[實用新型]一種聲/光/磁綜合探測型無人水下航行器

有效

• 申請號: 201920488000.9
• 申請日: 2019-04-11
• 公開（公告）號: CN209938902U
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 周春凱;徐青;趙蕊
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: B63G8/00
• 分類號: B63G8/00;B63G8/24;B63B49/00;B63H21/00;G01S15/93;G01S15/87;G01S17/06;G01S17/93;G01C21/08;G01S19/42
• 代理公司: 42102 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 胡建平;王杰

本實用新型涉及一種聲/光/磁綜合探測型無人水下航行器，設有無源探測系統，包括前視聲納、激光成像儀、合成孔徑聲納、海洋磁力儀；航行器艏部左、右固定翼末端各設有一臺海洋磁力儀，用于海底目標的無源磁探測；航行器外殼體艏部的前端設有激光成像儀，用于海底目標的光學探測；航行器外殼體內中前部下方兩側設有合成孔徑聲納，用于海底目標的聲學探測；前視聲納設置于水下航行器艏部下方位置，用于探測正前方和前下方的目標，同時兼顧對障礙的早期預警。本實用新型除了能探測海底大直徑管路和大尺寸目標，還能探測小直徑海底埋設線纜或大深度敷設線纜等小目標具體位置及路由走向，為海底線纜巡檢維護、故障檢測和維修作業提供精確的目標位置。

技術領域

本實用新型涉及水下航行器技術領域，具體涉及一種針對海底小目標進行探測和定位的無人水下航行器。

背景技術

目前國內外在海底管線和光/電纜探測技術方面，大多是針對已知海域位置或已知概位處的海底管線和光/電纜進行探測定位和檢修，探測的技術手段主要是采用拖曳聲納并結合拖曳式海洋磁力儀的探測方式進行。然而，對于敷設在海床表面上的深海光纜(光纜直徑僅23mm左右)，聲納和磁力儀探測的精度和效果都不理想。對于通過水面測量船對海洋磁力儀進行拖曳的方式進行探測，這種方式目前大多僅應用于淺海水域(主要針對直徑達到100mm以上的電纜或管線才有效，對于埋藏在海底淤泥下直徑僅為33mm左右的淺海雙層鎧裝光纜，探測精度和效果也不理想)；并且該方式對周圍探測環境、拖魚定位深度、拖魚航行速度、拖纜長度、水面測量船及拖纜的磁性干擾等都有著嚴格的要求和限制。這種探測方式對于埋藏在淤泥下的淺海線纜探測更是無效的。同樣，對于無人水下航行器(即：無纜水下機器人)拖曳海洋磁力儀進行海底線纜探測時，也會面臨上述問題。

針對遙控水下機器人(即：有纜水下機器人)搭載海洋磁力儀進行海底線纜探測這種方式，由于遙控水下機器人嚴重依賴支持母船，水下活動范圍受到很大局限；并且由于遙控水下機器人的多個矢量推進器運行時，對磁力儀的探測將產生很大干擾，探測的效率和精度都不太理想，尤其對于直徑很小的海底線纜。同時，當遙控水下機器人向左、向右和后退時，臍帶纜會跑到遙控水下機器人前面，磁力儀就會探測到臍帶纜這種假信號，這些都會影響到遙控水下機器人和線纜探測系統的正常工作。另一方面，由于遙控水下機器人需要水面船的全程支持，人員成本和經濟費用昂貴。

無人水下航行器由于不依賴于支持母船，沒有臍帶纜的羈絆，水下活動范圍大，具有確定使命任務后可在大水深下自治工作等特點，能夠對海洋環境、地形地貌、底質特征進行調查和對海底管線進行自動跟蹤、自動觀測、自動記錄聲像數據和故障檢測等；通過水聲定位設備還可以較準確地確定無人水下航行器和海底管線的大地坐標。利用無人水下航行器對海底管線進行探測，可以克服人工和單獨使用遙控水下機器人調查方式的單一、離散、范圍小的缺點。另一方面，由于不需要水面船的支持，人員成本和經濟費用低廉。因此，對于海底埋設或大深度敷設的未知路由小直徑海底線纜進行大范圍的無源探測和精確定位時，最有效、最安全、最經濟、速度最快的方法是使用無人水下航行器。

根據目前公開的文獻資料，國內尚沒有使用無人水下航行器進行過海底光/電纜無源探測的應用先例。在國外方面，日本、俄羅斯、加拿大結合無人水下航行器搭載平臺針對海底線纜探測或作業進行了相關研究，但只有日本使用過無人水下航行器進行已知概位的淺海通訊光纜的工程探測實際應用，其有效探測的前提條件是光纜中必須要有交變電流，仍然屬于有源探測范疇，但是并沒有針對未知小直徑的海底光纜實施無源磁探測；而且僅僅攜帶海洋磁力儀的方式進行，并沒有結合聲學和光學探測手段，這種單一探測手段對于深海光纜的探測幾乎是無效的。

實用新型內容