一种可存储多个子UUV的无人水下潜器及其使用方法

一种可存储多个子uuv的无人水下潜器及其使用方法
技术领域
1.本发明属于海洋装备与水下机器人领域，特别是涉及一种可存储多个子uuv的无人水下潜器及其使用方法。


背景技术：

2.无人水下潜器是一种以自主控制、环境感知、智能决策等关键技术为支撑，可实现大范围，大深度海洋环境探测、水下作业和战场态势感知的智能化水下无人平台。它是水下无人系统的重要成员，是连续探测海洋环境、海底形貌数据的重要技术装备。
3.传统的uuv一般由母船或由岸基进行释放，在完成一个航次作业任务后进行回收，完成充电等整备任务后再次布放进行作业。由于需要完成多次布放回收和整备工作，作业效率较低。虽然水下坞站作为uuv水下充电和通信中继的节点，可以扩展uuv的作业范围，但是目前水下坞站多为固定设置，uuv需多次往返于作业点和坞站之间，仅节约了上浮，影响了作业效率。水下坞站一般只能容纳单个uuv，多uuv同时作业需要布置多坞站，对多坞站的回收增加了母船的作业成本。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提出一种可存储多个子uuv的无人水下潜器及其使用方法,以解决传统的uuv作业效率低以及成本高的问题。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种可存储多个子uuv的无人水下潜器，包括母体uuv和多个不同结构的子uuv，所述母体uuv中间顶部均布有多个存储舱，每个存储舱内设有两个存储篮，两个存储篮通过杆皆与液压缸的输出端连接，所述液压缸的固定端安装在存储舱的壳体内部，所述存储舱的释放口处安装有导引杆，所述子uuv的头部安装有对接机构，所述对接机构与导引杆活动连接。
6.更进一步的，所述存储舱设有四个。
7.更进一步的，所述存储篮包括v型槽、滑块和定位销板，所述定位销板底端两侧分别安装有滑块，所述定位销板顶端两侧分别安装有v型槽，所述滑块滑动安装在导轨上，所述导轨安装在存储舱内部两侧，所述定位销板通过杆与液压缸连接。
8.更进一步的，所述定位销板顶端中心位置上安装有定位销。
9.更进一步的，所述子uuv底部设有的定位孔直径大于定位销直径，所述子uuv底部设有定位孔。
10.更进一步的，所述导引杆与存储舱连接部位安装有液压摆动缸。
11.更进一步的，所述对接机构包括v型插头、第二舵机、舵臂、夹紧钩片以及机架，所述v型插头安装在机架一端，所述机架的另一端安装在子uuv的头部，所述第二舵机安装在机架上，所述舵臂与第二舵机连接，所述夹紧钩片安装在舵臂上，所述导引杆与v型插头活动连接。
12.更进一步的，所述母体uuv的尾部侧端安装有横向推进器，所述母体uuv的尾部上
端安装有第一舵机，所述母体uuv的四角处皆安装有垂向推进器。
13.更进一步的，所述母体uuv的头部上安装有天线装置。
14.一种可存储多个子uuv的无人水下潜器的使用方法，它包括以下步骤：步骤1：子uuv向母体uuv的存储舱移近；步骤2：驱动液压缸推动存储篮移动，使第一个存储篮与存储舱释放口平直对齐；步骤3：子uuv通过对接机构抓住存储舱的导引杆；步骤4：子uuv通过本身的侧向推进器调整姿态与存储舱释放口平直对齐；步骤5：子uuv顺着导引杆降落到下方的存储篮内，然后子uuv通过v型槽和定位销共同作用下归入存储位；步骤6：第二个子uuv向母体uuv的存储舱移近；步骤7：液压摆动缸带动导引杆摆动，使第一个子uuv的对接机构与导引杆脱离；步骤8：驱动液压缸推动存储篮移动，使第二个存储篮与存储舱释放口平直对齐，重复步骤5完成第二个子uuv的回收：步骤9：母体uuv的其他三个存储舱上皆重复步骤1-8的操作，完成所有子uuv的回收。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.本发明的子母型uuv通过母船布放，由母体uuv航行至作业海域后，释放多个子uuv同时作业，进而成倍提高了作业效率。
16.2.本发明在释放子uuv之后，母uuv既可作为单体子uuv参与作业，也可规划航线至子uuv作业航线终点，进而完成子uuv回收工作，节约了子uuv能源，进一步的扩展了子uuv的作业半径。
17.3.本发明的母体uuv具备存储多个不同结构的子uuv的能力，水下母体携带子uuv运行到给定的海底作业区，释放出水下作业的子uuv，当子uuv完成预定的工作后，由母体uuv对子uuv进行对接、回收以及存储。
18.4.本发明的母体uuv具备与陆地或水面船的通信功能，也具备与子uuv相互通信的功能，可视为是一个在水下可移动的中转站，母体uuv可携带能源，具备为子uuv充电续航的功能。
19.5.本发明的子uuv的体积相对较小，所以子uuv能够替代母uuv进入狭小、障碍多的空间进行作业。不同结构的子uuv又可以完成探测、热液采集、钴结壳采集、生物采集、水下设备维护等多种任务。
附图说明
20.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本发明所述的一种可存储多个子uuv的无人水下潜器的总体示意图；图2为本发明所述的一种可存储多个子uuv的无人水下潜器的俯视图；图3为存储舱外形图；图4为存储舱内部结构图；图5为对接机构示意图；
图6为对接机构的机械原理图；图7为对接或释放时未锁紧示意图；图8为对接或释放时锁紧示意图；图9为舱位更换示意图；图10为子uuv回收流程图。
21.1-横向推进器，2-第一舵机，3-垂向推进器，4-存储舱，5-导引杆，6-子uuv，7-天线装置，8-头部，9-液压缸，10-导轨，13-v型槽，14-定位销，15-滑块，16-定位销板，17-杆，18-v型插头，19-第二舵机，20-舵臂，21-夹紧钩片。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
23.具体实施方式一：参见图1-9说明本实施方式，一种可存储多个子uuv的无人水下潜器，包括母体uuv和多个不同结构的子uuv6，所述母体uuv中间顶部均布有多个存储舱4，每个存储舱4内设有两个存储篮，两个存储篮通过杆17皆与液压缸9的输出端连接，所述液压缸9的固定端安装在存储舱4的壳体内部，所述存储舱4的释放口处安装有导引杆5，所述子uuv6的头部安装有对接机构，所述对接机构与导引杆5活动连接，所述存储舱4设有四个。
24.本实施例以母体uuv上设有四个存储舱4为例，当回收子uuv6时，子uuv6在存储舱4的外部通过对接机构抓住导引杆5，然后通过子uuv6的侧向推进器调整尾部的姿态使子uuv6与存储舱4的释放回收口平齐，然后通过子uuv6上的垂向推进器推动其下降到存储篮内，在回收第二个子uuv6时，第一个子uuv6的对接机构仍与导引杆5相接，然后使导引杆5旋转一定的角度，使第一个子uuv6的对接机构与导引杆5脱离，再推动存储篮切换到第二个存储篮的位置到达释放回收口，重复上述操作，完成对第二个子uuv6的回收，进而完成一个存储舱4内的两个子uuv6的存储，然后另外三个存储舱4皆通过上述存储舱4存储子uuv6的操作对其余子uuv6进行回收存储，该装置由母体uuv航行至作业海域后，释放多个子uuv6同时作业，进而成倍提高了作业效率，并且解决了多个母uuv同时作业需要建造多个坞站成本高的问题，在释放子uuv之后，母体uuv既可作为单体子uuv参与作业，也可规划航线至子uuv作业航线终点，进而完成子uuv6回收工作，节约了子uuv6能源，进一步的扩展了子uuv6的作业半径，并且四个存储舱4内的8个子uuv6是不同尺寸不同结构的，使母体uuv具备存储多个不同结构的子uuv6的能力，水下母体携带子uuv6运行到给定的海底作业区，释放出水下作业的子uuv6，当子uuv6完成预定的工作后，由母体uuv对子uuv6进行对接、回收以及存储，母体uuv具备与陆地或水面船的通信功能，也具备与子uuv6相互通信的功能，可视为是一个在水下可移动的中转站，母体uuv可携带能源，具备为子uuv6充电续航的功能。
25.具体实施方式二：参看图1-4说明本实施方式，所述存储篮包括v型槽13、滑块15和定位销板16，所述定位销板16底端两侧分别安装有滑块15，所述定位销板16顶端两侧分别安装有v型槽13，所述滑块15滑动安装在导轨10上，所述导轨10安装在存储舱4内部两侧，所述定位销板16通过杆17与液压缸9连接，所述定位销板16顶端中心位置上安装有定位销14，在实施方式一的基础上，在回收第二个子uuv6之前，液压缸9推动定位销板16移动，使定位
销板16与存储舱4的释放回收口平齐，然后第二个子uuv6通过垂向推进器推动其下降，通过v型槽13自动定心，使得回转体形状的子uuv6自动居中下落进存储篮中。
26.其中，所述子uuv6底部设有的定位孔直径大于定位销14直径，子uuv6的底部在结构设计中铣削出定位孔，定位孔大于定位销14的直径，起到不让子uuv6在v型槽13的轴向方向产生过多的位移作用。
27.具体实施方式三：参看图1-4说明本实施方式，所述导引杆5与存储舱4连接部位安装有液压摆动缸，在回收第二个子uuv6时，导引杆5的角度由液压摆动缸进行驱动，可调角度的导引杆5适配海底不平的情况，调节导引杆5垂直对接子uuv6，然后再调整角度与存储篮垂直使子uuv6下降回收。
28.具体实施方式四：参看图5-6说明本实施方式，所述对接机构包括v型插头18、第二舵机19、舵臂20、夹紧钩片21以及机架，所述v型插头18安装在机架一端，所述机架的另一端安装在子uuv6的头部，所述第二舵机19安装在机架上，所述舵臂20与第二舵机19连接，所述夹紧钩片21安装在舵臂20上，所述导引杆5与v型插头18活动连接。
29.v型插头18用来实现与导引杆5的初步对接，在对接之后第二舵机19转动一定角度带动舵臂20，舵臂20带动夹紧钩片21实现夹紧操作，夹紧钩片21在夹紧时，对于导引杆5的周围形成大于3/4的封闭圆来限制导引杆5相对于子uuv6的径向位移，在子uuv6对接回收过程中，子uuv6接近导引杆5，然后v型插头18对接导引杆5，导引杆5在v型插头18的v型槽的导向下滑入v型插头18底部的圆弧中，第二舵机19驱动舵臂20以及夹紧钩片21进行锁紧，最后子uuv6利用自身的驱动和导引杆5的限制与存储舱4的舱口对齐并下落到存储舱4内实现回收，在子uuv6回收之后进行二次作业时，通过导引杆5的导引和自身的驱动上升，解开锁紧，再离开母体uuv。
30.具体实施方式五：参看图1说明本实施方式，所述母体uuv的尾部侧端安装有横向推进器1，所述母体uuv的尾部上端安装有第一舵机2，所述母体uuv的四角处皆安装有垂向推进器3，所述母体uuv的头部8上安装有天线装置7，横向推进器1使母体uuv能够在水中前进，当电机反转时，母体uuv后退，第一舵机2为一款全金属大扭矩水下舵机，具有扭矩大、重量轻等显著优点，扭矩输出平稳，运行稳定性更高，有效改善负载均衡性。舵机采用全密封设计，外壳为铝合金材质，输出轴采用高精度316不锈钢材质，传动精度高，耐腐蚀性强，密封可靠，可使用于各类水域，内部充压力油，具有良好的散热性能，垂向推进器3负责水下母体的下沉和上浮运动，由于水下母体的设计浮力和重力相同，故无须过多的驱动力维持运动状态，天线装置7主要布置控制器、通信装置、能源等。
31.具体实施方式六：参看图8说明本实施方式，一种可存储多个子uuv的无人水下潜器的使用方法，它包括以下步骤：步骤1：子uuv6向母体uuv的存储舱4移近；步骤2：驱动液压缸9推动存储篮移动，使第一个存储篮与存储舱4释放口平直对齐；步骤3：子uuv6通过对接机构抓住存储舱4的导引杆5；步骤4：子uuv6通过本身的侧向推进器调整姿态与存储舱4释放口平直对齐；步骤5：子uuv6顺着导引杆5降落到下方的存储篮内，然后子uuv6通过v型槽13和定位销14共同作用下归入存储位；
步骤6：第二个子uuv6向母体uuv的存储舱4移近；步骤7：液压摆动缸带动导引杆5摆动，使第一个子uuv6的对接机构与导引杆5脱离；步骤8：驱动液压缸9推动存储篮移动，使第二个存储篮与存储舱4释放口平直对齐，重复步骤5完成第二个子uuv6的回收：步骤9：母体uuv的其他三个存储舱4上皆重复步骤1-8的操作，完成所有子uuv6的回收。
32.以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。