[發(fā)明專利]一種深海拖體應(yīng)急避障機(jī)構(gòu)及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011305128.0
• 申請(qǐng)日: 2020-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN112389612B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸凱;李志彤;楊源;周吉祥;單瑞;劉慧敏;于得水;徐華源
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島海洋地質(zhì)研究所
• 主分類號(hào): B63C11/34
• 分類號(hào): B63C11/34;B63B21/66
• 代理公司: 青島中天匯智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37241
• 代理人: 王丹丹;萬桂斌

本發(fā)明公開一種深海拖體應(yīng)急避障機(jī)構(gòu)及其控制方法，所述應(yīng)急避障機(jī)構(gòu)包括減速變向機(jī)構(gòu)和急停機(jī)構(gòu)，利用電機(jī)帶動(dòng)側(cè)翼旋轉(zhuǎn)并配合推進(jìn)器實(shí)現(xiàn)減速變向機(jī)構(gòu)的減速功能和變向功能，急停機(jī)構(gòu)通過釋放阻力傘，并利用阻力傘的流體阻力實(shí)現(xiàn)急停機(jī)構(gòu)的急停功能，克服傳統(tǒng)的通過收放拖纜和調(diào)節(jié)船速進(jìn)行避障的方法的滯后性以及操作繁瑣、效率低下等缺點(diǎn)，保證拖體在遇到海山等突變海底地形時(shí)可智能、自主、連續(xù)的完成應(yīng)急避障，提高拖體在應(yīng)急避障時(shí)的響應(yīng)速度和避障效率，且該應(yīng)急避障機(jī)構(gòu)控制流程為閉環(huán)控制，可通過應(yīng)急避障機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)避障，不僅減少工作量和工作成本，而且提高作業(yè)效率，降低設(shè)備受損的幾率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及深海拖體應(yīng)急避障領(lǐng)域,具體涉及一種深海拖體應(yīng)急避障機(jī)構(gòu)及其控制方法。

背景技術(shù)

作為人類探索海洋的一種重要工具，深海拖曳系統(tǒng)(深拖系統(tǒng))是由拖船、拖纜(纜繩)、拖體為主要組成部分的綜合探測(cè)系統(tǒng)，它可應(yīng)用于海底地貌拍攝、海洋資源勘探、沉沒物體搜尋等水下作業(yè)；拖體可以在航行中連續(xù)、快速、大面積地測(cè)量各種海洋要素，并能及時(shí)將數(shù)據(jù)傳送到船只用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。

深拖系統(tǒng)在深水崎嶇海底作業(yè)時(shí)，海山等海底地形的突變對(duì)深拖設(shè)備安全影響極大，因此需要拖體在作業(yè)過程中碰到海山時(shí)能夠及時(shí)避障。常見的應(yīng)急避障的方法主要是通過收放拖纜和調(diào)節(jié)船速來調(diào)節(jié)拖體高度，但常用的拖纜絞車平均速率為0.5m/s，拖體高度響應(yīng)速率為0.17m/s，收放拖纜和調(diào)節(jié)船速在調(diào)節(jié)拖體高度方面存在滯后性，且該方法作業(yè)方案單一，操作繁瑣，效率低下，會(huì)對(duì)設(shè)備安全帶來極大的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有的拖體應(yīng)急避障措施的不足，提出一種用于深海拖體應(yīng)急避障機(jī)構(gòu)及其控制方法，以提高拖體在應(yīng)急避障時(shí)的響應(yīng)速度和避障效率，降低設(shè)備受損的幾率。

本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種深海拖體應(yīng)急避障機(jī)構(gòu)，包括承載拖體的拖體框架、減速變向機(jī)構(gòu)和急停機(jī)構(gòu)，拖體框架的前端安裝有聲吶，拖體框架內(nèi)安裝有控制裝置和儀器艙，減速變向機(jī)構(gòu)、急停機(jī)構(gòu)和儀器艙均與控制裝置電連接；

所述減速變向機(jī)構(gòu)對(duì)稱固定安裝在拖體框架的左右兩側(cè)，減速變向機(jī)構(gòu)包括側(cè)翼、推進(jìn)器和電機(jī)，推進(jìn)器固定安裝在側(cè)翼上，側(cè)翼與電機(jī)輸出軸相連，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)翼以電機(jī)輸出軸所在直線為旋轉(zhuǎn)軸在豎直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)；

所述急停機(jī)構(gòu)安裝在拖體框架的尾部，包括傘艙、阻力傘、以及彈出機(jī)構(gòu)，阻力傘與彈出機(jī)構(gòu)相連并折疊安裝在傘艙內(nèi)；

所述儀器艙中搭載有多普勒速度計(jì)程儀以及超短基線定位系統(tǒng)的應(yīng)答器和深度傳感器。

進(jìn)一步的，所述側(cè)翼與電機(jī)輸出軸之間安裝有驅(qū)動(dòng)軸和聯(lián)軸器，側(cè)翼通過鎖緊螺母與驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)接，驅(qū)動(dòng)軸與聯(lián)軸器的一端相連，聯(lián)軸器的另一端與電機(jī)輸出軸相連。

進(jìn)一步的，所述彈出機(jī)構(gòu)包括彈簧組件、釋放機(jī)構(gòu)和沖擊板，彈簧組件安裝在沖擊板和傘艙的內(nèi)側(cè)壁之間，釋放機(jī)構(gòu)一端與傘艙內(nèi)側(cè)壁相連，另一端與沖擊板相連，釋放機(jī)構(gòu)與控制裝置電連接；正常工作時(shí)，彈簧組件處于壓縮狀態(tài)，阻力傘安裝在傘艙內(nèi)并處于折疊狀態(tài)，在控制裝置控制下釋放釋放機(jī)構(gòu)，使處于壓縮狀態(tài)下的彈簧組件推動(dòng)沖擊板進(jìn)而將阻力傘彈出。

進(jìn)一步的，所述拖體框架的頂部安裝有浮力部件，拖體框架內(nèi)還安裝有配重塊，可通過調(diào)節(jié)配重塊的質(zhì)量調(diào)節(jié)拖體的深度。

進(jìn)一步的，所述拖體框架尾部頂端的兩側(cè)安裝有尾翼，所述尾翼和側(cè)翼均選用NACA0012翼型。

本發(fā)明另外還提出一種深海拖體應(yīng)急避障機(jī)構(gòu)的控制方法，包括以下步驟：

步驟1、設(shè)定拖體的有效避障距離為S，拖體工作過程中，通過聲吶實(shí)時(shí)探測(cè)前方障礙物，并設(shè)拖體上的聲吶檢測(cè)到海山時(shí)與海山的直線距離為L(zhǎng)；

步驟2、將實(shí)時(shí)檢測(cè)到的拖體與海山之間的直線距離L與設(shè)定的有效避障距離S進(jìn)行比較：若S＜L，則由控制裝置控制減速變向機(jī)構(gòu)進(jìn)行避障，若S≥L，執(zhí)行步驟3；