一种基于曲面柔性导向与双冗余自锁的船艇收放系统

技术领域

本发明属于船艇自动布放回收技术领域，更具体地，涉及一种基于曲面柔性导向与双冗余自锁的船艇收放系统。

背景技术

船艇收放是将有人/无人船艇快速、安全地部署到水面并高效、可靠地回收到母船的作业过程，收放技术是母船协同船艇完成任务的重要基础技术。从船艇收放技术发展现状来看，收放技术主要形式包括舷侧吊放式收放、艉滑道式收放和船体坞舱式收放。相比舷侧吊放式收放形式，后两种形式均需要在特定船型部属或对船体艉部型线约束较强，并且收放装置通常需要依赖于额外加装的机电系统完成出入滑道、挂钩上锁、脱扣解锁等必要动作。据调研，舷侧吊放式收放是目前应用最广泛的形式之一，可分为单吊点和双吊点式收放装置，适合于各种水面舰艇、民用船舶和其他特种船舶的舷侧部属应用，对船体结构及型线设计约束低。吊放式收放装置通常是由浮力材填充的刚性框架式回收结构实现，通过舷侧吊臂将船艇布放到水面或从水中回收至船上。通常吊放式收放装置主要由与收放船艇共形的刚性框架结构组成，尽管结构简单可靠，但却面临对接操纵精度要求高、解挂钩依赖手动操纵等弊端。受限于舷外吊放形式等对起吊能力、电液供给能力等多方面的制约，舷侧部属的吊放式收放装置往往难以加装常用于艉滑道式收放装置和船体坞舱式收放装置中的机电系统来辅助完成对接导向、解挂钩等关键动作。由此，在不依赖额外机电系统的辅助操纵下，现有的刚性框架式吊放回收机构在实际应用中面临回收导引操纵精度要求高、船艇易与刚性框架发生硬碰硬接触碰撞、解挂钩依赖手动操作等突出问题，难以适应复杂多变海况环境下船艇安全高效布放回收的技术需求。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于曲面柔性导向与双冗余自锁的船艇收放系统，旨在解决现有的刚性框架式吊放回收机构在实际应用中面临回收导引操纵精度要求高、船艇易与刚性框架发生硬碰硬接触碰撞、解挂钩依赖手动操作等突出问题，难以适应复杂多变海况环境下船艇安全高效布放回收的技术需求。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于曲面柔性导向与双冗余自锁的船艇收放系统，包括：主体支撑框架、曲面导引板、防脱落连杆滑块组件和自锁装置；

主体支撑框架为船形镂空框架，艉部开放式入口用于船艇驶入，两侧设有竖直护栏；

在竖直护栏内侧设有两个曲面导引板，两曲面导引板之间的空间为船艇收放区域；

曲面导引板与竖直护栏之间采用弹簧的铰链连接；

防脱落连杆滑块组件安装于主体支撑框架的底部，绕主体支撑框架底部转轴转动，用于防止船艇从尾端滑出收放区域；

自锁装置安装于船艇的前端，配合两侧曲面导引板用于锁定船艇纵向位置。

进一步优选地，两曲面导引板呈S形，左侧曲面导引板与右侧曲面导引板为镜像对称关系；曲面导引板后端向两侧扩张弯曲形成开放式入口，前端向两侧折弯，当回收船艇前曲面导引板完全收拢时前端闭合。

进一步优选地，防脱落连杆滑块组件包括：驱动杆、连接件和联动杆；主体支撑框架容置槽底部设置有转轴，驱动杆通过转轴自由转动，驱动杆前段向上凸起弯曲；连接件连接驱动杆和联动杆；连接件包括套筒和短杆；套筒沿驱动杆滑动，短杆穿过联动杆末端圆管自由活动，联动杆穿过固定于容置槽艉部的两个套筒上下滑动。

进一步优选地，自锁装置安装在船艇前端，呈箭头形状，三个顶点分别安装一个滑轮，当船艇驶入收放区域后，沿曲面导引板滑动；其中，自锁装置箭头部分穿过曲面导引板前端后被曲面导引板挡住不向后滑出。

进一步优选地，船艇收放系统还包括减摇支撑板，减摇支撑板固定在主体支撑框架底部，对称安装于主体支撑框架的重心位置两侧，用于减摇和岸上支撑。

进一步优选地，主体支撑框架由多根杆件连接而成，底部呈V形，与船艇底部外形相似，两侧杆件竖直安装作为护栏，顶部有三根弧形杆件，弧形杆件用于吊装运输。

进一步优选地，当船艇未进入船艇收放区域时，曲面导引板尾端完全张开，前端闭合，铰链的弹簧处于松弛状态，防脱落连杆滑块组件尾端受重力作用自然下落，驱动杆前端凸起部分上翘；

当船艇进入船艇收放区域的过程中，船艇前端顶开曲面导引板，并船艇受曲面导引板弹簧轴力作用被引导至主体支撑框架的中间，撑开曲面导引板并减速；

当船艇回收完成后，两侧曲面导引板被船艇顶开，前端张开，曲面导引板上弹簧处于收紧状态，防脱落连杆滑块组件的驱动杆前端被船艇下压，弯曲部分自动搭在容置槽底部一横栏上；联动杆被驱动杆抬起，自动装置位于曲面导引板前方，与曲面导引板配合锁定船艇前后方向位置。

进一步优选地，船艇从收放系统开始释放脱落时，水线上移，船艇相对收放系统上浮移动，艇端自锁装置脱离曲面导引板前端，底部防脱落连杆滑块组件由于重力影响联动杆下落，驱动杆前端抬升，船艇退后脱离自锁装置。

进一步优选地，主体支撑框架的容置槽的斜杆，静水工况下垂直于纵向龙骨；动态收放系统被拖拽运动时，容置槽底部斜杆设为三角形由纵向龙骨向两侧向后倾斜引流。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下

有益效果：

本发明提供了一种基于曲面柔性导向与双冗余自锁的船艇收放系统，主体支撑框架为船形镂空框架，适合底部V形的船艇类型，包括无人艇与有人艇，应用范围广阔，适应性强；收放系统中设置有曲面导引板，导引板完全张开时形成较开阔的开放式入口，从收放系统侧降低对船艇的引导、操控精度需求和人力参与需求，提高回收成功率；曲面导引板与竖直护栏之间采用弹簧的铰链连接，利用弹簧的弹力对船艇与曲面导引版接触时进行缓冲、引导、降速，避免了传统布放回收机构与船艇接触时硬碰硬的缺陷，从而有效保护船艇；设置有防脱落连杆滑块组件以及自锁装置，合理利用船艇自身重力与前进惯性，配合双冗余自锁装置，相比于传统布放回收技术，使用机械构件配合而替代如液压、电控等自锁装置，大大降低锁定机构制作的复杂度与成本；同时面对复杂海况，底部减摇支撑板能有效增加收放装置稳定性，提高复杂海况下的对接回收成功率。

本发明提供的船艇收放系统，其中，主体支撑框架两侧的曲面导引板的开合、防脱落连杆组件的自动抬升、自锁装置的位置锁定、减摇支撑板水中减摇与岸上支撑，通过曲面柔性导向与双冗余自锁功能，实现了船艇从开始对接到对接成功后自动锁定的整体回收流程，大大增加对接成功率。

本发明提供了一种基于曲面柔性导向与双冗余自锁的船艇收放系统，曲面导引板与两侧护栏使用可回弹铰链，内部有缓冲弹簧，主体支撑框架部分杆件外套有自由转动滚轮，船艇与收放系统碰撞时可有效缓冲、保护船艇，具有较好的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种用于船艇对接回收试验的防脱落自动收放系统主视图；

图2是本发明实施例提供的一种用于船艇对接回收试验的防脱落自动收放系统俯视图；

图3是本发明实施例提供的一种用于船艇对接回收试验的防脱落自动收放系统侧视图；

图4(a)是本发明实施例提供的回收前曲面导引板合拢状态；

图4(b)是本发明实施例提供的导引板与主体支撑框架连接可回弹铰链；

图5(a)是本发明实施例提供的防脱落连杆滑块组件的整体示意图；

图5(b)是本发明实施例提供的回收前防脱落连杆滑块组件的下落状态示意图；

图5(c)是本发明实施例提供的回收完成后防脱落连杆滑块的状态示意图；

图6是本发明实施例提供的船艇端自锁装置示意图；

图7(a)是本发明实施例提供的船艇进入收放系统前居中对接状态示意图；

图7(b)是本发明实施例提供的船艇进入收放系统前侧后方对接状态示意图；

图7(c)是本发明实施例提供的回收过程中船艇顶开导引板状态示意图；

图7(d)是本发明实施例提供的船艇进入收放系统后自锁状态示意图；

图8(a)是本发明实施例提供的船艇从收放系统中释放前自锁状态侧视图；

图8(b)是本发明实施例提供的船艇从收放系统中释放后开始脱落状态侧视图；

图9是本发明实施例提供的收放系统第二实施例鱼骨状容置槽示意图；

图1至图9中的标记说明：

1-主体支撑框架；2-曲面导引板；3-防撞减阻滚筒；4-防脱落连杆铸件联动杆；5-防脱落连杆组件连接件；6-防脱落连杆组件驱动杆；7-减摇支撑板；8-可回弹铰链；9-船艇端自锁装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种基于曲面柔性导向与双冗余自锁的船艇收放系统。该系统基于船艇回收试验的特点，采用类似于坞舱式收放装置结构，但该收放系统不依赖于母艇的具体结构，可根据需求选择独立使用或挂载于母艇舷侧或艉部。

本发明针对船艇回收试验过程的收放系统进行了设计，大大增大了船艇对接回收成功概率，同时全面考虑了船艇水中放置、岸基放置、吊装运输、动态对接和释放脱落等应用场景，结构简单、适应性强。本发明中通过可回弹旋转曲面导引板以引导船艇顺利进入收放系统，通过自锁结构防止船艇回收结束后脱落滑出收放系统，实用性强，具有较高的推广应用价值。

如图1至图3所示，本发明提供了一种用于船艇对接回收的防脱落自动收放系统，包括：主体支撑框架1、两侧曲面导引板2、防脱落连杆滑块组件、减摇支撑板7和自锁装置9；

主体支撑框架1为船形镂空框架，前窄后宽，艉部开放式入口用于船艇驶入，两侧设有竖直护栏，顶部设有弧形吊装杆；主体支撑框架1的两侧设有两个曲面导引板2，曲面导引板2通过有弹簧的铰链8安装于主体支撑框架1两侧护栏上，所述两曲面导引板2之间的空间为船艇收放区域；防脱落连杆滑块组件安装于主体支撑框架1底部，绕框架底部转轴转动，用于防止船艇从尾端滑出收放区域；减摇支撑板7固定于主体支撑框架1底部，用于水中减摇和岸上支撑；自锁装置9安装于船艇的前端，配合两侧曲面导引板2用于锁定船艇纵向位置；

具体地，如图1至图3所示，主体支撑框架由多根杆件连接而成，底部呈V形，与船艇底部外形相似，两侧杆件竖直安装作为护栏，顶部有三根弧形杆件，用于吊装运输；

更为具体地，如图4(a)所示，两侧曲面导引板2呈S形，左侧与右侧导引板结构为镜像对称关系，曲面导引板2通过如图4(b)带有弹簧的可回弹铰链8与主体支撑框架1两侧护栏连接，曲面导引板后端向两侧扩张弯曲，形成开放式入口，前端向两侧折弯，当回收前曲面导引板2完全收拢时前端闭合；

更为具体地，如图5(a)所示，防脱落连杆滑块组件包括底部驱动杆6、连接件5和联动杆4；主体支撑框架1容置槽底部有圆形转轴10，驱动杆6通过该转轴实现自由转动，驱动杆前端向上凸起弯曲；连接件5连接驱动杆6和联动杆4，包括一套筒和一短杆；套筒可沿驱动杆6滑动，短杆穿过联动杆4末端圆管自由活动，联动杆4穿过固定于容置槽艉部的两个套筒11，可上下滑动；

更为具体地，如图1所示，底部减摇支撑板固定于容置槽底部，对称安装于重心位置两侧，与水平面呈一定角度，一方面在水中可起到减摇作用，另一方面在岸上可用于收放系统支撑。

更为具体地，如图6所示，船艇端自锁装置安装于对接回收所用船艇前端，呈箭头形状，三个顶点分别安装一个滑轮，当船艇驶入收放区域后，可沿曲面导引板滑动，有效缓冲保护船艇；借助曲面导引板的可回弹性，自锁装置箭头部分穿过曲面导引板前端后曲面导引板挡住不会向后滑出；

具体地，如图7(a)～图7(d)为防脱自动收放系统回收过程；图7(a)与图7(b)为未进入收放系统居中对接与斜侧对接状态，两侧曲面导引板尾端完全张开，前端闭合，此时弹铰链的弹簧处于松弛状态，防脱落连杆滑块组件尾端受重力作用自然下落；驱动杆前端凸起部分上翘如图5(b)；图7(c)为回收过程中，船艇前端顶开曲面导引板2，船艇受曲面导引板2弹簧轴力作用被引导至居中撑开曲面导引板并减速；图7(d)为回收完成状态，两侧曲面导引板2被船艇顶开，前端张开，曲面导引板2上回弹铰链的弹簧处于收紧状态，防脱落连杆滑块组件的驱动杆6前端被船艇下压，弯曲部分自动搭在容置槽底部一横栏上；联动杆4被驱动杆6抬升如图5(c)，自锁装置位于曲面导引板前方，与曲面导引板配合锁定船艇前后方向位置；

具体地，图8(a)为船艇在收放系统中锁定状态，图8(b)为船艇从收放系统开始释放脱落状态，当水线上移，船艇相对收放系统上浮移动，艇端自锁装置脱离曲面导引板前端，底部防脱落连杆滑块组件由于重力影响联动杆4下落，驱动杆6前端抬升，船艇退后即可脱离自锁装置；

具体地，如图9所示，主体支撑框架1的容置槽的斜杆，静水工况下垂直于纵向龙骨；动态收放系统被拖拽运动时，容置槽底部斜杆设为三角形由纵向龙骨向两侧向后倾斜引流，减小兴波阻力；

具体地，在本发明实施例中，主体支撑框架的具体结构形式、材质及尺寸可根据不同的应用场景和使用需求进行适配。

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

实施例1

一种基于曲面柔性导向与双冗余自锁的船艇收放系统，包括：主体支撑框架1、两侧曲面导引板2、防脱落连杆滑块组件、减摇支撑板7和船艇端自锁装置9；在回收试验时，将船艇对接收放系统放入试验水域固定或吊装于母船舷侧或岸边，即可形成船艇收放区域。

如图1所示，收放系统主体支撑框架1由多根铝合金杆件固连而成，底部呈V形，以适应大多数V形船艇外形，尾端开口用于船艇回收驶入，两侧安装有竖直杆件作为护栏，顶部设有弧形杆件，用于吊装运输，底部横杆套有滚筒3，可自由滚动，起到缓冲与防撞作用；主体支撑框架1的长、宽、高尺寸根据所回收船艇尺寸和实际应用场景需求进行适配；

如图1、图4(a)和图4(b)所示，在主体支撑框架1两侧安装有对称、可开合的曲面导引板2，所述曲面导引板呈S形，两侧分别固定有弹簧铰链8，弹簧铰链8一端固定于曲面导引板外侧，另一端固定于主体支撑框架竖直护栏上；弹簧铰链松弛时，曲面导引板尾端张开，形成较开阔回收入口，船艇驶入后，曲面导引板2被迫顶开，弹簧铰链受弹簧力向内收缩，导引船艇回收方向并使其快速降速；船艇再次驶离时，曲面导引板自动恢复张开状态。

如图1、图5(a)、图5(b)和图5(c)所示，主体支撑框架1底部连接有防脱落连杆滑块组件，有横向圆形转轴10固定安装在主体框架底部，驱动杆6绕转轴10自由转动；驱动杆6前端向上凸起弯曲，当船艇驶入收放系统后，将驱动杆6压下，前端搭在主体框架底部横杆上；连接件5由一套筒与一短杆组成，套筒穿过驱动杆6，当驱动杆6上下摆动时，套筒沿杆滑动，短杆穿过联动杆4末端的圆管可自由转动，驱动杆摆动时带动联动杆4上下移动；联动杆4穿过固定于容置槽艉部的两个套筒11，可上下滑动；船艇未驶入时，联动杆4受重力作用下落，驱动杆6前端抬起，船艇驶入后，压动驱动杆6前端，带动联动杆4上移，从而挡住船艇艉部，防止滑出。

如图1和图6所示，所述自锁装置安装于对接回收所用船艇前端，呈箭头形状，三个顶点分别安装一个滑轮，当船艇驶入收放区域后，可沿曲面导引板滑动，有效缓冲并保护船艇；利用所述曲面导引板的可回弹性，自锁装置箭头部分穿过导引板前端后被曲面导引板挡住不会向后滑出。

如图1所示，所述底部减摇支撑板固定于容置槽底部，对称安装于重心位置两侧，与水平面呈一定角度，一方面在水中可起到减摇作用，另一方面在岸上可用于收放系统支撑。

实施例2

实施例2仅对实施例1的主体支撑框架1部分进行改动，如图9所示，主体支撑框架1的容置槽的斜杆，静水工况下垂直于纵向龙骨，针对动态对接回收试验中收放系统被拖拽运动，容置槽底部斜杆可设为三角形由中间龙骨向两侧向后倾斜引流，减小兴波阻力。

本发明提供了一种基于曲面柔性导向与双冗余自锁的船艇收放系统，主体支撑框架为船形镂空框架，适合底部V形的船艇类型，包括无人艇与有人艇，收放系统中设置有曲面导引板，曲面导引板与竖直护栏之间采用弹簧的铰链连接，同时设置有防脱落连杆滑块组件以及自锁装置。当船艇未进入船艇收放区域时，曲面导引板尾端完全张开，前端闭合，铰链的弹簧处于松弛状态，防脱落连杆滑块组件尾端受重力作用自然下落，所述驱动杆前端凸起部分上翘；当船艇进入船艇收放区域的过程中，船艇前端顶开曲面导引板，并船艇受曲面导引板弹簧轴力作用被引导至主体支撑框架的中间，撑开曲面导引板并减速；当船艇回收完成后，两侧曲面导引板被船艇顶开，前端张开，曲面导引板上弹簧处于收紧状态，防脱落连杆滑块组件的驱动杆前端被船艇下压，弯曲部分自动搭在容置槽底部一横栏上；联动杆被驱动杆抬起，自动装置位于曲面导引板前方，与曲面导引板配合锁定船艇前后方向位置。从中可以看出，本发明提供的船艇收放装置针对复杂海况，从收放系统侧降低对船艇的引导、操控精度需求和人力参与需求，提高回收成功率，适应性强，具有面向船艇自动布放回收的通用性和适配性。

本发明提供的船艇收放系统，其中，主体支撑框架两侧的曲面导引板的开合、防脱落连杆组件的自动抬升、自锁装置的位置锁定、减摇支撑板水中减摇与岸上支撑，通过曲面柔性导向与双冗余自锁功能，实现了船艇从开始对接到对接成功后自动锁定的整体回收流程，大大增加对接成功率。

本发明提供了一种基于曲面柔性导向与双冗余自锁的船艇收放系统，曲面导引板与两侧护栏使用可回弹铰链，内部有缓冲弹簧，主体支撑框架部分杆件外套有自由转动套筒，船艇与收放系统碰撞时可有效缓冲、保护船艇，具有较好的安全性。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。