[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

说明书

本发明公开了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设置在自主水下航行器上的引导回收控制系统；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；所述自主水下航行器的艏部顶端设置有弧形导引臂与系缆钳。本发明的有益效果为：提供一种以USV为水面平台，采用导向缆自主回收AUV的装置及方法，以解决目前技术手段中水面布放回收受海面风浪影响大、存在人员及设备安全风险的缺陷。

技术领域

本发明涉及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，属于海上无人系统技术领域。

背景技术

水面无人船(Unmanned Surface Vehicle，简称USV)和自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle，简称AUV)作为海上无人系统的主要组成部分，近年来受到国内外越来越多的关注。作为研究热点，其在军事和民用方面都有广阔的应用前景。随着各国对海洋战略的重视及海洋开发力度的加大，USV和AUV都将扮演越来越重要的角色，对人类水上工程应用、海洋军事活动及海洋开发利用等产生深远影响。

作为无人平台，USV和AUV各有所长，也各有所短，无法相互替代。AUV受到水下通讯、导航和续航能力等技术瓶颈制约，很难独立的很好解决，严重影响了其工程应用前景。而USV的工作范围位于水上，深水活动能力和水下探测能力又受到一定的限制。将USV和AUV两种平台进行系统融合，来执行一系列不能由其中单个系统独立实现的任务，特别是需要建立水下的AUV和水面USV之间联系的某些场合，在海洋领域具有光明的前景，也可进一步发展成由USV和AUV组成的海上无人编队系统，充分发挥集群作用。其中，如何自主回收AUV是USV和AUV协同作业的重要关键技术。

事实上，由于AUV的续航能力有限，无论其应用在海洋军事、海洋调查、海底资源勘探、管线巡检等领域，绝大多数情况下AUV完成任务后都需要在水面回收，补充电力并交换数据。但由于海洋环境复杂，受海面的风、浪、流影响，AUV的回收问题一直是世界性的难题，成为限制AUV发展的技术瓶颈。尤其是有人辅助回收，需要人员乘坐机动艇靠近AUV进行吊点对接，当海况恶劣时母船升沉幅度较大，极易损害设备并严重威胁人员安全。

此外，也有AUV在水面通过自动抛出缆绳，由母船人员捕获缆绳后进行回收的操作。但水面捕获缆绳受风浪影响大，且无法在短时间内再次部署，且自主水下航行器抛出的缆绳浮于水面不固定，受海面风浪影响容易漂走。在海况恶劣情况下，母船不稳定，捕缆工作难以实现。同时，AUV抛绳装置属于一次性用品，回收之后需进行更换才可再次部署。

因此，在水面以无人的方式自主引导对接并回收AUV技术成为近年来研究的热点。过去十多年内，以美国为首的西方国家先后提出多种无人布放和回收AUV的方式，以喇叭孔式和吊杆式对接为主。其中，喇叭孔式对平台的水动力影响非常严重，适合海底对接而不是水面回收；吊杆式的水动力影响较小，但动态对接难度较大，要求较高的引导精度。

基于上述考虑，迫切需要一种能够减小海面风浪影响、可进行重复收放作业、具有自主机动性且安全可靠的自主回收AUV的装置及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种以USV为水面平台，采用导向缆自主回收AUV的装置及方法，以解决目前技术手段中水面布放回收受海面风浪影响大、存在人员及设备安全风险的缺陷。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种基于导向缆的无人船回收自主水下航行器装置，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；