[發明專利]基于“水下列車”的無人潛航器編隊及控制方法

有效

• 申請號: 202011304552.3
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112357020B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 陶鵬;龔俊斌;范慧麗
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: B63C11/34
• 分類號: B63C11/34;B63C11/40;B63G8/14
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平;汪瑋華

本發明涉及一種基于“水下列車”的無人潛航器編隊及控制方法，包括線導無人潛航器、多個工作無人潛航器、收放纜裝置和連接器，收放纜裝置包括拖曳纜、拖曳纜固定機構和收放絞車，線導無人潛航器通過拖曳纜與母艇相連，多個工作無人潛航器及線導無人潛航器分別通過連接器相互連接，收放絞車安設于母艇內，拖曳纜繞設于收放絞車上。本發明實現大規模中小型無人潛航器的集約型水下遠程高效投送、回收以及作業控制，同時有效提高無人潛航器遠距離搭載過程中的使用效能。

技術領域

本發明屬于水下運輸、協同作業的技術領域，特別涉及一種基于“水下列車”的無人潛航器編隊及控制方法。

背景技術

隨著水下無人技術的日益發展，無人潛航器(UUV)、作業機器人等各類水下裝備技術迅猛發展，在軍事上及民事上都用途日益廣泛。該類水下無人裝備均具有航速低、航程短、負載少、作業控制難等的特點，在遠距離搭載過程中無法執行作業任務，都需要由母艇搭載至特定的海域執行相關作業任務，以充分發揮該類設備的使用效能，而傳統母艇的搭載方式包括外殼掛載、內搭等方式，這些方式大都會面臨母艇空間受限與周圍流場性能差的問題，而且會增加母艇的系統設計復雜度，同時到達目的地后的投送、回收效率也很低，作業控制難度大，自主回收與UUV保障都非常困難，難以發揮批量UUV集群優勢等等問題，而水面母艇搭載也會面臨回收困難、適航性要求高且隱蔽性差等問題，因此迫切需要研究水下母艇對大規模UUV的搭載、回收及作業控制的新思路。

發明內容

本發明的目的在于針對上述技術需求而提供一種基于“水下列車”的無人潛航器編隊及控制方法，通過母艇直接控制的線導無人潛航器對無人潛航器編隊行動、作業進行集群協同控制。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：基于“水下列車”的無人潛航器編隊，其特征在于：包括線導無人潛航器、多個工作無人潛航器、收放纜裝置和連接器，所述收放纜裝置包括拖曳纜、拖曳纜固定機構和收放絞車，所述線導無人潛航器通過所述拖曳纜與母艇相連，所述多個工作無人潛航器及線導無人潛航器分別通過所述連接器相互連接，所述收放絞車安設于母艇內，拖曳纜繞設于收放絞車上。

按上述方案，所述拖曳纜由拖曳段和光纖段組成，所述拖曳段在光纖上包裹保護層。

按上述方案，所述連接器包括連接軸和磁力式門鎖，所述連接軸為尾端設有球狀連接端的軸，固定于無人潛航器的尾部，所述磁力式門鎖固定于無人潛航器的頭部，包括門型支架、磁吸裝置和上、下門板，所述上、下門板為安設于所述門型支架兩端頭的內腔中，通過彈簧與門型支架相連，所述磁吸裝置為電磁鐵，所述電磁鐵安設于門型支架兩端頭的內腔中。

按上述方案，所述拖曳纜固定機構為U型管箍結構，所述拖曳纜與U型管箍的凹槽相配置卡合，U型管箍外周面設有箍槽，夾緊箍套設于所述箍槽上，緊固拖曳纜與U型管箍。

按上述方案，所述線導無人潛航器及多個工作無人潛航器上均攜帶聲探測負載、近距離光電設備、高頻聲通信負載、充/蓄電負載和推進器。

基于“水下列車”的無人潛航器編隊的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1)投送過程：從母艇放出拖曳纜的拖曳段與線導無人潛航器相連，多個工作無人潛航器由岸基直接分步先后釋放，在水下通過連接器相互鏈接，并與線導無人潛航器互聯，由母艇進行整體搭載，并與母艇保持同一航速與機動，形成無人潛航器編隊；

S2)作業過程:在遠距離航渡過程中，每一個無人潛航器所攜帶的聲探測負載作為獨立陣元，以及大量相互連接的陣元所構成的拖曳陣，在合適陣位開始工作，實時收集水下聲紋信息，同時實現低頻遠距離探測功能；在預定地點執行作業及其它任務時，各個無人潛航器之間的連接器打開，快速散開來，通過線導無人潛航器指揮無人潛航器編隊前出執行集群協同任務，無人潛航器編隊之間通過近距離光電設備、高頻聲通信負載進行協同；