一种用于水下无人机航行器的悬浮对接装置

本发明涉及水下航行器对接，特别涉及一种用于水下无人机航行器的悬浮对接装置。

背景技术：

1、水下无人机航行器是探索海洋的重要装备，但目前水下航行器的航程及工作时间有限，成为扩展其应用范围的主要限制因素。为了能够增加航程及工作时间，水下航行器在水下完成能源补充及信息交互成为一个新兴的发展方向。受水下航行器的能力限制，对接装置必须与海底保持一定的高度，传统对接装置使用支架垫高的方式来实现增加对接装装置高度的方法，体积及重量较大，造成对接装置运输及布放比较困难。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用于水下无人机航行器的悬浮对接装置，以解决传统对接装置使用支架垫高的方式来实现增加对接装装置高度的方法，体积及重量较大，造成对接装置运输及布放比较困难的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供一种用于水下无人机航行器的悬浮对接装置，包括着陆装置、导向装置及夹持装置，其中导向装置可沿竖直方向滑动地设置于着陆装置内，夹持装置设置于导向装置上、且通过卷扬机构与着陆装置连接，夹持装置用于水下无人航行器的夹紧和释放，卷扬机构用于夹持装置的布放和回收。

4、所述着陆装置包括着陆框架、侧导轨及预紧装置，其中预紧装置设置于着陆框架的底部，用于与所述卷扬机构连接，侧导轨设置于着陆框架的内部相对两侧，侧导轨用于与所述导向装置滑动连接；着陆框架的上部和底部分别设有用于限定所述导向装置行程的上限位和下限位。

5、所述预紧装置包括固定架、导杆、弹簧及导套，其中固定架设置于所述着陆框架的底部，固定架的顶部设有导套，导杆与导套滑动配合，导杆的下端设有限位轴肩，导杆的上端与所述卷扬机构连接，弹簧套设于导杆的上，且弹簧的两端分别与固定架和导杆下端的限位轴肩抵接。

6、所述着陆框架为梯形结构。

7、所述导向装置包括导向轮支架、回收罩支架、浮力材ⅰ、导向框架、回收罩、导向轮及限位块，其中导向框架的一相对两侧均设有两个导向轮支架及位于两个导向轮支架之间的限位块，各导向轮支架上均设有导向轮；导向框架的另一相对两侧均设有两个回收罩支架，各回收罩支架上均设有回收罩，回收罩用于与所述夹持装置定位连接；浮力材ⅰ设置于导向框架上。

8、所述夹持装置包括浮力材ⅱ、前端引导机构、回收杆、控制舱、压载、夹持框架、导引块、无线通信锁紧器及推进器，其中导引块沿前后方向设置于夹持框架的中部位置，限位块设置于导引块的后端；前端引导机构和推进器分别设置于导引块的前、后部，推进器用于调整所述夹持装置的方向；控制舱、压载和无线通信锁紧器均设置于夹持框架的底部，无线通信锁紧器用于锁紧进入导引块内的水下无人航行器并与水下无人航行器进行通信；浮力材ⅱ和回收杆分别设置于夹持框架的顶部和底部，回收杆用于与所述导向装置定位连接。

9、所述导引块上设有无线充电装置，无线充电装置用于为水下无人航行器进行水下充电；所述浮力材ⅱ的顶部设有超短单元，超短单元用于为水下无人航行器提供对接装置的方向及距离。

10、所述无线通信锁紧器包括天线转接件、天线保护罩、无线通信天线及电动推杆，其中电动推杆设置于所述夹持框架的底部，电动推杆的输出端通过天线转接件与无线通信天线连接，天线保护罩罩设于无线通信天线的外侧；电动推杆驱动无线通信天线上下移动，天线保护罩上升进入水下无人航行器底部锥形槽内，完成水下无人航行器的锁定，且通过无线通信天线与水下无人航行器进行通信。

11、所述前端引导机构包括导引罩和导引灯，其中导引罩为喇叭结构，且后端与所述导引块连接，导引罩上沿周向设有多个导引灯。

12、所述卷扬机构包括钢丝绳导向架、绞车及钢丝绳，其中钢丝绳导向架和绞车均设置于所述夹持框架的底部，钢丝绳缠绕于绞车上，且伸缩端经过钢丝绳导向架后与所述着陆装置的底部连接。

13、本发明具有以下优点及有益效果：

14、1、本发明使用绞车收放夹持装置的方式实现悬浮对接功能，具有体积和重量小、对接高度可调节的优点；

15、2、本发明通过在夹持装置安装推进器方式调节夹持装置方向，具有交接范围大、调节方法灵活的特点。

技术特征：

1.一种用于水下无人机航行器的悬浮对接装置，其特征在于，包括着陆装置(2)、导向装置(3)及夹持装置(4)，其中导向装置(3)可沿竖直方向滑动地设置于着陆装置(2)内，夹持装置(4)设置于导向装置(3)上、且通过卷扬机构与着陆装置(2)连接，夹持装置(4)用于水下无人航行器(1)的夹紧和释放，卷扬机构用于夹持装置(4)的布放和回收。

2.根据权利要求1所述的用于水下无人机航行器的悬浮对接装置，其特征在于，所述着陆装置(2)包括着陆框架(2.1)、侧导轨(2.2)及预紧装置(2.3)，其中预紧装置(2.3)设置于着陆框架(2.1)的底部，用于与所述卷扬机构连接，侧导轨(2.2)设置于着陆框架(2.1)的内部相对两侧，侧导轨(2.2)用于与所述导向装置(3)滑动连接；着陆框架(2.1)的上部和底部分别设有用于限定所述导向装置(3)行程的上限位(2.5)和下限位(2.4)。

3.根据权利要求2所述的用于水下无人机航行器的悬浮对接装置，其特征在于，所述预紧装置(2.3)包括固定架(2.6)、导杆(2.7)、弹簧(2.8)及导套(2.9)，其中固定架(2.6)设置于所述着陆框架(2.1)的底部，固定架(2.6)的顶部设有导套(2.9)，导杆(2.7)与导套(2.9)滑动配合，导杆(2.7)的下端设有限位轴肩，导杆(2.7)的上端与所述卷扬机构连接，弹簧(2.8)套设于导杆(2.7)的上，且弹簧(2.8)的两端分别与固定架(2.6)和导杆(2.7)下端的限位轴肩抵接。

4.根据权利要求2所述的用于水下无人机航行器的悬浮对接装置，其特征在于，所述着陆框架(2.1)为梯形结构。

5.根据权利要求1所述的用于水下无人机航行器的悬浮对接装置，其特征在于，所述导向装置(3)包括导向轮支架(3.1)、回收罩支架(3.2)、浮力材ⅰ(3.3)、导向框架(3.4)、回收罩(3.5)、导向轮(3.7)及限位块(3.8)，其中导向框架(3.4)的一相对两侧均设有两个导向轮支架(3.1)及位于两个导向轮支架(3.1)之间的限位块(3.8)，各导向轮支架(3.1)上均设有导向轮(3.7)；导向框架(3.4)的另一相对两侧均设有两个回收罩支架(3.2)，各回收罩支架(3.2)上均设有回收罩(3.5)，回收罩(3.5)用于与所述夹持装置(4)定位连接；浮力材ⅰ(3.3)设置于导向框架(3.4)上。

6.根据权利要求1所述的用于水下无人机航行器的悬浮对接装置，其特征在于，所述夹持装置(4)包括浮力材ⅱ(4.2)、前端引导机构、回收杆(4.5)、控制舱(4.6)、压载(4.7)、夹持框架(4.10)、导引块(4.12)、无线通信锁紧器(4.11)及推进器(4.14)，其中导引块(4.12)沿前后方向设置于夹持框架(4.10)的中部位置，限位块(4.13)设置于导引块(4.12)的后端；前端引导机构和推进器(4.14)分别设置于导引块(4.12)的前、后部，推进器(4.14)用于调整所述夹持装置(4)的方向；控制舱(4.6)、压载(4.7)和无线通信锁紧器(4.11)均设置于夹持框架(4.10)的底部，无线通信锁紧器(4.11)用于锁紧进入导引块(4.12)内的水下无人航行器(1)并与水下无人航行器(1)进行通信；浮力材ⅱ(4.2)和回收杆(4.5)分别设置于夹持框架(4.10)的顶部和底部，回收杆(4.5)用于与所述导向装置(3)定位连接。

7.根据权利要求6所述的用于水下无人机航行器的悬浮对接装置，其特征在于，所述导引块(4.12)上设有无线充电装置(4.15)，无线充电装置(4.15)用于为水下无人航行器(1)进行水下充电；所述浮力材ⅱ(4.2)的顶部设有超短单元(4.1)，超短单元(4.1)用于为水下无人航行器(1)提供对接装置的方向及距离。

8.根据权利要求6所述的用于水下无人机航行器的悬浮对接装置，其特征在于，所述无线通信锁紧器(4.11)包括天线转接件(4.16)、天线保护罩(4.17)、无线通信天线(4.18)及电动推杆(4.19)，其中电动推杆(4.19)设置于所述夹持框架(4.10)的底部，电动推杆(4.19)的输出端通过天线转接件(4.16)与无线通信天线(4.18)连接，天线保护罩(4.17)罩设于无线通信天线(4.18)的外侧；电动推杆(4.19)驱动无线通信天线(4.18)上下移动，天线保护罩(4.17)上升进入水下无人航行器(1)底部锥形槽内，完成水下无人航行器(1)的锁定，且通过无线通信天线(4.18)与水下无人航行器(1)进行通信。

9.根据权利要求6所述的用于水下无人机航行器的悬浮对接装置，其特征在于，所述前端引导机构包括导引罩(4.4)和导引灯(4.3)，其中导引罩(4.4)为喇叭结构，且后端与所述导引块(4.12)连接，导引罩(4.4)上沿周向设有多个导引灯(4.3)。

10.根据权利要求6所述的用于水下无人机航行器的悬浮对接装置，其特征在于，所述卷扬机构包括钢丝绳导向架(4.8)、绞车(4.9)及钢丝绳，其中钢丝绳导向架(4.8)和绞车(4.9)均设置于所述夹持框架(4.10)的底部，钢丝绳缠绕于绞车(4.9)上，且伸缩端经过钢丝绳导向架(4.8)后与所述着陆装置(2)的底部连接。

技术总结本发明涉及水下航行器对接技术领域，特别涉及一种用于水下无人机航行器的悬浮对接装置。包括着陆装置、导向装置及夹持装置，其中导向装置可沿竖直方向滑动地设置于着陆装置内，夹持装置设置于导向装置上、且通过卷扬机构与着陆装置连接，夹持装置用于水下无人航行器的夹紧和释放，卷扬机构用于夹持装置的布放和回收。本发明具有体积和重量小、对接高度可调节、交接范围大、调节方法灵活的优点。技术研发人员：曹钧凯,谷海涛,王子庆,汤哲,孟令帅受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/2