一种模拟海流作用的对接试验装置及其试验方法

本发明属于水下对接，具体地说是一种模拟海流作用的对接试验装置及其试验方法。

背景技术：

1、auv（自主水下机器人）作为探索海洋空间的有力工具，发挥着越来越大的作用。在民用领域，可用于铺设管道、海底考察、数据收集、钻井支援、海底施工、水下设备维护与维修等；在军用领域，则可用于地形侦查、情报搜集、援潜救生等。

2、auv由于自身携带的能源有限，作业时间和作业半径受到限制。解决方式主要有两种：一是浮出水面，通过水面支持平台或返回岸基基地进行能源补充和数据交换；但都需要消耗大量的能源和时间，且作业的连续性也将会被打断。二是通过与水下对接装置连接，实现能源补充和数据的交换。从经济性和综合效益方面来看，第二种方案更合理。

3、现有国内外众多的水下对接装置中，其中最常见的有捕捉式、导向式、座落式三种。其中导向式是应用最广泛的一类，国内对接装置绝大多数都采用此形式。导向式对接装置主要缺点为：对接成功率受海流影响较大。解决方案有两种：一是增加转向装置，调节导向罩开口方向；二是将对接装置设计呈悬浮状态，可在海流作用下旋转至迎流状态。相比而言，方案二省去了转向装置，结构更加简单。

技术实现思路

1、为了研究海流对悬浮对接装置的作用，为悬浮式对接装置设计提供依据，本发明的目的在于提供一种模拟海流作用的对接试验装置及其试验方法。本发明可模拟不同流速、不同方向海流对对接试验装置的影响及对接试验装置调整到迎流状态的时间。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、本发明的对接试验装置包括惯组、浮筒、垂直翼板、牵引摆动架、主框架、水平翼板、导向罩及蒙皮，其中主框架内部分别设有电子舱及浮筒，所述浮筒前后两端的主框架内各布置有一台惯组，位于前端的所述惯组通过水密电缆与电子舱连接，所述主框架外罩有蒙皮；所述牵引摆动架转动连接于主框架的前端，所述导向罩与主框架的后端相连，所述垂直翼板与水平翼板呈“十”字形布置在主框架上，且所述垂直翼板及水平翼板的高度能够调节。

4、其中：所述垂直翼板及水平翼板的高度调节通过增减小幅翼板的数量实现，即所述垂直翼板及水平翼板的一侧分别与主框架固接，所述垂直翼板及水平翼板的另一侧沿高度方向连接不同数量的小幅翼板，进而实现所述垂直翼板及水平翼板的高度调节。

5、所述对接试验装置的初始角度及拖曳速度通过惯组检测并内记，所述水密电缆在试验结束后下载惯组记录的对接试验装置的初始角度及拖曳速度。

6、所述牵引摆动架呈“u”形，所述“u”形开口端的两侧分别通过转轴与主框架转动连接。

7、本发明模拟海流作用的对接试验装置的试验方法为：将所述对接试验装置中的牵引摆动架通过工装连接至水池拖曳行车，然后在水池中利用所述水池拖曳行车拖曳对接试验装置，即可模拟对接试验装置受到海流作用的动态特性；在试验过程中，改变所述水池拖曳行车的拖曳速度和对接试验装置与水池拖曳行车拖曳方向初始角度，模拟不同方向、不同流速海流对所述对接试验装置的作用，通过调整所述垂直翼板和水平翼板的高度，验证翼板高度与对接试验装置恢复至迎流状态时间，为悬浮式对接装置设计提供依据。

8、本发明的优点与积极效果为：

9、1．本发明可以验证不同流速、不同角度海流作用下接驳节点响应状态，为接驳节点设计与优化提供技术依据。

10、2．本发明设计符合通用化与模块化要求，结构简单。

技术特征：

1.一种模拟海流作用的对接试验装置，其特征在于：包括惯组（1）、浮筒（3）、垂直翼板（4）、牵引摆动架（5）、主框架（6）、水平翼板（7）、导向罩（8）及蒙皮（9），其中主框架（6）内部分别设有电子舱（2）及浮筒（3），所述浮筒（3）前后两端的主框架（6）内各布置有一台惯组（1），位于前端的所述惯组（1）通过水密电缆与电子舱（2）连接，所述主框架（6）外罩有蒙皮（9）；所述牵引摆动架（5）转动连接于主框架（6）的前端，所述导向罩（8）与主框架（6）的后端相连，所述垂直翼板（4）与水平翼板（7）呈“十”字形布置在主框架（6）上，且所述垂直翼板（4）及水平翼板（7）的高度能够调节。

2.根据权利要求1所述模拟海流作用的对接试验装置，其特征在于：所述垂直翼板（4）及水平翼板（7）的高度调节通过增减小幅翼板（10）的数量实现，即所述垂直翼板（4）及水平翼板（7）的一侧分别与主框架（6）固接，所述垂直翼板（4）及水平翼板（7）的另一侧沿高度方向连接不同数量的小幅翼板（10），进而实现所述垂直翼板（4）及水平翼板（7）的高度调节。

3.根据权利要求1所述模拟海流作用的对接试验装置，其特征在于：所述对接试验装置的初始角度及拖曳速度通过惯组（1）检测并内记，所述水密电缆在试验结束后下载惯组（1）记录的对接试验装置的初始角度及拖曳速度。

4.根据权利要求1所述模拟海流作用的对接试验装置，其特征在于：所述牵引摆动架（5）呈“u”形，所述“u”形开口端的两侧分别通过转轴与主框架（6）转动连接。

5.一种根据权利要求1至4任一权利要求所述模拟海流作用的对接试验装置的试验方法，其特征在于：将所述对接试验装置中的牵引摆动架（5）通过工装连接至水池拖曳行车，然后在水池中利用所述水池拖曳行车拖曳对接试验装置，即可模拟对接试验装置受到海流作用的动态特性；在试验过程中，改变所述水池拖曳行车的拖曳速度和对接试验装置与水池拖曳行车拖曳方向初始角度，模拟不同方向、不同流速海流对所述对接试验装置的作用，通过调整所述垂直翼板（4）和水平翼板（7）的高度，验证翼板高度与对接试验装置恢复至迎流状态时间，为悬浮式对接装置设计提供依据。

技术总结本发明属于水下对接技术领域，具体地说是一种模拟海流作用的对接试验装置及其试验方法，主框架内部分别设有电子舱及浮筒，浮筒前后两端的主框架内各布置有一台惯组，位于前端的惯组通过水密电缆与电子舱连接，主框架外罩有蒙皮；牵引摆动架转动连接于主框架的前端，导向罩与主框架的后端相连，垂直翼板与水平翼板呈“十”字形布置在主框架上，且垂直翼板及水平翼板的高度能够调节。本发明的对接试验装置通过工装连接至水池拖曳行车，改变水池拖曳行车拖曳速度即可模拟出对接试验装置受到海流作用的动态特性。试验结果表明，本发明能够验证对接装置在海流作用下的动态特性，为悬浮式对接装置设计与优化提供依据。技术研发人员：吕振,郑荣,徐晗,谭桦,于洲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：2024/9/26