[發明專利]一種水下穩定系統

有效

• 申請號: 202010626035.1
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111717349B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 林靜;張家銘;孫彩明;張愛東
• 申請（專利權）人: 鵬城實驗室
• 主分類號: B63C11/36
• 分類號: B63C11/36;B63B21/66
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王歡

本發明公開了一種水下穩定系統，包括：水翼裝置，所述水翼裝置包括水翼本體，所述水翼裝置工作過程水翼本體的下翼面的壓強小于其上翼面的壓強，所述水翼本體為對稱結構，且該水下穩定系統處于工作狀態時，過所述水翼本體的重心且將所述水翼本體分為對稱的兩部分的豎直面為第一豎直面；牽引裝置，所述牽引裝置包括多組側牽引組件，每組所述側牽引組件包括側牽引繩、導向輪以及絞盤，所述側牽引繩的第一端纏繞在所述絞盤上且第二端繞過所述導向輪后與所述水翼本體的上翼面連接，且多組側牽引組件的側牽引繩在水翼上本體上的掛載位置對稱設置；動力裝置，所述動力裝置能夠驅動所述絞盤轉動。該水下穩定系統的結構設計可使得水下設備按其使用要求保持與船只/水上作業平臺具備穩定的相對位姿。

技術領域

本發明涉及水下作業技術領域，更具體地說，涉及一種水下穩定系統。

背景技術

地球上水域面積廣闊，超過70％的表面積被海水覆蓋，近年來，海洋領域的技術研究引起了越來越多的關注，也帶動水下通信技術的快速發展。水下通信可分為有纜通信和無纜通信，有纜通信方式使目標的活動區域大大受到限制，且安裝、使用、維護繁瑣昂貴，因此不適于水下節點間的動態通信。水下無線通信技術中最成熟的是水聲通信。水聲通信具有靈活、方便、經濟、不存在電纜纏繞等特點，可實現導航、定位、信息交換等功能，是實現水下綜合信息感知與信息交換的主要手段。在信息化海洋數據采集、海洋資源開發、海洋環境監測及軍事等有關領域扮演著重要的角色。

如圖1所示，水聲設備包括聲發射器03、水聲換能器組02和水聲主機01。聲發射器03通常安裝于水面以下，負責發射信號；水聲換能器組02通常掛載于船只/水上作業平臺上，負責接收信號；水聲主機03安裝于船只或岸上，主機實時對接收到的聲信號進行處理，識別和定位。若要實現聲發射器03動態高精度定位與通信就必須保證水聲換能器對于船只/水上作業平臺具備相對穩定的位姿。

目前針對需要掛載于船只/水上作業平臺上的水聲換能器，其主要掛載和布放方式分為剛性連接和柔性連接兩種。剛性連接主要是采用剛性的伸縮桿或執行機構，將水聲換能器放置于剛性桿末端，通過剛性桿收縮或執行機構運動狀態切換實現水聲換能器的收放。這種搭載及布放方式能保持水聲換能器相對于搭載的船只/水上作業平臺具有穩定的位姿，發揮較好的使用效果。缺點是船只/水上作業平臺航行過程中剛性的伸縮桿或執行機構在展開狀態(伸長狀態)時會對船只運動會造成阻力、增在能耗，甚至引起側翻，另外，伸縮桿及執行機構的重量體積大、結構復雜、工作過程浸泡在海水中，增加維護成本。若采用剛性直桿連接，雖然結構相對簡單，但工作時需將船只整體抬高收放到作業水域，增加收放及遠程操作的安裝難度。柔性連接主要是采用柔性的鋼纜及繩索來掛載水聲換能器，另一端連接在固定于船只/水上作業平臺的絞盤上，通過絞盤轉動來實現水聲換能器的收放。這種方式結構簡單、輕巧，維護成本低。但由于水的阻力影響，繩掛水聲換能器會由與船只/水上作業平臺相對垂直姿態變為與船只/水上作業平臺相對傾斜甚至水平姿態，水聲換能器的入水深度也會降低。由于水聲換能器的水聽器陣列和換能器指向開角的緣故，當繩掛水聲換能器與船只/水上作業平臺相對傾斜甚至水平姿態時，會導致換能器與水聽器陣列大部分被遮擋，將會導致其靈敏度大大下降，從而嚴重影響水聲通信定位的性能與精度。同時，漂浮的繩纜及水下設備還有可能在轉彎時撞到船只推進器，造成近一步破壞。實際上，不僅限于水聲換能器，其它如水下攝像頭、水下探測器等在工作時需要搭載在船只/水上作業平臺上的水下設備，在工作過程中也需保持與船只/水上作業平臺具有相對穩定的位姿才能進行數據的收發與測量等工作。

在水下設備工作過程中由于受水流作用力，水下設備往往難以保持其與船只/水上作業平臺相對位姿的穩定性，水下設備會隨洋流的變化而出現漂移，水下設備相對位姿的變化不但影響了水下數據的收發，同時其隨洋流運動的過程中也會對船只/水上作業平臺或水面上的檢測裝置造成影響。

綜上所述，如何有效地解決水下設備難以保持其相對于船只/水上作業平臺位姿的穩定性的問題，是目前本領域技術人員急需解決的問題。

發明內容