專利名稱：一種自主水下航行器與海底觀測(cè)網(wǎng)對(duì)接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及自主水下航行器與海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)之間的電能和信號(hào)傳輸?shù)膶?duì)接
直O(jiān)
技術(shù)背景在深海環(huán)境、資源、地質(zhì)等方面研究中，自主水下航行器和海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)作為兩種探測(cè)手段，已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。兩者各有優(yōu)勢(shì)，自主水下航行器靈活機(jī)動(dòng)，可以對(duì)大范圍的水層進(jìn)行探測(cè)。而海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崟r(shí)、長期的對(duì)海洋環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。把兩者相結(jié)合，就可以構(gòu)成一個(gè)立體的海洋觀測(cè)網(wǎng)，從而克服自主水下航行器續(xù)航能力差和海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)范圍有限的弱點(diǎn)。自主水下航行器與海底觀測(cè)網(wǎng)對(duì)接站就是應(yīng)此需求而生的，對(duì)接站連接在海底觀測(cè)網(wǎng)上，可供自主水下航行器?？浚瑢?duì)自主水下航行器進(jìn)行充電，接收自主水下航行器收集的數(shù)據(jù)，并給自主水下航行器上傳指令。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便，實(shí)現(xiàn)自主水下航行器與海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)之間電能和信號(hào)可靠傳輸?shù)膶?duì)接裝置。本實(shí)用新型的自主水下航行器與海底觀測(cè)網(wǎng)對(duì)接裝置，包括自主水下航行器和對(duì)接站主體兩部分自主水下航行器包括自主水下航行器主體，第一卡箍、浮力圈、錐形保護(hù)套、第一電能通訊腔和具有豎直桿的固定架，第一卡箍、浮力圈和固定架均固定在自主水下航行器主體上，錐形保護(hù)套套在自主水下航行器主體上，在第一卡箍和錐形保護(hù)套之間有緩沖彈簧，緩沖彈簧的兩端分別抵住第一卡箍和錐形保護(hù)套，浮力圈和固定架位于第一卡箍的一側(cè)，錐形保護(hù)套位于第一卡箍的另一側(cè)，第一電能通訊腔固定在固定架上；對(duì)接站主體包括支架，同軸線固定的喇叭狀導(dǎo)口和圓筒型導(dǎo)口、萬向節(jié)，上部撐桿、下部撐桿、水下電機(jī)、第二電能通訊腔和控制腔，萬向節(jié)固定在支架上板的孔中，上部撐桿穿越萬向節(jié)的孔并與萬向節(jié)緊固，上部撐桿的下端和下部撐桿的上端分別有平板，上部撐桿下端的平板和下部撐桿上端的平板通過連接桿相連，在上部撐桿下端的平板上固定有第一半月形板，在下部撐桿上端的平板上固定有第二半月形板，在兩塊半月形板之間固定第二電能通訊腔，當(dāng)對(duì)接站主體和自主水下航行器對(duì)接時(shí)，第二電能通訊腔與第一電能通訊腔軸線重合，在下部撐桿的下端固定有平衡重物，在喇叭狀導(dǎo)口和圓筒型導(dǎo)口的連接處有第二卡箍，第二卡箍與上部撐桿的上端固定，在第二卡箍上固定有支撐架，水下電機(jī)的外殼固定在支撐架上，水下電機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接螺桿，在螺桿的端部安裝有用于夾緊自主水下航行器主體的卡口，卡口穿過開設(shè)在喇叭狀導(dǎo)口和圓筒型導(dǎo)口連接處的矩形槽以及開設(shè)在第二卡箍上的矩形槽，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)卡口夾緊自主水下航行器主體，控制腔固定在支架上板的下方，在喇叭狀的導(dǎo)口上有V形導(dǎo)槽。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便，能可靠實(shí)現(xiàn)自主水下航行器與海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)之間電能和信號(hào)的傳輸。應(yīng)用本裝置，可以有效提高自主水下航行器在水下的持續(xù)工作能力，大大節(jié)約自主水下航行器回收成本。

圖1是自主水下航行器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是對(duì)接站主體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是喇叭狀導(dǎo)口的細(xì)節(jié)圖；圖4是自主水下航行器與海底觀測(cè)網(wǎng)對(duì)接裝置對(duì)接狀態(tài)示意圖。圖中1.喇叭狀導(dǎo)口、2.支架、3.控制腔、4. V形導(dǎo)槽、5.第一電能通訊腔、7.平衡重物、8.下部撐桿、9.第一半月形板、10.連接桿、11.上部撐桿、12.第二電能通訊腔、 13.固定架、15.第一卡箍、16.緩沖彈簧、17.浮力圈、18.錐形保護(hù)套、19.水下電機(jī)、20.第二卡箍、21.支撐架、22.圓筒型導(dǎo)口、23.萬向節(jié)、31.第二半月形板、33.螺桿、34.卡口、 35.自主水下航行器主體。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)D1、圖2和圖3，本實(shí)用新型的自主水下航行器與海底觀測(cè)網(wǎng)對(duì)接裝置，包括自主水下航行器和對(duì)接站主體兩部分自主水下航行器(見圖1)包括自主水下航行器主體35，第一卡箍15、浮力圈17、錐形保護(hù)套18、第一電能通訊腔5和具有豎直桿的固定架13，第一卡箍15、浮力圈17和固定架13均固定在自主水下航行器主體35上，錐形保護(hù)套18套在自主水下航行器主體35上， 在第一卡箍15和錐形保護(hù)套18之間有緩沖彈簧16，緩沖彈簧16的兩端分別抵住第一卡箍 15和錐形保護(hù)套18，浮力圈17和固定架13位于第一卡箍15的一側(cè)，錐形保護(hù)套18位于第一卡箍15的另一側(cè)，第一電能通訊腔5固定在固定架13上；對(duì)接站主體(見圖2)包括支架2，同軸線固定的喇叭狀導(dǎo)口 1和圓筒型導(dǎo)口 22、萬向節(jié)23，上部撐桿11、下部撐桿8、水下電機(jī)19、第二電能通訊腔12和控制腔3，萬向節(jié)23 固定在支架2上板的孔中，上部撐桿11穿越萬向節(jié)23的孔并與萬向節(jié)緊固，上部撐桿11 的下端和下部撐桿8的上端分別有平板，上部撐桿11下端的平板和下部撐桿8上端的平板通過連接桿10相連，在上部撐桿11下端的平板上固定有第一半月形板9，在下部撐桿8上端的平板上固定有第二半月形板31，在兩塊半月形板9、31之間固定第二電能通訊腔12，當(dāng)對(duì)接站主體和自主水下航行器對(duì)接時(shí)，第二電能通訊腔12與第一電能通訊腔5軸線重合， 在下部撐桿8的下端固定有平衡重物7，在喇叭狀導(dǎo)口 1和圓筒型導(dǎo)口 22的連接處有第二卡箍20，第二卡箍20與上部撐桿11的上端固定，在第二卡箍20上固定有支撐架21，水下電機(jī)19的外殼固定在支撐架21上，水下電機(jī)19的轉(zhuǎn)軸連接螺桿33，在螺桿的端部安裝有用于夾緊自主水下航行器主體35的卡口 34，卡口 34穿過開設(shè)在喇叭狀導(dǎo)口 1和圓筒型導(dǎo)口 22連接處的矩形槽以及開設(shè)在第二卡箍20上的矩形槽，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)卡口夾緊自主水下航行器主體35，控制腔3固定在支架2上板的下方，在喇叭狀的導(dǎo)口上有V形導(dǎo)槽4，可用于調(diào)整水下自主航行器對(duì)接姿態(tài)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，控制腔通過水密接插件跟海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)連接，從海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)中得到電能，并與海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊?？刂魄恢械目刂齐娐穼?duì)自主水下航行器與對(duì)接站主體之間整個(gè)?？窟^程進(jìn)行控制?？刂魄恢羞€裝有水聲應(yīng)答器，為自主水下航行器提供對(duì)接站的方位。對(duì)接站被投放在海底，即使海底凹凸不平，由于采用了平衡重物和萬向節(jié)的設(shè)計(jì)，導(dǎo)口能夠一直保持水平狀態(tài)。對(duì)接過程啟動(dòng)后，自主水下航行器上的導(dǎo)航系統(tǒng)通過對(duì)接站主體上的控制腔提供的方位信息向?qū)诱局黧w靠近，并通過喇叭狀導(dǎo)口進(jìn)入對(duì)接站主體。進(jìn)入的過程中，自主水下航行器上的固定第一電能通訊腔的固定架豎直連桿滑入喇叭狀導(dǎo)口的V形槽中，由此實(shí)現(xiàn)自主水下航行器姿態(tài)的校正。當(dāng)自主水下航行器上的錐形保護(hù)套跟喇叭口接觸時(shí)，第一、 第二兩個(gè)電能通訊腔同時(shí)接觸，第二電能通訊腔中的干簧管開關(guān)被觸發(fā)，自主水下航行器引擎停止，同時(shí)對(duì)接站主體上的水下電機(jī)正轉(zhuǎn)，卡口將自主水下航行器固定在對(duì)接站主體上(見圖4)。然后控制腔中的控制電路開始檢查兩個(gè)電能通訊腔的連接狀態(tài)，如果連接不可靠，自主水下航行器退出對(duì)接站，重新開始?？砍绦?。如果連接可靠，則啟動(dòng)充電系統(tǒng)，并同時(shí)開始通訊。對(duì)接任務(wù)完成后，對(duì)接站主體上的水下電機(jī)反轉(zhuǎn)，卡口松開，然后給自主水下航行器發(fā)送指令，自主水下航行器退出對(duì)接站主體，整個(gè)對(duì)接過程到此結(jié)束。本裝置由于采用重物設(shè)計(jì)，喇叭狀導(dǎo)口不是完全剛性的，具有一定的自適應(yīng)能力， 可以提高停靠的成功率。錐形保護(hù)套上裝有緩沖彈簧，可以減少?zèng)_擊。整個(gè)控制過程可以自動(dòng)完成，也可以由岸上的操作人員通過海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。
權(quán)利要求1. 一種自主水下航行器與海底觀測(cè)網(wǎng)對(duì)接裝置，其特征是包括自主水下航行器和對(duì)接站主體兩部分自主水下航行器包括自主水下航行器主體(35)，第一卡箍(15)、浮力圈(17)、錐形保護(hù)套(18)、第一電能通訊腔(5)和具有豎直桿的固定架(13)，第一卡箍(15)、浮力圈(17)和固定架(13)均固定在自主水下航行器主體(35)上，錐形保護(hù)套(18)套在自主水下航行器主體(35)上，在第一卡箍(15)和錐形保護(hù)套(18)之間有緩沖彈簧(16)，緩沖彈簧(16)的兩端分別抵住第一卡箍(15)和錐形保護(hù)套(18)，浮力圈(17)和固定架(13)位于第一卡箍 (15)的一側(cè)，錐形保護(hù)套(18)位于第一卡箍(15)的另一側(cè)，第一電能通訊腔(5)固定在固定架(13)上；對(duì)接站主體包括支架(2)，同軸線固定的喇叭狀導(dǎo)口(1)和圓筒型導(dǎo)口(22)、萬向節(jié) (23)，上部撐桿(11)、下部撐桿(8)、水下電機(jī)(19)、第二電能通訊腔(12)和控制腔(3)，萬向節(jié)(23)固定在支架(2)上板的孔中，上部撐桿(11)穿越萬向節(jié)(23)的孔并與萬向節(jié)緊固，上部撐桿(11)的下端和下部撐桿(8)的上端分別有平板，上部撐桿(11)下端的平板和下部撐桿(8)上端的平板通過連接桿(10)相連，在上部撐桿(11)下端的平板上固定有第一半月形板(9)，在下部撐桿(8)上端的平板上固定有第二半月形板(31)，在兩塊半月形板 (9、31)之間固定第二電能通訊腔(12)，當(dāng)對(duì)接站主體和自主水下航行器對(duì)接時(shí)，第二電能通訊腔(12)與第一電能通訊腔(5)軸線重合，在下部撐桿(8)的下端固定有平衡重物(7)， 在喇叭狀導(dǎo)口(1)和圓筒型導(dǎo)口(22)的連接處有第二卡箍(20)，第二卡箍(20)與上部撐桿 (11)的上端固定，在第二卡箍(20)上固定有支撐架(21)，水下電機(jī)(19)的外殼固定在支撐架(21)上，水下電機(jī)(19)的轉(zhuǎn)軸連接螺桿(33)，在螺桿的端部安裝有用于夾緊自主水下航行器主體(35)的卡口(34)，卡口(34)穿過開設(shè)在喇叭狀導(dǎo)口(1)和圓筒型導(dǎo)口(22)連接處的矩形槽以及開設(shè)在第二卡箍(20)上的矩形槽，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)卡口夾緊自主水下航行器主體(35)，控制腔(3)固定在支架(2)上板的下方，在喇叭狀的導(dǎo)口上有V形導(dǎo)槽(4)。
專利摘要本實(shí)用新型公開的自主水下航行器與海底觀測(cè)網(wǎng)對(duì)接裝置，包括自主水下航行器和對(duì)接站主體兩部分。自主水下航行器包括固定在自主水下航行器主體上的第一卡箍、浮力圈和第一電能通訊腔以及套在自主水下航行器主體上的錐形保護(hù)套；對(duì)接站主體包括安裝在萬向節(jié)上的撐桿、同軸線固定在撐桿上的喇叭狀導(dǎo)口和圓筒型導(dǎo)口、第二電能通訊腔、控制腔和用于夾緊自主水下航行器主體的機(jī)構(gòu)。應(yīng)用時(shí)，自主水下航行器駛?cè)肜葼顚?dǎo)口中，經(jīng)過喇叭狀導(dǎo)口和圓筒型導(dǎo)口的引導(dǎo)和錐形保護(hù)套的限位，自主水下航行器可靠停靠在對(duì)接站主體中，實(shí)現(xiàn)對(duì)自主水下航行器的充電和自主水下航行器與海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)之間電能和信號(hào)的傳輸。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便。
文檔編號(hào)B63C11/52GK202186507SQ20112022462
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者盧正華, 史劍光, 楊燦軍 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)