[實用新型]分體拖纜式水面—水下無人航行器

有效

• 申請號: 202020173937.X
• 申請日: 2020-02-13
• 公開（公告）號: CN211731772U
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 劉富檣;劉誼;劉京宗;蘭崧友;柏龍;陳銳;江沛
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B63G8/00
• 分類號: B63G8/00;B63G8/08
• 代理公司: 重慶萃智邦成專利代理事務所(普通合伙) 50231
• 代理人: 舒夢來

本實用新型公開了一種分體拖纜式水面—水下無人航行器，包括：無人母船，其至少包括船體和作為船體動力源的螺旋槳推進器；無人水下航行器，其至少包括密封艙體和多副水下推進器；所述無人母船與無人水下航行器之間通過線纜進行信息交互；遠程無線控制端，其用于以無線通訊的方式與所述無人母船進行信息交互；本實用新型將拖纜式無人航行器與小型無人船舶有機結合，實現一種僅需提供遠程作業指令的協作型水面?水下無人航行器，從而將大大提高普通ROV的作業半徑和應用范圍。

技術領域

本實用新型涉及水下航行器領域，特別是涉及一種無人船舶與水下機器人相結合的遠程遙控與分體拖纜式無人航行器。

背景技術

現有的水下航行器主要有兩類——自主水下航行器(AUV)與遙控無人航行器(ROV)，前者采用無線方式進行通信與控制，后者通過電纜進行有線通信與控制。AUV于水下通信多采用水聲方式，難度大、效率低，而浮出水面通信在效率和隱蔽性方面將大打折扣；后者采用的線纜極大限制了航行器的最大工作半徑與應用環境。即便如此，AUV與ROV均是當前進軍海洋與內陸江河湖泊的研究熱點。

相較于AUV的無線通信開發，ROV的有線操控難度和投入相對較小，蛟龍號的成功為拖纜式航行器進行大范圍作業提供了案例證明。但進行大范圍作業所需要的技術和資金投入仍然是巨大的，ROV的作業半徑受電纜長度和母船作業區域的限制。ROV采用線纜通信，控制信號穩定且受環境干擾小，但是為了獲得更寬廣的工作范圍，線纜長度將持續增加，線纜受水體流動的影響、發生纏繞的可能性也隨之增加，這將對ROV的運動控制帶來了極其不利的影響，造成了普通ROV工作半徑偏小。母船作為ROV工作空間的原點，其活動范圍直接影響ROV的作業半徑，但載人母船的作業需要提供額外的人力，船體排水較大，不利用普通民用。

面向大眾化的內陸和沿海水域應用，若能夠提供一種低成本、大范圍、高可靠、無人化的水下航行器應用技術，將能夠極有效地推動我國水下資源的探索與利用。現有面向機器人的無線通信技術日益成熟，其直連通信距離甚至可以達到5km以上，而采用衛星通信甚至可以實現全球的實時無線通信與控制。若將ROV、無人船與長距離通信相結合開發一款低成本的分體拖纜式水面—水下無人航行器，將大大提高普通ROV的作業半徑和應用范圍。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型將拖纜式無人航行器(ROV)與小型無人船舶(USV)有機結合，實現一種僅需提供遠程作業指令的協作型水面-水下無人航行器。USV用于構建ROV與岸上操作者之間的通信橋梁，同時USV承擔ROV的遠距離運送、釋放和回收；ROV為水下作業的主體。

一種分體拖纜式水面—水下無人航行器，包括：

無人母船，其至少包括船體和作為船體動力源的螺旋槳推進器；

無人水下航行器，其至少包括密封艙體和多副水下推進器；所述無人母船與無人水下航行器之間連接有用于信息交互的線纜；

遠程無線控制端，其用于以無線通訊的方式與所述無人母船進行信息交互。

進一步的，所述船體包括兩個相同的子船體和固定連接于兩所述子船體之間的連接板；所述連接板上設有用于纏繞所述線纜的線筒、用于驅動所述線筒正轉或反轉的收放電機和用于實現所述線纜與無人母船之間的電能與信號連接的導電滑環；

進一步的，所述無人母船對稱設有用于固定收回狀態下的所述無人水下航行器的兩個夾持裝置；所述夾持裝置包括夾持驅動電機、固定于所述夾持驅動電機輸出軸上的曲柄、鉸接于所述連接板的掛鉤和鉸接于所述曲柄與掛鉤之間的連桿；所述曲柄、連桿、掛鉤和連接板共同形成曲柄搖桿機構。

進一步的，所述螺旋槳推進器為兩個且對稱設置于所述無人母船的船體尾部；所述水下推進器為四個，其通過連接架對稱分布于所述密封艙體兩側。

進一步的，所述無人母船攜帶有用于為所述船體和無人水下航行器供電的電池；所述無人母船還可攜帶有發電機。