[发明专利]一种基于导向缆的无人船回收自主水下航行器装置及方法

权利要求书

1.一种基于导向缆的无人船回收自主水下航行器装置，其特征在于：包括水面无人船、搭载于水面无人船上的回收装置、被回收或布放的自主水下航行器以及引导回收控制系统；

所述水面无人船底部设置有水声换能器，用于水面无人船与自主水下航行器进行水声通讯，所述水面无人船的船舱中设置有与回收装置连接的液压伸缩杆，所述液压伸缩杆能够实现回收装置垂直方向上的运动；所述水面无人船的甲板上设置有配合使用的电动绞车与A型架，所述电动绞车与A型架配合使用用于收放导向缆；

所述回收装置的外壳为底部开口的半包围筒状结构，所述外壳位于A型架一侧的顶部开设有孔，用于向下穿出导向缆，且导向缆在孔中能够自由上下运动，外壳内部安装有一对回收网机构；

所述自主水下航行器的艏部顶端设置有弧形导引臂与系缆钳，所述弧形导引臂与系缆钳连接，当导引臂张开时系缆钳也打开，导引臂收回时系缆钳关闭；所述系缆钳用于套住导向缆；

所述引导回收控制系统包括集成在自主水下航行器内的自治式水下航行器控制系统、无人船控制系统以及定位导引系统，所述自治式水下航行器控制系统接收来自定位导引系统测得的数据信息，进行回收路径规划与运动控制，不断调整自身位置与姿态靠近回收装置；所述无人船控制系统接收自主水下航行器传来的位置、航行速度、航向、姿态信息，规划回收作业路径，控制水面无人船运动；

所述导向缆上设置有导引灯，且底端挂有重块，用于张紧导向缆，所述重块上方固定设置有套筒，用于提拉自主水下航行器；

所述回收装置的外壳顶部内侧设置有超声波测距仪，用以判断自主水下航行器在回收装置内的相对位置，外壳两端设置有两个密封筒，所述密封筒内设置有电机及配套设备，所述密封筒与配套设置用于保证电机在水下正常工作；所述一对回收网机构为贝形抓斗形机构，所述回收网机构的两端面呈扇形，底部装有形状为弧形曲面的柔性金属网，每个回收网机构一端与固定在外壳上的旋转轴连接，另一端与电机轴连接，所述电机通过电机轴带动回收网机构旋转，所述旋转轴顶端都设置有齿轮，轴上齿轮相互啮合，一对回收网机构、旋转轴、电机、电机轴、齿轮的布置以回收装置中纵面反对称，一对回收网机构通过电机转动实现开合，关闭时能够将自主水下航行器封闭在回收装置内，自主水下航行器放置在柔性金属网上，开启时自主水下航行器能够自由进出回收装置。

2.根据权利要求1所述的一种基于导向缆的无人船回收自主水下航行器装置，其特征在于：所述弧形导引臂在正常航行过程中，是收缩隐藏在自主水下航行器体内的，回收过程中，通过舵机在水平面方向转动到张开位置，在自主水下航行器前部形成V形导引区域；系缆钳上设置有力学传感器，所述力学传感器用于当导向缆被套在系缆钳中对系缆钳产生作用力时，力学传感器产生脉冲信号，将脉冲信号传输至引导回收控制系统；在自主水下航行器中装有USBL超短基线阵列、摄像头、光学传感器和姿态传感器，所述USBL超短基线阵列用于自主水下航行器的水下定位，通过水面无人船的声学换能器发出的声脉冲，自主水下航行器计算出自身相对于水面无人船的平面位置与深度，所述摄像头用于当自主水下航行器靠近导向缆时，自主水下航行器将回收画面传输给水面无人船，水面无人船将画面传给岸站，供工作人员监控，所述光学传感器用于自主水下航行器靠近导向缆导引灯时，光学传感器能够获取光强信息，将光强信息传输至引导回收控制系统，所述姿态传感器用于自主水下航行器行驶过程中的姿态信息获取，自主水下航行器根据自身姿态和与水面无人船的相对位置调整推进装置，实现远程导航，在自主水下航行器内部设置有受电线圈及配套电池，所述受电线圈及配套电池用于自主水下航行器进入回收筒后，与回收筒内的受电线圈发生磁耦合，实现自主水下航行器的无线非接触充电。