡槽210，电池包209卡接在电池卡槽210内。

所述锥形盖201为中空锥形，通过紧固件各固定一个在前密封法兰202和后密封法兰204上。锥形盖201侧壁上开设有排水孔。锥形盖201有效降低行走中水流阻力，也使无人船具备防撞功能。

将电池包209放置在电池安装座206的电池卡槽210上，将固定柱205固定在电池安装座206上，将电池压紧板207的电池卡槽210对准电池包209后固定在固定柱205上，将电池包209卡紧。接好线后，将电池安装座206通过固定柱205装配在后密封法兰204上。在后密封法兰204第二凹槽212内套上o型密封圈，再将浮力筒203套接在后密封法兰204上，紧固件穿过浮力筒203侧壁上的让位孔固定在第一凹槽211内。将前密封法兰202第二凹槽212内套上o型密封圈，扣在浮力筒203另一端，通过紧固件固定。将锥形锥形盖201固定在前密封法兰202上，浮力舱装配完毕。

无人船入水后，浮力筒203密封装配有电池包209的一侧是浸没在水里的，通过水流会将电池工作时的热量带走。电池包209位于浮力舱后半部，使得浮力舱203的重心降低的同时前半部会稍微抬起，在水中行走受水流波动影响更少且阻力小。

为进一步简化无人船的体积和质量，升降装置402的结构也做了细化。如图5所示，升降装置402由平台连接柱403、传动杆404、往复丝杆405、螺母406、电机407和壳体408构成，壳体408与连接架5固定连接，平台连接柱403与rov承载平台401固定连接，电机407设置于壳体408内，电机407输出轴与联轴器409一端连接，联轴器409另一端与往复丝杆405一端连接，往复丝杆405套接在螺母406内并伸入传动杆404内部，传动杆404一端与螺母406连接，传动杆404另一端与平台连接柱403连接，平台连接柱403设置于壳体408下方，电机407通过壳体408上的水密插接件7与控制盒1电连接。

为方便电机407的装配与更换，壳体408由上壳体410、第一连接件411和下壳体412构成，上壳体410和下壳体412均为中空圆筒状，上壳体410顶部与端盖413密封连接，水密插接件7密封设置在端盖413顶部。上壳体410底部与第一连接件411密封连接，电机407设置于上壳体410内且固定在第一连接件411上，联轴器409同轴设置在第一连接件411内；下壳体412顶部与第一连接件411密封连接，下壳体412底部与第二连接件416密封连接，平台连接柱403设置在第二连接件416下方，传动杆404、往复丝杆405、螺母406均设置在下壳体412内。

第一连接件411结构如图6所示，中部为联轴器409让位通孔，端面设置有电机407的紧固孔，外侧壁上均匀分布有两层固定孔414，外侧壁向内凹设置有第三凹槽415；第三凹槽415内设置有密封圈，上壳体410与下壳体412上开设有与固定孔414相配合的通孔。

第二连接件416结构如图7所示，中部开设有传动杆404让位通孔，外侧壁上均匀分布有固定孔414，下壳体412侧壁下部开设有与固定孔414配合的通孔；第二连接件416外侧壁向内凹设置有第三凹槽415，第三凹槽415内设置有密封圈。第二连接件416顶部设置有定位环418，定位环418向下凸形成凸部，第二连接件416中部向下凹形成定位台阶，定位台阶内部设置有密封圈。

第三连接件417为中空有通孔的圆柱状，螺母406为t型螺母，第三连接件417与t型螺母同轴设置，其顶部与螺母406固定连接，底部与传动杆404顶部固定连接。

装配时，在第三凹槽415内放置密封圈，确保升降装置402的水密性。升降装置402从下往上装配，将密封圈置于定位台阶底部，然后将定位环418与第二连接件416固定，整体套接在传动杆404下部，将螺母406套接在往复丝杆405上，将第三连接件拧紧在传动杆404顶部，将往复丝杆405伸入传动杆404内，调节螺母406到合适位置并固定在第三连接件417顶部。将往复丝杆405顶部与联轴器409固定，将下壳体412套接在第二连接件416外侧壁，通过紧固件紧固在第二连接件416上。

将第一连接件411套接在联轴器409外部并放入下壳体412顶部，通过紧固件紧固。将电机407输出轴插接在联轴器409内并固定，再将上壳体410套接在第一连接件411上部，用紧固件通过侧面通孔将上壳体410固定在第一连接件411上部。将电机407的引出线与端盖413顶部的水密插接件7连接好，再将将套接有密封圈的端盖413置于上壳体410顶部并固定。

将装配好的升降装置402底部套接密封圈后插接在平台连接柱403内并拧紧，两者通过螺纹连接。平台连接柱403预先与rov承载平台401固定，最后将下壳体412与连接架5固定，完成升降平台4的装配。

rov水下潜航器放置在rov承载平台401上，其绕线器放置在固定平台501上，将绕线器线缆与rov接好后，推动无人船，通过万向轮6推动到指定水域内，在浮力舱2作用下，搭载rov的无人船漂浮在水面上。

通过移动控制终端给出指令到控制盒1，驱动推进器3使无人船行驶到指定位置后，给出下放rov指令，升降装置402内电机407同步正向旋转，联轴器409带动往复丝杆405与电机407输出轴同步旋转，螺母406往下运动，推动传动杆404向下运动，传动杆404底部的平台连接柱403推动rov承载平台401向下匀速运动，运动到合适位置后，rov没入水面因自身浮力浮在水里。

移动控制终端下发rov控制指令经控制盒1传输至rov内的主控制板上，控制rov往前移动，rov脱离升降平台4进行作业，此时再控制电机407同步反向旋转，将升降平台4收回。当rov完成作业，下放升降平台4，操控rov移动进入rov承载平台1上方，关闭rov驱动装置，无人船下达回收命令，电机407同步反向旋转，螺母406往上运动，传动杆404向上运动，带动rov承载平台401向上运动，回收rov，水下潜航器rov回收完毕后，推进器3驱动无人船返航。

升降装置402除了上述的垂直升降的方式外，也可以设计成翻转方式的，如图8所示，所述连接架5由u型杆503和直杆构成，u型杆503平行设置有两根且端部分别与浮力舱2连接，直杆两端分别与u型杆503顶部连接，控制盒1设置于直杆上。u型杆503可以一体成型也可以用多根直杆焊接而成，直杆焊接在两根u型杆503顶部，加固连接架5。

升降装置402如图9所示，包括第一舵机419、连杆机构420和t型杆421，t型杆421相对设置有两根且顶部与u型杆503连接，底部与rov承载平台401铰接，rov承载平台401为顶部和一侧开口的中空腔；t型杆421延长臂上设置有第一舵机419，第一舵机419输出轴与连杆机构420一端连接，连杆机构420另一端与rov承载平台401侧壁连接。

所述连杆机构420有两根直杆铰接而成，t型杆421延长臂上还设置有第二舵机422，第二舵机422输出轴与限位挡板423连接，限位挡板423位于连杆机构420其中一根直杆正下方。

翻转后下放时，升降装置402中第二舵机422输出轴带动限位挡板423转动，直到限位挡板423与连杆机构420的直杆错位后，第一舵机419输出轴带动连杆机构420转动，rov承载平台401在连杆机构420带动下翻转，直到rov没入水面，再控制rov往前移动，rov脱离升降平台4进行作业。此时再控制第一舵机419反向旋转，将rov承载平台401收回，rov承载平台401到达水平位置后，第二舵机422带动限位挡板423反向旋转，知道限位挡板423位于连杆机构420其中一根直杆下方，限制连杆机构420的动作，避免其在第一舵机419失效时自动旋转，大大提升升降装置402的可靠性。

当rov完成作业后，重复上述步骤，待rov承载平台401翻转下来后，控制rov回到rov承载平台401内，再通过舵机和连杆机构420将其rov承载平台401固定到水平位置，完成机器回收。

尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。