一种水下航行器对接装置的制作方法

本发明涉及船舶与海洋工程技术领域，具体涉及一种对接装置。

背景技术：

海洋蕴藏着丰富的生物资源和矿产资源，随着陆地资源的开发殆尽，海洋资源的开发和利用符合国家的长期发展战略。自主式水下机器人(auv)就是一种较为常见的用于海洋科学技术考察、海底勘探和海底打捞等领域的重要装备，其具有活动范围广、潜水深、自动化程度高以及不需要庞大水面支持系统的优点。auv自身可以携带传感器以及能源装置，可实现智能控制和自主导航，是一种先进的水下勘察设备，尤其适用于地质结构复杂的深水海域的作业。

auv通常自带能源，但续航能力有限，传统水面回收方式受风浪等海况影响会造成回收打捞的成本高且难度大，因此水下对接技术成为auv回收及能源补给的一种新方式。auv水下对接技术作为auv领域中的研究前沿，在水下实现auv与对接装置的对接以及auv与auv之间的对接，完成对auv的能源补给、数据传输与任务下载等工作。2011年，浙江大学发明了一种自主水下航行器与海底观测网对接装置，专利公开号为cn202186507u，该装置解决了航行器与海底观测系统之间对接的问题。2016年，石建良等人发明了一种用于无人水下航行器对接释放的装置，专利公开号为cn205707249u，该装置解决了auv水下对接和释放的难题。上述发明装置实现的均是auv与固定装置或基站之间的对接。

从目前已有的发明状况来看，现有的对接装置只能够实现水下航行器与水下固定基站之间或者水面支持系统之间的对接，还没有一种可靠的装置可以实现航行器与航行器之间的直接对接。如果能实现航行器与航行器之间的直接对接，可以更加有效的实现不同功能航行器之间的信息传递和功能互补，更加有利于提高auv水下编队作业的能力。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种水下航行器对接装置，能够实现两个水下航行器之间的直接对接，具有结构简单、可靠，便于安装和维护，对接精度高以及可以缓冲等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水下航行器对接装置，包括连杆座、长连杆、短连杆、伸缩弧形条、套筒、定位销和定位杆。

所述的定位杆一端固连在水下航行器尾部，另一端为圆锥，圆锥底面半径大于定位杆直径；另一水下航行器的头部开有轴向的凹槽，凹槽底部与定位杆的圆锥型状配合，凹槽侧壁开有若干通孔；所述的伸缩弧形条中部铰接在凹槽边缘，伸缩弧形条绕铰接轴转动，与水下航行器外壁贴合或形成与水下航行器同轴的喇叭形状；所述的连杆座上周向均布若干长连杆和短连杆，短连杆所在圆周的半径小于长连杆所在圆周的半径；连杆座在电机驱动下沿水下航行器轴线运动，长连杆穿过凹槽的通孔铰接伸缩弧形条一端；所述的套筒通过垂直于自身轴线的轴铰接在凹槽的通孔中，所述的定位销穿过套筒，一端与短连杆铰接，随着连杆座的运动收缩进凹槽通孔内或伸出卡住定位杆的圆锥底面。

本发明的有益效果是：可以实现航行器之间的直接对接，且当航行器之间实现直接对接后，可以增加的功能有：1)由于水下航行器内部空间有限，为了执行其它任务模块而没有装载充足的能源段，当航行器直接对接后，类似于“空中加受油”模式，可以用一个体积较大且仅装载有能源的水下航行器对水下正在执行任务的航行器进行能源补给；2)当执行任务的航行器存在一些故障时，可以用一个动力更充足的航行器对其进行拖运回收，类似于陆地上“拖车”的功能；3)航行器的直接对接，更加便于航行器进行功能互补后的编队作业。总之，本发明提高了航行器的水下滞留能力、智能化水平和工作能力。该装置具有结构简单、便于安装和维护、占用体积小、对航行器整体的流体动力特性影响小、对接可靠且精度高等优点。

附图说明

图1是水下航行器对接装置的结构示意图；

图2是连杆座、长连杆、短连杆、伸缩弧形条、套筒和定位销的结构示意图；

图3是定位杆的结构示意图；

图4是套筒的结构示意图；

图5是航行器对接前以及对接后的状态示意图；

图中，1-连杆座；2-长连杆；3-短连杆；4-伸缩弧形条；5-电磁铁；6-套筒；7-定位销；8-定位杆；9-水下航行器a；10-水下航行器b。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明的技术方案如下：

一种水下航行器对接装置，包括连杆座、长连杆、短连杆、伸缩弧形条、电磁铁、套筒、定位销、定位杆。连杆座位于航行器头部，作用是固定整个对接装置在航行器头部的位置和通过其前后移动来实现整个装置的工作；长连杆用于连接连杆座和伸缩弧形条；短连杆用于连接连杆座和定位销；伸缩弧形条具有帮助航行器对接导向的作用，防止航行器对接过程中出现偏移过大的情况；电磁铁具有吸附定位杆头部的作用，使得前一个航行器尾部的定位杆准确与后一个航行器头部对接，增加了航行器对接的精度和牢靠度；定位销的作用相当于卡住已经对接好的定位杆，使得对接更加安全可靠；套筒用于给定位销定位，限定定位销只能沿套筒做上下类似于活塞的运动；定位杆位于航行器的尾部。

本发明的实施例如图1所示，包括连杆座1、长连杆2、短连杆3、伸缩弧形条4、电磁铁5、套筒6、定位销7和定位杆8。连杆座1位于航行器的头部正中间，主要功能是固定对接装置在航行器头部的位置，其一端伸进航行器内部用于固定，另一端伸出轴向均匀分布的支撑杆，用于固定长连杆2和短连杆3；连杆座1受直线电机驱动，沿航行器轴向进行运动。长连杆2固定在连杆座1上，用于连接连杆座1和伸缩弧形条4。短连杆3固定在连杆座1上，用于连接连杆座1和定位销7。所述的伸缩弧形条4中部铰接在航行器头部凹槽边缘，伸缩弧形条4一端与长连杆2铰接，当连杆座1沿其轴向发生直线运动时，长连杆2随之发生运动，从而驱动伸缩弧形条4，伸缩弧形条4在航行器对接时呈喇叭口状张开，在航行器正常航行状态下收进航行器头部的凹槽中，不影响航行器头部的流体动力性能。伸缩弧形条4的主要功能是防止航行器在对接过程中出现位置偏移过大的情况，当航行器10的位置偏移过大，航行器10的尾部就会撞上航行器9的伸缩弧形条4，沿着伸缩弧形条4便可以准确导入到对接的正确位置。套筒6安装在航行器头部，在航行器对接口处周向开有12个卡槽(用于安装12个套筒6)，套筒6的两端限定在航行器头部的卡槽中，可以转动(如图4所示)。套筒6用于套住定位销7，限定定位销7只能随着套筒6在卡槽中转动。电磁铁5位于连杆座1正前方的正中央，用于吸附定位杆8的一端，可以提高航行器对接的精度和紧凑度。定位销7在航行器对接过程中，先收缩进航行器头部空间，不影响航行器的对接；在航行器准确对接后，随着伸缩弧形条4的收缩，定位销7缓慢伸出用于卡住定位杆8。定位杆8位于航行器的尾部，用于连接该航行器的尾部与另一航行器的头部。

该实施例中，连接座1上共装有12个长连杆2(在连杆座1上呈周向均匀分布)，12个短连杆3(每个长连杆2和短连杆3周向分布的位置一样)；每个长连杆2连接1个弧形伸缩条4；每个短连杆3连接1个定位销7。如图2所示为连杆座1、长连杆2、短连杆3、伸缩弧形条4、套筒6和定位销7的连接示意图。

该实施例中，如图5所示，航行器9的连接座1先整体向后运动(即连杆座1远离航行器10的运动方向)，导致长连接杆2和短连接杆3同时向后收，从而使得伸缩弧形条4伸展开和定位销7收进去，便于航行器10的尾部与航行器9的头部对接。当航行器10的尾部逐渐接近航行器9的头部时，电磁铁5将航行器10尾部的定位杆8吸附过来完成定位。此时，航行器9头部的连杆座1开始向前运动(即连杆座1靠近航行器10的运动方向)，导致长连接杆2和短连接杆3同时向前推，从而使得伸缩弧形条4收进航行器9头部的凹形槽中和定位销7伸出卡住航行器10尾部的定位杆8，最终完成航行器的对接。