水下滑翔机自动布放装置的制作方法

本实用新型属于水下滑翔机领域，具体地说是一种水下滑翔机自动布放装置，适用于水面无人艇远程布放水下滑翔机进行水面水下联合海洋观测。

背景技术：

无人艇是海洋开发的重要工具之一，以水面无人艇作为观测中继进行小型集群系统海洋观测是目前无人智能化系统装备研究的热点。水下滑翔机是海洋资源勘探、海洋环境监测、海洋科考等最常用的工具，水下滑翔机作业前通常需要通过母船航行到指定地点人工吊放入水。水下滑翔机布放过程需要消耗大量的人力、物力和时间，特别是对于一次投放数量较多时，采用传统的布放方式存在工作效率低、作业成本高等方面的问题。

技术实现要素：

为了解决现有水下滑翔机人工吊放存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种水下滑翔机自动布放装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型包括底座总成、滑翔机固定机构、滑移驱动总成、液压系统及控制系统，其中底座总成上转动安装有丝杠，该丝杠通过安装于所述底座总成上的伺服电机驱动旋转；所述滑翔机固定机构包括固定座焊接架、尾部限位机构、中部压紧机构、头部限位机构及垫板，该固定座焊接架与所述底座总成滚动连接，所述头部限位机构及尾部限位机构分别安装于固定座焊接架的前后两端，分别对待布放的水下滑翔机的头部、尾部支撑限位，所述中部压紧机构安装于头部限位机构及尾部限位机构之间，将待布放的水下滑翔机压紧在所述垫板上；所述滑移驱动总成与底座总成滚动连接，并与所述固定座焊接架铰接，该滑移驱动总成上设有滑移块，所述滑移块上连接有与所述丝杠螺纹连接的丝母；所述液压系统包括收放油缸、中部压紧油缸、前部限位油缸及安装于底座总成上的液压站，该收放油缸铰接于所述滑移驱动总成上，活塞杆与所述固定座焊接架铰接，所述中部压紧油缸铰接于固定座焊接架上，活塞杆驱动所述中部压紧机构压紧待布放的水下滑翔机，所述前部限位油缸铰接于固定座焊接架上，活塞杆驱动所述头部限位机构在布放时与水下滑翔机的头部脱离；所述收放油缸、中部压紧油缸及前部限位油缸分别与液压站中由单相异步电机驱动的液压泵相连，该单相异步电机、伺服电机、收放油缸、中部压紧油缸及前部限位油缸分别与安装于底座总成上的控制系统相连。

其中：所述底座总成的两侧沿固定座焊接架及滑移驱动总成的移动方向对称安装有相互平行的滑轨，所述固定座焊接架的两侧分别安装有与两侧滑轨滚动连接的轴承a，所述滑移驱动总成两侧的侧板上分别安装有与两侧滑轨滚动连接的轴承b。

每侧所述滑轨的端面呈翻转90°的“u”形，所述固定座焊接架每侧的轴承a均为上下两排，每侧的上下两排轴承a分别与同侧“u”形滑轨位于上方的一条边的上下表面滚动连接。

每侧所述滑轨的端面呈翻转90°的“u”形，每侧所述侧板的前后两端及两端之间均设置轴承b，前后两端的所述轴承b均为上下两排，分别与“u”形滑轨位于上方的一条边的上下表面滚动连接，位于两端之间的轴承b与“u”形滑轨位于上方的一条边的端面抵接。

所述头部限位机构包括头部限位环，该头部限位环铰接于所述固定座焊接架上，一端呈环形，另一端与所述前部限位油缸的活塞杆铰接。

所述尾部限位机构包括尾部限位环，该尾部限位环的底部固接于所述固定座焊接架上，上部呈环形。

所述中部压紧机构对称安装于待布放的水下滑翔机的左右两侧，每侧所述中部压紧机构均包括中部压紧块及连接杆，该连接杆铰接于所述固定座焊接架上，一端连接有所述中部压紧块，另一端安装有与所述固定座焊接架滚动连接的滚轮；待布放的所述水下滑翔机的左右两侧对称设有中部压紧油缸，每侧所述中部压紧油缸的活塞杆与同侧连接杆铰连。

待布放的所述水下滑翔机的左右两侧对称设有机翼稳定架，每侧的所述机翼稳定架均安装于固定座焊接架上，并与所述垫板之间留有间隙，待布放的所述水下滑翔机的机翼位于该机翼稳定架与垫板之间。

本实用新型的优点与积极效果为：

1.本实用新型安装在无人船上，可实现对水下滑翔机的自动布放操作，从而提高水下滑翔机布放的作业的便捷性和经济性，为水下滑翔机批量远程布放提供一种快捷、有效的手段。

2.本实用新型通过尾部限位机构、中部压紧机构、头部限位机构、复合材料垫板等机构将水下滑翔机可靠固定在布放装置底座上，确保在恶劣海况条件下也能实现稳定可靠的水下滑翔机无人化自动布放。

3.本实用新型通过采用基于传感器的前后极限位置反馈、倾斜角度反馈等方式，通过plc控制系统操作液压缸、伺服电机等元件，实现水下滑翔机的固定、外推、下放、复位等无人化布放操作。

4.本实用新型安装在无人船上，由无人船提供动力和控制指令，支持自动释放方式和手动释放方式，与无人船主控系统通信方式支持rs485和以太网。

5.本实用新型在水下滑翔机的左右两侧各安装了机翼稳定架，在布放过程中为水下滑翔机的机翼提供支撑力。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型滑翔机固定机构的结构示意图；

图3为本实用新型滑移驱动总成的结构示意图；

图4为本实用新型控制系统的结构框图；

其中：1为底座总成，2为滑翔机固定机构，201为固定座焊接架，202为尾部限位环，203为中部压紧块，204为机翼稳定架，205为头部限位环，206为垫板，207为轴承a，208为连接杆，209为滚轮，3为滑移驱动总成，301为轴承b，302为铰接座，303为上部铰接座，304为滑移块，305为侧板，4为液压站，5为控制系统，6为伺服电机，7为水下滑翔机，8为收放油缸，9为中部压紧油缸，10为前部限位油缸，11为丝杠，12为滑轨。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1～4所示，本实用新型包括底座总成1、滑翔机固定机构2、滑移驱动总成3、液压系统及控制系统5，其中底座总成1上转动安装有丝杠11，该丝杠11通过安装于底座总成1上的伺服电机6驱动旋转；

滑翔机固定机构2包括固定座焊接架201、尾部限位机构、中部压紧机构、头部限位机构及垫板206，该固定座焊接架201与底座总成1滚动连接，头部限位机构及尾部限位机构分别安装于固定座焊接架201的前后两端，分别对待布放的水下滑翔机7的头部、尾部支撑限位，中部压紧机构安装于头部限位机构及尾部限位机构之间，将待布放的水下滑翔机7压紧在垫板206上。滑移驱动总成3与底座总成1滚动连接，并与固定座焊接架201铰接，该滑移驱动总成3上设有滑移块304，滑移块304上连接有与丝杠11螺纹连接的丝母。液压系统包括收放油缸8、中部压紧油缸9、前部限位油缸10及安装于底座总成1上的液压站，该收放油缸8的缸体铰接于滑移驱动总成3上，活塞杆与固定座焊接架201铰接，中部压紧油缸9的缸体铰接于固定座焊接架201上，活塞杆驱动中部压紧机构压紧待布放的水下滑翔机7，前部限位油缸10的缸体铰接于固定座焊接架201上，活塞杆驱动头部限位机构在布放时与水下滑翔机7的头部脱离；收放油缸8、中部压紧油缸9及前部限位油缸10分别与液压站4中由单相异步电机驱动的液压泵相连，该单相异步电机、伺服电机6、收放油缸8、中部压紧油缸9及前部限位油缸10分别与安装于底座总成1上的控制系统5相连。

本实施例的底座总成1是自动布放装置运动的运动滑道，两侧是由钢板折弯而成的型材。底座总成1的两侧沿固定座焊接架201及滑移驱动总成3的移动方向(即底座总成1的长度方向)对称安装有相互平行的两根滑轨12，丝杠11位于两根滑轨12的中间，并与两根滑轨12相平行，丝杠11的一端与伺服电机6的输出端相连，为滑动提供驱动力。底座总成1通过螺栓固定在无人船甲板上。在丝杠11的前后两端分别设置了丝杠前进限位开关及丝杠后退限位开关，丝杠前进限位开关及丝杠后退限位开关分别与控制系统5相连。固定座焊接架201的两侧分别安装有与两侧滑轨12滚动连接的轴承a207，滑移驱动总成3两侧的侧板305上分别安装有与两侧滑轨12滚动连接的轴承b301。

本实施例每侧滑轨12的端面呈翻转90°的“u”形，两侧滑轨12的“u”形开口相对设置。固定座焊接架201每侧的轴承a207均为上下两排，每排的各轴承a207沿固定座焊接架201的长度设置，每侧的上下两排轴承a207分别与同侧“u”形滑轨12位于上方的一条边的上下表面滚动连接，实现上下及侧向限位。滑移驱动总成3每侧侧板305的前后两端及两端之间均设置轴承b301，前后两端的轴承b301均为上下两排，分别与“u”形滑轨12位于上方的一条边的上下表面滚动连接，位于两端之间的轴承b301与“u”形滑轨12位于上方的一条边的端面抵接。本实施例两侧侧板305上对称安装有二十个轴承b301，每侧侧板305上各安装十个；二十个轴承b301中，上排八个，提供重力的支撑力，下排八个，提供防止倾翻的支撑力，中部四个，用于提供侧向定位的支撑力。

本实施例的头部限位机构包括头部限位环205，该头部限位环205铰接于固定座焊接架201上，一端为环形的橡胶板、与水下滑翔机7的头部配合，另一端与前部限位油缸10的活塞杆铰接。

本实施例的尾部限位机构包括尾部限位环202，该尾部限位环202的底部固接于固定座焊接架201上，上部为环形的橡胶板、与水下滑翔机7的尾部配合。

本实施例的中部压紧机构对称安装于待布放的水下滑翔机7的左右两侧，每侧中部压紧机构均包括中部压紧块203及连接杆208，该连接杆208铰接于固定座焊接架201上，一端连接有中部压紧块203，另一端安装有与固定座焊接架201滚动连接的滚轮209。待布放的水下滑翔机7的左右两侧对称设有中部压紧油缸9，每侧中部压紧油缸9的活塞杆与同侧连接杆208铰连。中部压紧块203与水下滑翔机7的接触面为弧面，以便适应水下滑翔机7的外表面；中部压紧块203通过中部压紧油缸9提供压紧力，将水下滑翔机7固定在垫板206上。本实施例的垫板206采用复合材料，如abs塑料。

本实施例在待布放的水下滑翔机7的左右两侧对称设有机翼稳定架204，每侧的机翼稳定架204均安装于固定座焊接架201上，并与垫板206之间留有间隙，待布放的水下滑翔机7的机翼位于该机翼稳定架204与垫板206之间，在布放过程中，机翼稳定架204为水下滑翔机7的机翼提供支撑力。

本实施例的滑移驱动总成3上分别设有铰接座302及上部铰接座303，滑移驱动总成3通过铰接座302与固定座焊接架201铰接，上部铰接座303与收放油缸8的缸体铰接，用于实现滑移驱动总成3的倾斜运动。滑移驱动总成3底部的滑移块304与丝母相连，丝母与丝杠11形成螺旋副，由伺服电机6提供前后滑动的驱动力。

本实施例的控制系统5主要由plc、伺服电机驱动器、电机启动器、中间继电器组、电磁阀组、丝杠前进限位开关、丝杠后退限位开关、倾斜角度限位开关、启动与停止按钮、工作状态指示灯、开关电源和外部通信接口等组成。

本实用新型的工作原理为：

plc作为水下滑翔机自动布放装置的控制器，负责控制液压站4的单相异步电机启停、电磁阀组通断、伺服电机6动作，以及各限位开关状态采集，包含可扩展i/o，pwm，rs485，ethernet等多种外设接口。伺服电机驱动器，作为伺服电机6的驱动，带动丝杠11旋转，利用丝杠11与丝母的螺旋副，带动滑移驱动总成3沿滑轨12移动；滑翔机固定机构2用于安装固定水下滑翔机7，滑翔机固定机构2随滑移驱动总成3在滑轨12上移动，将水下滑翔机7送到无人船外部。收放油缸8工作，将带有水下滑翔机7的滑翔机固定机构2向下倾斜，前部限位油缸10驱动头部限位环205向下翻转，中部压紧油缸9驱动连接杆208带动中部压紧块203张开，依靠水下滑翔机7自身的重力实现布放操作。完成布放操作后，通过收放油缸8、伺服电机6将滑翔机固定机构2收回到初始位置。丝杠前进、后退限位开关分别作为丝杠11外推和回收的限位和自动布放过程的状态反馈。倾斜角度限位开关作为滑翔机固定机构2在收放油缸8的作用下布放时倾斜角度限位和自动布放过程的状态反馈。中间继电器组与电磁阀组主要负责液压回路的控制，包括液压站4的低压启动、收放油缸8、中部压紧油缸9、前部限位油缸10的动作。单相异步电机作为液压站4的动力来源，驱动液压泵向各个油缸供油，电机启动器负责启停异步电机。启动与停止按钮负责手动控制电机的启停，主要在调试与紧急状况下使用。工作状态指示灯用于指示水下滑翔机自动布放装置当前是否工作正常，出现故障则发出报警信号。开关电源给整个系统直流电供电。plc与无人船控制系统采用rs485或者以太网的方式进行通信，通讯协议采用自由协议方式。