一种用于水下滑翔机的回收装置

技术领域

本发明涉及水下声学工程技术领域，具体涉及一种用于水下滑翔机的回收装置。

背景技术

水下滑翔机(以下简称“滑翔机”)是一种新型的水下机器人，其具有能源消耗小、效率高、续航力大、制造成本和维护费用低、可重复使用、并可大量投放等特点，满足了长时间、大范围海洋探索的需要。

滑翔机工作完成后没有动力，无法自行返回。现有的滑翔机回收方式一般采用人工手动打捞回收，但是人工打捞回收操作对作业环境的要求很高，同时还需要多人作业才可完成，对于远海且风浪较大情况则很难实现有效回收。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明专利设计了一种用于水下滑翔机的回收装置，以解决现有滑翔机回收操作麻烦，受海况影响严重的问题。

本发明所采用的技术方案是：所述回收装置包括支撑框架、升降机构、倾角调节机构、伸缩锁紧机构和导向口，所述支撑框架的上部通过倾角调节机构连接在升降机构的升降滑道上，由升降机构带动支撑框架升降移动，所述倾角调节机构能对支撑框架的倾斜角度进行调节，所述导向口和伸缩锁紧机构安装在支撑框架的下侧，随安装框架一体移动，所述导向口呈喇叭口状用于收放水下滑翔机，所述伸缩锁紧机构用于夹持固定位于导向口中的水下滑翔机。

进一步的，所述升降机构由一对升降滑道、电机、减速机和滑台组成，所述升降滑道采用耐海水腐蚀的不锈钢材料和非金属材料制作而成，包括导杆、丝杆和轴承支座，丝杆的两端分别通过轴承支座固定，所述电机和减速机安装在升降滑道的顶端，输出端与丝杆连接，所述滑台包括安装底板、一个丝母、4个滑母，所述丝母通过丝母转接件固定在安装底板中部，4个滑母均布在丝母的四角处，所述丝母螺纹连接在丝杆上，所述滑母与导杆滑动连接。

进一步的，所述倾角调节机构包括电机组件、齿轮传动机构和安装结构，所述安装结构包括两端的滑道安装板、中间的支撑连接板及两轴套安装板等组成，两端的滑道安装板分别与升降机构两侧的滑台的安装底板连接固定，所述支撑连接板的两端分别连接在两侧的滑道安装板上，所述电机组件固定在支撑连接板的中部，两轴套安装板呈U型，分别安装在两端的滑道安装板上，所述齿轮传动机构包括连接轴和传动大齿轮，所述传动大齿轮固定在连接轴的中部，所述连接轴的两端分别与两侧的轴套安装板转动连接，所述电机组件的输出端连接有传动小齿轮，所述电机组件的传动小齿轮与齿轮传动机构的传动大齿轮啮合连接，所述支撑框架的上部安装固定在连接轴上。

进一步的，所述导向口分为同轴依次设置的三段，分别为首段、中段和尾段，三段之间彼此留有间隔空隙，三段分别连接固定在支撑框架上，所述伸缩锁紧机构的夹持端设置在导向口的三段之间的空隙处。

进一步的，所述导向口由圆管焊接成型，圆管的排布方向与航行方向一致，圆管之间的排列间距小于水下滑翔机前端声学部分的直径，所述导向口的首段呈喇叭口型，尾段的尾端开口，开口的直径大于滑翔机前端声学部分的直径，小于滑翔机前部的外径，导向口的表面整体包覆有一层橡胶。

进一步的，所述导向口的首段采用分瓣形式设计，上面为半圆的上半弧，下面为两个1/4圆弧，组装成大口直径2m，小口直径350mm的圆台体，所述上半弧的两端分别设置有滑轮，相对应的下面的两个1/4圆弧的两端分别设置有滑道，所述上半弧的中部设置有锁紧插销，两个1/4圆弧可通过滑轮向上滑动，并通过锁紧插销固定。

进一步的，所述导向口的中段和尾段分别为铰接的三瓣式结构，所述中段和尾段分别设置有电机组件、连杆机构、套筒和轴杆带动开合。

进一步的，所述回收装置配置有两套伸缩锁紧机构，所述伸缩锁紧机构主要由油缸升降机构及机械手组成，所述油缸升降机构采用电液驱动方式，选用防水电机，能在水下10m深使用，两伸缩锁紧机构的机械手分别设置在导向口的三段结构的两个间隙处。

进一步的，所述回收装置上还设置有水下摄像机。

相对于现有技术，本发明专利设计的一种用于水下滑翔机的回收装置的进步之处在于：在进行水下滑翔机回收时通过升降机构将导向口放到滑翔机的预定深度，通过倾角调节机构对导向口的朝向进行调整，尽量使导向口的轴向能够与滑翔机的航向相同，待滑翔机完全收入到导向口中后，使用伸缩锁紧机构夹紧滑翔机后，使用升降机构将其升上水面。整个回收过程可以通过水下摄像头进行实时监控，便于对导向口位置及时进行调整。回收装置可以通过双体无人遥控船进行安装，通过遥控控制遥控船前往滑翔机回收水域，应用更加的方便。

回收装置的导向口的三段均采用分瓣式结构，首段采用滑轮、滑道式开合，中段和尾段采用电动连杆式开合，导向口在进行滑翔机释放时打开操作方便，在导向口外包覆有橡胶缓冲层，可以有效的避免滑翔机回收过程中的冲撞损坏；升降机构的滑台设置一个丝母配合丝杆进行升降移动，同时设置了4个滑母辅助滑台移动，保证升降机构移动顺畅；倾角调节机构再导向口应用时可直接对导向口的俯仰角度进行调整，使其可以更好的引导滑翔机进入。

本发明公开的回收装置无需多人操作，人员需求数量少，在复杂海况下也能够完成对水下滑翔机的回收，满足各种海况下的应用需求。

附图说明

图1是用于水下滑翔机的回收装置的结构示意图。

图2是升降滑道的结构示意图。

图3是电机减速机的结构示意图。

图4是滑台的结构示意图。

图5是倾角调节结构的结构示意图。

图6是导向口的结构示意图。

图7是导向口的首段的结构示意图。

图8是导向口的首段的打开结构示意图。

图9是导向口的中段的结构示意图。

图10是导向口的中段的打开结构示意图。

图11是导向口的尾段的打开结构示意图

图12是伸缩锁紧机构的结构示意图。

图13是用于水下滑翔机的回收装置锁紧水下滑翔机时的示意图

图中，1支撑框架、2升降机构、3倾角调节机构、4伸缩锁紧机构、5导向口、6水下摄像机、7水下滑翔机、21升降滑道、22电机减速机、23滑台、24丝杆、25安装底板、26丝母、27滑母、28丝母连接件、31支撑连接板、32滑道安装板、33轴套安装板、34调节电机、35连接轴、36传动大齿轮、37传动小齿轮、41油缸升降机构、42机械手、51首段、52中段、53尾段、511上半弧、512滑轮、513滑道、54电机组件、55连杆机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，所描述的实施例仅仅是本发明创造一部分的实施例，而不是全部。基于本发明创造中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明创造保护的范围。

如图1-13所示，本发明专利设计了一种用于水下滑翔机的回收装置的一种实施例，本实施例中收装置包括支撑框架1、升降机构2、倾角调节机构3、伸缩锁紧机构4、导向口5和水下摄像机6。支撑框架1采用不锈钢板材一体焊接制成，考虑整个结构的稳定性和强度采用框架结构形式，在框架外面包裹橡胶材料以减小回收过程中滑翔机与框架发生意外碰撞损伤并防止滑翔机插入框架内。

支撑框架1的上部通过倾角调节机构3连接在升降机构2的升降滑道21上，由升降机构2带动支撑框架1升降移动，倾角调节机构3能对支撑框架1的倾斜角度进行调节。导向口5和伸缩锁紧机构4安装在支撑框架1的下侧，随安装框架一体移动。

升降机构2由一对升降滑道21、电机减速机22和滑台23组成，升降滑道采用耐海水腐蚀的不锈钢材料和非金属材料制作而成，由支撑底板、导杆、丝杆24和轴承支座等结构组成，丝杆24的两端分别通过轴承支座固定在支撑底板的上下两端，丝杆24的两侧分别平行设置有导杆。电机减速机22安装在升降滑道21的顶端，选用防水产品，可以在水下10m深使用，保证产品质量，电机减速机22的输出端与丝杆24连接。

滑台23是与升降滑道21配合使用完成升降功能的运动部件，选用耐海水材料和非金属润滑材料设计制作而成，具体由安装底板25、一个丝母26、4个滑母27组成。丝母26通过丝母转接件28固定在安装底板25的中部，4个滑母27均布在丝母26的四角处，丝母26螺纹连接在丝杆24上，滑母27与导杆滑动连接。丝杆24转动带动螺纹连接的丝母26上下移动，滑母27及滑杆保证滑台23上下移动顺畅，不卡顿。

倾角调节机构3包括调节电机34、齿轮传动机构和安装结构，安装结构包括两端的滑道安装板32、中间的支撑连接板31及两轴套安装板33等组成，采用不锈钢钢板加工制作成型，用螺栓进行安装连接。两端的滑道安装板32分别与升降机构2两侧的滑台23的安装底板25连接固定，支撑连接板31的两端分别连接在两侧的滑道安装板32上。

调节电机34选用防水电机，可以在水下10m深使用，能够保证产品质量。主要包括电机、刹车、编码器等部件。固定在支撑连接板31的中部。两轴套安装板33呈U型，分别安装在两端的滑道安装板32上。齿轮传动机构包括连接轴35和传动大齿轮36，均采用耐海水腐蚀材料制作，满足使用过程中的强度要求。传动大齿轮36固定在连接轴35的中部，连接轴35的两端分别与两侧的轴套安装板33转动连接。调节电机34的输出端连接有传动小齿轮36，调节电机34的传动小齿轮36与齿轮传动机构的传动大齿轮35啮合连接，由调节电机34带动连接轴35转动。支撑框架1的上部安装固定在连接轴35上，连接轴35转动带动支撑框架1的俯仰角度调整。

在高海况情况下，滑翔机会由于海浪作用上下起伏，这就会造成回收装置与滑翔机对接困难，同时滑翔机对接成功后如何导向进入回收装置并在回收装置中限位也是需要解决的问题，因此设计导向口的结构形式是完成回收装置与滑翔机的对接、导向及限位的关键。导向口5是回收滑翔机的直接部位，包括首段51、中段52和尾段53共三部分，。导向口5前端最大口直径为2m，可以有效在回收过程中覆盖滑翔机随海浪波动的范围；后端最小口直径为150mm，在滑翔机进入导向口后有效地对滑翔机进行限位，为锁紧提供有效地定位措施。导向口5采用喇叭型导向设计，分成三段设计，三段之间彼此留有间隙，由耐海水腐蚀的不锈钢圆管焊接成型，利用支撑框架1连接成一整体，便于滑翔机的回收。为减小导向口5对于移动平台航行的阻力，导向口5的圆管排布方向尽量与航行方向一致.。另外，在导向口5表面包覆橡胶，减小与滑翔机接触时的冲击力。

导向口5的首段51采用分瓣形式设计，上面为半圆型的上半弧511，下面两个1/4圆，组装成大口直径2m，小口直径350mm的圆台体，主要包括上半弧511、两个下圆弧、滑轮512、滑道513、锁紧插销等，主体采用不锈钢圆管通过焊接制作成喇叭口形状。相邻两圆管间距均保证不大于滑翔机前端声学部分直径，目的在于回收滑翔机时，保证滑翔机前端声学部分不会插入间隙内，导致不能进行回收工作。通过两下圆弧的向上滑动，使首段下半部分呈现敞开状态，为滑翔机回收后在母船进行下放打下技术实现基础。

上半弧511由不锈钢管通过焊接拼装组成，在其两端分别安装滑轮512结构，使下圆弧能够通过滑轮向上滑动，完成上滑的过程。上半弧511的上部还焊接用于连接支撑框架1的安装板，用于两者的安装使用，且在上部位置焊接有锁紧插销孔用于固定下圆弧。

导向口5的中段设计为大口直径350mm，小口直径250mm，使滑翔机通过首段51导向进入导向口5内后进一步导向进入中段52，能够完成对滑翔机的一个二次引导作用。中段52同样具有下部可打开设计，为铰接的三瓣式结构，用于方便滑翔机的下放操作。中段采用电控设计来完成侧圆弧的打开过程，包括电机组件54、连杆机构55、套筒、轴杆、电机安装板、上圆弧和下圆弧等部分组成，由电机组件54带动连杆机构55旋转，连杆机构55通过套筒和轴杆相对转动完成打开动作，通过在控制端预设的打开角度，完成控制每次打开动作的起始和停止位置。

尾段53设计为大口直径250mm，小口直径150mm，使滑翔机通过中段导向进入喇叭口内后进一步导向进入尾段，能够完成对滑翔机的一个三次引导作用。尾段53同样具有下部可打开设计，采用铰接的三瓣式结构，用于方便滑翔机的下放操作，同样由电机组件、连杆机构、套筒、轴杆、电机安装板、上圆弧和下圆弧等部分组成。尾段53与中段52采用相同的打开方式，即采用电控设计来完成下圆弧的打开过程。，由电机带动连杆机构旋转，连杆机构通过套筒和轴杆相对转动完成打开动作，通过在控制端预设的打开角度，完成控制每次打开动作的起始和停止位置。尾段小口直径设计为150mm，目的是为了对滑翔机回收后进行机械位置限定作用。

回收装置配置两套伸缩锁紧机构4，主要用于滑翔机回收到回收装置预定位置后对滑翔机进行固定锁紧，完成滑翔机在甲板上布放和提起时的抓取及升降工作。设计两套锁紧机构安装在回收装置上，目的是夹紧滑翔机两点位置，在安放滑翔机至托架时受力更均匀可靠。同时移动平台携带滑翔机被回收至母船后，通过导向口5下半部分打开和伸缩锁紧机构4结合，可实现自动将滑翔机布放到基座上，实现后续与无人智能无缝衔接。伸缩锁紧机构4主要由油缸升降机构41及机械手42组成。

油缸升降机构41采用电液驱动方式，由小型水下电机、油箱、齿轮泵阀体组件和油缸组成。电机和减速机选用防水电机，可以在水下10m深使用，主要包括电机、刹车、减速机、编码器等。内部设计有过流、过载、过热保护、液压油缸双向自锁，无需其他液压元器件，直接供电使用。机械手42采用连杆机构形式，动力由电机驱动丝杠滑轨提供直线驱动力。机械手各部分均采用耐腐蚀材料加工制作，满足在海洋环境中的需求。

水下摄像机6用于观察滑翔机在回收全过程其所处的位置信息，滑翔机被收入导向口5后，通过移动平台始终向前的航行惯性来保持滑翔机一直处于尾段限位位置，同时通过水下摄像机6观察滑翔机的可锁紧位置是否已经达到并具备锁紧条件，如具备条件控制锁紧机械手42完成对滑翔机的锁紧。

上述内容仅为本发明创造的较佳实施例而已，不能以此限定本发明创造的实施范围，即凡是依本发明创造权利要求及发明创造说明内容所做出的简单的等效变化与修饰，皆仍属于本发明创造涵盖的范围。