AUV水下回收装置的折叠喇叭口导引装置及操作方法与流程

本发明涉及水下工程辅助设备，尤其是一种auv水下回收装置的折叠喇叭口导引装置及操作方法。

背景技术：

1、作为一种水下观察、探测的有效作业工具，由于无缆绳限制活动范围、自主性强、智能控制水平高，auv正越来越广泛的应用于各类海洋探索活动中。目前，大型载人潜水器或其他大型运载器搭载auv进行大范围、广区域、隐蔽的水下作业和探测正在成为人类直接参与海洋探索活动新型作业方式。大型载人潜水器或母运载器搭载auv的水下对接回收技术成为此类作业方式能否成功应用、能否高效作业和探测的关键。目前，有多种常用的auv回收方式，如笼式回收、机械手捕捉等。其中，笼式回收方式具有结构形式简单、技术难度小等特点，广泛应用与auv水下回收。笼式回收装置是由一个前后截面尺寸基本一致的auv存储舱和一个末端截面突变的固定式喇叭状导引对接口组成的开放式框架结构。为了提高笼式回收装置的回收成功率，通常要求喇叭状导引口末端截面面积尽可能大，综合考虑实用性、适配性和回收成功率，一般为前端存储舱截面面积的4-6倍。这种末端截面突变的喇叭状导引口也给笼式回收装置在大型载人潜水器或其他母运载器上应用带了不可避免的问题：

2、1)喇叭状对接口末端截面面积越大，回收成功率越高。为了提高auv回收成功率，喇叭状导引口的截面面积应尽可能远大于前端存储舱的截面面积和auv的截面面积。为了在大型载人潜水器或其他母运载器上搭载应用，则要求喇叭状导引口的末端截面面积尽可能小，最好和前端回收舱的截面尺寸保持一致。对接口太小，回收成功率低；对接口太大，在母潜水器上搭载应用时布置困难，且增大了隐藏式布置在母潜水器线型内的困难，消耗了母潜水器有限的空间资源。

3、2)固定式喇叭状对接口仅在auv回收时使用，其余大部分时间均不适用。对接口向外突出，截面突变，回收装置的前后端截面形状存在较大突变，整体水动力性能欠佳。在整个作业周期内，一直对自身和母潜水器的水动力性能产生不良影响；

4、3)固定式喇叭状对接导引口末端截面面积固定，在非常良好工况下的对接成功率相对较高；工况稍微复杂，auv对接回收成功率均难以保证，并已经在工程应用中得到验证。

5、针对现有笼式回收装置中固定式喇叭状导引口存在的问题，本发明提出一种可折叠喇叭口装置。通过周向布置的长条形折叠板打开，形成末端截面比较大的喇叭状导引口，用于auv的回收；通过折叠板不同角度的开合，实现喇叭状导引口末端截面面积的调节；通过折叠板的折叠存储，实现喇叭口在回收装置上的隐藏存储，保证回收装置前后截面一致性。本发明具有如下优点：

6、1)本发明消除了传统固定式喇叭状导引口的截面突变问题，缩小了回收装置的周向尺寸，有利于回收装置在母潜水器搭载的优化布置，尤其是隐藏在线型内的优化布置，有效提升了母潜水器的空间利用效率。

7、2)仅在auv回收期间折叠板向外突出，其余绝大部分时间内，如auv携带期间、auv探测作业等，叠板均折叠在回收装置上，回收装置大部分时间内前后截面基本一致，减少长度方向的截面突变，降低了搭载回收装置对母潜水器水动力性能的影响，减少由于搭载auv及回收装置引起的母潜水器性能消耗。

8、3)折叠板开合形成的喇叭口的末端截面面积可调节，能够适应各种复杂的对接工况和环境，有助于提升各种工况下的对接回收成功率。

技术实现思路

1、本技术人针对上述现有auv笼罩式固定回收装置中固定式喇叭状导引对接口存在的问题，提供一种结构合理的auv水下回收装置的折叠喇叭口导引装置及操作方法从而可以方便的完成auv的水下回收工作，采用可折叠式结构，整体操作方便，工作可靠性好，回收成功率高。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种auv水下回收装置的折叠喇叭口导引装置，包括叠板结构、滑环、连杆、直线运动机构、叠板舱、防撞环和auv存储舱，auv存储舱通过前舱结构和后舱结构组成，auv存储舱的回收端外部安装有叠板舱，位于auv存储舱和叠板舱之间设置有滑环，滑环的圆周方向安装有多个均匀分布的连杆，每个连杆的前端安装有叠板结构，打开时，整圈的叠板结构在auv存储舱的回收端呈喇叭状，与auv对接回收，闭合时，叠板结构折叠隐藏在叠板舱内，防撞环设置在auv存储舱回收口位置；

4、滑环的结构为：包括滑环结构、滑环滑座、连杆连轴、驱动杆连轴和滑座导轨，滑环结构为圆环状结构件，并通过滑环滑座连接布置在前舱结构外部结构的滑座导轨上，滑环结构的一端设置有多个连杆连轴，连杆连轴处铰接连杆，连杆铰接叠板结构，连接滑环结构的另一端设置有多个驱动杆连轴，驱动杆连轴连接控制滑环结构滑动的直线运动机构；

5、叠板结构的结构为：包括围成一圈的多个折叠板，以及固定在前舱结构外部的叠板基座，所述叠板基座与折叠板铰接，同时折叠板上表面设置有连杆基座，连杆基座通过销轴与连杆连接；

6、直线运动机构的结构为：包括固定在前舱结构外部的驱动装置，驱动装置的输出端连接驱动杆，驱动杆与驱动杆连轴连接，驱动滑环沿着回收装置轴线方向直线运动；

7、叠板舱的结构为：包括舱体结构、限位板、叠板孔和弹片，舱体结构固定套装在前舱结构外部，舱体结构上按照叠板结构的布置位置和数量开设相应的叠板孔，用于贮存闭合的折叠板，限位板布置在每个叠板孔一侧的舱体结构内环面上，用于支撑和限位闭合的叠板结构；靠近限位板一端的叠板孔的两侧设置弹片，用于压紧闭合到折叠孔内的叠板结构。

8、作为上述技术方案的进一步改进：

9、每块折叠板呈长条形片状板材结构。

10、防撞环为圆环型的橡胶构件或采用弹性变形特征大的构件，防撞环的内环直径大于或等于前舱结构内环直径。

11、舱体结构为一体式结构，舱体结构采用圆筒形结构，并在圆筒本体的外表表面均匀间隔分布有与折叠板互相配合的叠板孔，方便在闭合时，折叠板折叠隐藏在叠板孔内部，此时舱体结构形成一个完整的圆筒形结构。

12、连杆两端均为铰链连接形式。

13、连杆用于将滑环的直线运动传递到叠板结构，并转化为折叠板绕叠板基座的转动。

14、折叠板的转动角度是0-180度。

15、滑座导轨采用“┗┛”结构，并在前舱结构的外圆周面均布有三个以上。

16、一种水下回收装置的可折叠喇叭状对接导引装置的操作方法，包括如下操作步骤：

17、第一步：在auv准备回收之前，周向均布的驱动装置驱动驱动杆沿着回收装置的轴线方向直线运动，驱动杆驱动滑环向防撞环的方向运动；滑环滑座沿着滑座导轨运动，保证滑环结构沿着前舱结构的中心轴线作直线运动；

18、第二步：滑环驱使铰链连接到连杆转轴上的连杆作同向运动，连杆的运动带动折叠板绕叠板基座发生转动；回收环境良好，多个折叠板同时转动120°～135°，形成一个末端截面面积远大于回收装置和auv截面面积的喇叭状对接导引口；回收工况较恶劣，多个折叠板同时转动90°～120°，形成一个末端截面面积更大的喇叭状导引口；

19、第三步：喇叭状对接导引口形成后，可导引auv从折叠板末端开口进入回收装置；当auv接近导引口时，通过回收装置上设置的声纳或视频反馈auv首部与导引口截面的相对位置；若auv首部在喇叭状导引口截面内，继续下一步；若不在截面内，再次操作第一步和第二步，进一步增大导引口面积，直到导引口覆盖auv首部；其中折叠板转动90°时，导引口截面面积最大；

20、第四步：auv进入导引口后，继续进行第一步和第二步操作，折叠板绕叠板基座继续转动，折叠板末端形成的导引口缩小，并挤压auv首部，迫使auv向回收装置轴线处移动，并最终完成auv回收；

21、第五步：auv回收完成后，直线运动机构反向运动，带动滑环和连接杆反向运动，连接杆带动折叠板绕叠板基座反向转动，并最终闭合到叠板孔内，折叠板的自由端由限位板进行限位和支撑，并由叠板孔两侧弹片将折叠板压紧。

22、本发明的有益效果如下：

23、本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过折叠板打开，形成喇叭状导引对接口，用于auv的回收，通过不同角度的开合，实现导引对接面面积的调节，可适应不同工况下的auv水下回收，通过折叠板的折叠，实现喇叭口在回收装置上的隐藏存储，消除传统回收装置的截面突变，便于回收装置在母潜水器的整体布置，尤其是隐藏式布置，并减弱或消除导引对接口截面突变对自身和母潜水器的水动力性能的影响。

24、同时，本发明还具备如下优点：

25、1)本发明消除了传统固定式喇叭状导引对接口的截面突变，缩小了回收装置的周向尺寸和周向尺寸，有利于回收装置在母潜水器搭载的优化布置，尤其是隐藏在线型内的优化布置，有效提升了母潜水器的空间利用效率。

26、2)除了auv回收期间，折叠板向外突出，存在截面突变，其余绝大部分时间内，如auv携带期间、auv探测作业等，折叠板均折叠在回收装置上，使回收装置保持前后截面基本一致的状态，减少了回收装置沿长度方向的截面突变，降低了搭载回收装置对母潜水器水动力性能的影响，减少由于搭载auv及回收装置引起的母潜水器性能消耗。

27、3)折叠板开合形成的喇叭状导引对接口的末端面积可调节，能够适应各种复杂的对接工况和环境，有助于提升各种工况和环境下的auv对接成回收功率。