无人船布放回收装置、无人船及系统的制作方法

本实用新型涉及船艇回收技术领域，尤其涉及一种无人船布放回收装置、无人船及系统。

背景技术：

水面无人船是一种依靠自身携带的能源进行自主航行的水面平台，其体量小、吃水浅、机动灵活，可以替代工作人员从事水上作业，目前在水环境检测、水文测量、安防、核安全、抗洪抢险等方面得到了越来越广泛的应用。

在无人船完成水上作业后，通常需要将其回收至母船。现有的回收方案是，在水面上用母船起吊无人船。由于无人船上没有人，这种方案一般需要工作人员乘坐机动艇靠近无人船，完成母船起吊装置与无人船的挂扣。人力挂扣的风险较大，尤其是在海上环境比较恶劣的情况下，容易造成人员伤害，难以实现无人船回收。

技术实现要素：

为此，本实用新型提供一种无人船布放回收装置、无人船及系统，以解决或至少缓解上面存在的问题。

根据本实用新型的一个方面，提供一种无人船布放回收装置，设置于无人船上，包括：设置于船体一侧的撑杆，撑杆的一端铰接于船体，另一端设置有挂钩；与撑杆位于船体同一侧的第一锁紧装置，适于将撑杆固定于船体；控制系统，适于通过控制第一锁紧装置的锁紧、解锁来实现撑杆的收起、撑开；固定于船体的第一卷缆器和第二卷缆器，适于控制线缆的卷起和放出；缠绕于第一卷缆器中的止荡绳和缠绕于第二卷缆器中的引导绳，止荡绳、引导绳分别由第一卷缆器、第二卷缆器中引出，并与挂钩连接；其中，挂钩适于捕捉母船下放的第一起吊绳，并由第一起吊绳牵引，带动止荡绳和引导绳上升；引导绳适于由第二卷缆器驱动，牵引母船下放的第二起吊绳下降，使第二起吊绳与船体建立连接并由第二起吊绳带动船体上升。

可选地，在根据本实用新型的无人船布放回收装置中，挂钩通过第二锁紧装置与撑杆连接，第二锁紧装置适于在挂钩受到拉力时解锁，使得挂钩脱离撑杆。

可选地，在根据本实用新型的无人船布放回收装置中，第二锁紧装置为卡套结构。

可选地，在根据本实用新型的无人船布放回收装置中，止荡绳、引导绳均为柔性绳。

可选地，在根据本实用新型的无人船布放回收装置中，第二卷缆器的上方设置有第三锁紧装置，第二卷缆器中引出的引导绳穿过第三锁紧装置，与挂钩连接。

可选地，在根据本实用新型的无人船布放回收装置中，第二起吊绳的下端连接有索接头，索接头包括柱状的身部和倒锥状的头部，在身部与头部的连接处，头部的宽度大于身部的宽度，头部适于与引导绳连接，引导绳适于牵引索接头下降至第三锁紧装置；第三锁紧装置包括至少一对弹簧销，弹簧销为一端连接有弹簧的销，弹簧适于在受到索接头的头部的压力时被压缩，并在头部穿过所述弹簧销之后回弹，从而卡住索接头。

可选地，在根据本实用新型的无人船布放回收装置中，第三锁紧装置还包括解锁部件，解锁部件适于压缩弹簧从而使第三锁紧装置解锁并释放索接头。

根据本实用新型的一个方面，提供一种无人船，包括如上所述的无人船布放回收装置。

根据本实用新型的一个方面，提供一种无人船布放回收系统，包括如上所述的无人船；和母船，所述母船上设置有起吊装置、第一起吊绳、重力装置、第二起吊绳和索接头，其中，第一起吊绳的上端与起吊装置连接，下端与重力装置连接，重力装置适于使第一起吊绳保持张紧状态，第一起吊绳适于被无人船布放回收装置中的挂钩捕捉，并由起吊装置带动，牵引挂钩、止荡绳和引导绳上升；第二起吊绳的上端与起吊装置连接，下端与索接头连接，索接头的另一端与引导绳连接，索接头适于在引导绳的牵引下下降，与无人船建立连接，并由起吊装置带动，牵引无人船上升。

可选地，在根据本实用新型的无人船布放回收系统中，第一起吊绳和第二起吊绳均为柔性绳。

根据本实用新型的技术方案，在无人船的一侧设置一个撑杆，撑杆的一端铰接于船体，另一端设置有挂钩；挂钩上连接有止荡绳和引导绳，止荡绳和引导绳的另一端缠绕分别缠绕于第一卷缆器、第二卷缆器中，第一卷缆器、第二卷缆器分别固定于船体上。此外，无人船上还设置有第一锁紧装置和控制系统，控制系统通过控制第一锁紧装置解锁来实现撑杆的撑开。

当需要回收船体时，母船上的起吊装置下放第一起吊绳，无人船控制系统控制第一锁紧装置解锁，撑杆撑开，并与船体一侧成一定角度。控制无人船以大于母船的速度与母船同向行驶，撑杆上的挂钩捕捉第一起吊绳，捕捉到第一起吊绳之后，母船起吊装置牵引第一起吊绳上升，挂钩受到第一起吊绳的拉力脱离撑杆，挂钩带动止荡绳和引导绳，随第一起吊绳一起上升。当挂钩上升至母船甲板位置后，工作人员将第一起吊绳从起吊装置上取下，换上第二起吊绳，第二起吊绳的下端连接有索接头；将挂钩上的止荡绳和引导绳取下，将止荡绳固定于母船，并引导绳连接至索接头。引导绳在第二卷缆器的驱动下牵引索接头下降，使索接头与船体建立连接。随后，母船上的起吊装置牵引第二起吊绳上升，从而带动索接头和船体上升，完成无人船的回收。

本实用新型的技术方案便捷、有效地实现了无人船的自动化回收，使得工作人员在母船上即可完成无人船的回收，而无需专门安排工作人员到无人船上去执行挂扣等操作，提高了无人船回收的安全性。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。

图1示出了根据本实用新型一个实施例的无人船100的俯视图；

图2示出了根据本实用新型一个实施例的挂钩120与撑杆110的连接关系图；

图3示出了根据本实用新型一个实施例的无人船100的剖面侧视图；

图4示出了根据本实用新型一个实施例的母船200上的起吊结构的示意图；

图5示出了根据本实用新型一个实施例的索接头250与无人船船体固定的示意图；

图6示出了根据本实用新型一个实施例的无人船回收方法600的流程图；

图7A～7F示出了在根据本实用新型一个实施例的无人船布放回收系统300中执行无人船回收方法600的过程示意图；以及

图8示出了根据本实用新型一个实施例的无人船布放方法800的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本实用新型一个实施例的无人船100的俯视图。如图1所示，无人船100上设置有无人船布放回收装置，无人船布放回收装置包括撑杆110、挂钩120、第一锁紧装置130、第一卷缆器140、止荡绳150、引导绳160、第二卷缆器170和控制系统180(控制系统180在图1中未示出)。

撑杆110设置于船体一侧，例如船体的左侧或船体的右侧。撑杆110的一端铰接于船体，使得撑杆110可以绕该铰接点转动；撑杆的另一端设置有挂钩120。根据一种实施例，如图2所示，挂钩120通过第二锁紧装置112与撑杆110连接。第二锁紧装置112例如可以是卡套结构等可拆卸连接结构，但不限于此。当挂钩120受到拉力时，第二锁紧装置112解锁，使得挂钩120可以从撑杆110处脱离。挂钩120适于捕捉母船下放的第一起吊绳，并由第一起吊绳牵引，带动其上升至母船甲板的位置。

第一锁紧装置130与撑杆110位于船体的同一侧，适于将撑杆110固定于无人船船体。当第一锁紧装置130锁紧时，撑杆110处于收起状态，被固定于船体一侧；当第一锁紧装置130解锁时，撑杆110处于撑开状态，与船体一侧成一定夹角。控制系统180适于通过控制第一锁紧装置130解锁来实现撑杆110的撑开。当然，除控制撑杆110的撑开之外，控制系统180也可以被设置为适于通过控制第一锁紧装置130锁紧来实现撑杆110的收起，本实用新型对控制系统180的控制功能和控制方式不作具体限定。应当指出，本实用新型对控制系统180的存在形态亦不做限制，控制系统180不特指某种架构、操作系统或语言，其可以是物理独立的嵌入式设备，也可以集成在无人船100的主控系统中，本实用新型对此不做限制。

第一卷缆器140和第二卷缆器170固定于船体上，适于控制线缆的卷起和放出。应当指出，本实用新型对第一卷缆器140和第二卷缆器170在船体上的具体位置不做限制。根据一种实施例，为了实现无人船的平稳起吊，避免起吊时的剧烈摇晃，优选地，第一卷缆器140和第二卷缆器170设置于船体的中轴线上，第一卷缆器140设置于船头位置，第二卷缆器170设置于船中或船中后方的位置。

第一卷缆器140和第二卷缆器170可以是卷筒结构，例如发条式线缆卷筒、带有动力驱动装置(例如电动、气动或液压动力等)的卷筒等，本实用新型对第一卷缆器140和第二卷缆器170的具体结构不做限制，只要其可以实现线缆的收放即可。第一卷缆器140和第二卷缆器170的工作原理如下：线缆缠绕于卷缆器内部，并有一端伸出卷缆器之外。当卷缆器之外的线端收到拉力时，卷缆器会将缠绕其中的线缆放出；当线端不受拉力时，自动将线缆回收。当然，为了避免卷缆器中的线缆因被完全放出而无法回收，卷缆器内部的线端设置有限位块，从而始终将卷缆器之内的线端限制在卷缆器之内，避免线缆完全被放出，同时，限位块可以承受设计牵引载荷。

止荡绳150缠绕于第一卷缆器140中，引导绳160缠绕于第二卷缆器170中。止荡绳150、引导绳160分别由第一卷缆器140、第二卷缆器170中引出，与挂钩120连接。应当指出，止荡绳150、引导绳160可以以任意连接方式连接在挂钩120的任意位置，本实用新型对止荡绳、引导绳与挂钩的连接位置以及连接方式不做限制。根据一种实施例，止荡绳150和引导绳160均为柔性绳，即，止荡绳150和引导绳160在受到拉力时可以产生形变(被拉长)，并在拉力消除时恢复原状。

当挂钩120被母船下放的第一起吊绳牵引上升时，止荡绳150和引导绳160随挂钩120一起上升。在挂钩120上升至母船甲板之后，母船上的工作人员将止荡绳150固定于母船上，将引导绳160与母船下放的第二起吊绳连接。这样，引导绳160由第二卷缆器170驱动，牵引第二起吊绳下降至无人船船体。当第二起吊绳与船体建立连接后，母船上的起吊装置牵引第二起吊绳，带动船体上升，完成无人船的回收。

根据一种实施例，如图3所示，第二卷缆器170的上方设置有第三锁紧装置172，从第二卷缆器170中引出的引导绳160穿过第三锁紧装置172，与挂钩120连接(挂钩120在图3中未示出)。根据一种实施例，第三锁紧装置172包括至少一对弹簧销174，弹簧销即一端连接有弹簧的销。当销受到某物体的压力时，弹簧被压缩，该物体穿入弹簧销；当该物体穿过弹簧销之后，弹簧销回弹，从而卡住该物体，使该物体与船体相连接。根据一种实施例，第三锁紧装置172还包括解锁部件176(解锁部件176在图3中未示出)，适于压缩弹簧销174的弹簧，从而使第三锁紧装置172解锁并释放该物体。根据一种实施例，该物体可以是母船下放的第二起吊绳的下端所连接的索接头。

图4示出了根据本实用新型一个实施例的母船200上的起吊结构的示意图。如图4所示，母船上的起吊结构包括起吊装置210、第一起吊绳220、重力装置230、第二起吊绳240和索接头250。根据一种实施例，第一起吊绳220和第二起吊绳240均为柔性绳。

第一起吊绳220的上端与起吊装置210连接，下端与重力装置230连接。重力装置230的密度、质量较大，用于使第一起吊绳220保持张紧状态。本实用新型对重力装置230的形状、材料均无限制，只要其能使第一起吊绳220保持张紧状态即可。根据一种实施例，重力装置230为重力球。

第一起吊绳220适于被无人船100上的挂钩120捕捉，在被挂钩120捕捉到后，起吊装置210牵引第一起吊绳220上升，挂钩120受到第一起吊绳220的拉力脱离撑杆110，第一起吊绳220带动挂钩120以及挂钩120上的止荡绳150和引导绳160上升。

第二起吊绳240的上端与起吊装置210连接，下端与索接头250连接。根据一种实施例，索接头250包括柱状的身部252和倒锥状的头部254。身部252的上部设置有适于连接第二起吊绳240的通孔。头部254的下部设置有适于连接无人船上的引导绳160的通孔。在身部252和头部254的连接处，头部254的宽度大于身部252的宽度。

当第一起吊绳220带动挂钩120、止荡绳150、引导绳160上升至母船甲板位置后，母船上的工作人员将第一起吊绳220从起吊装置210上取下，换上连接有索接头250的第二起吊绳240；并将挂钩120上的止荡绳150和引导绳160取下，将止荡绳150固定于母船，将引导绳160连接至索接头250的头部254处的通孔。这样，引导绳160的一端连接有索接头250，另一端连接有无人船上的第二卷缆器170。第二卷缆器170自动回收引导绳160，引导绳160牵引索接头250下降。当索接头250的头部254下降至无人船上的第三锁紧装置172的弹簧销174时，弹簧销174的弹簧因受到索接头的头部254的压力而被压缩，索接头的头部254穿入两个销之间的缝隙。当索接头的头部254穿过弹簧销174之后，弹簧销174的弹簧回弹，从而卡住索接头的身部252，将索接头250固定于船体。索接头250与船体固定的示意图如图5所示。在索接头250与船体相连后，起吊装置210牵引第二起吊绳240上升，从而带动船体上升，完成无人船的回收。

基于以上描述，第一起吊绳220和第二起吊绳240用于无人船起吊的不同阶段：第一起吊绳220用于起吊挂钩120、止荡绳150和引导绳160；第二起吊绳240用于起吊无人船。应当指出，虽然第一起吊绳220和第二起吊绳240被用于无人船起吊的不同阶段，但是，二者可以是两根不同的绳，也可以是同一根绳。例如，在挂钩120被提升至母船甲板后，将连接有重力装置230的第一起吊绳220从起吊装置210上取下，换上连接有索接头250的第二起吊绳240，这种情况下，第一起吊绳220和第二起吊绳240是两根不同的绳。又例如，在挂钩120被提升至母船甲板后，将第一起吊绳220下方的重力装置230取下，换上索接头250，这种情况下，第一起吊绳220和第二起吊绳240是同一根的绳。应当指出，本实用新型在描述起吊绳时所使用的“第一”、“第二”旨在说明二者被用于无人船起吊的不同阶段，而并不限制二者是否为同一根绳。

前述无人船100和母船200可以组成无人船布放回收系统300，无人船布放回收系统300适于执行如图6所示的无人船回收方法600。如图6所示，方法600始于步骤S610。

在步骤S610中，母船下放重力装置至其位置低于无人船上的撑杆。如图7A所示，母船下放重力装置230，这时，无人船上的撑杆110处于收起状态。

随后，在步骤S620中，控制第一锁紧装置解锁以撑开无人船上的撑杆，使所述撑杆与船体一侧成一定角度。如图7B所示，无人船上的控制系统180(控制系统180在图7B中未示出)控制第一锁紧装置130解锁以撑杆无人船上的撑杆110，撑杆110与船体一侧成一定角度。随着撑杆110被撑开，撑杆一端的挂钩120伸出船体，止荡绳150和引导绳160随之被拉伸。

随后，在步骤S630中，控制无人船以大于母船的安全速度与母船同向行驶。从而使得挂钩120可以捕捉到母船下放的第一起吊绳220。

随后，在步骤S640中，无人船上的挂钩勾住第一起吊绳。如图7C所示，挂钩120钩住第一起吊绳220。

随后，在步骤S650中，母船起吊装置牵引第一起吊绳上升，从而带动挂钩上升。根据一种实施例，挂钩受到第一起吊绳的拉力，使第二锁紧装置(第二锁紧装置如图2所示)解锁，挂钩脱离撑杆，被第一起吊绳带动上升。由于挂钩上连接有止荡绳和引导绳，因此止荡绳和引导绳随挂钩上升。根据一种实施例，在挂钩脱离撑杆后，无人船上的控制控制系统控制第一锁紧装置锁紧，从而收起无人船上的撑杆，使撑杆被固定于船体一侧，避免起吊过程中撑杆与母船碰撞的安全隐患。

随后，在步骤S660中，当挂钩上升至母船甲板时，将第一起吊绳从起吊装置上取下，将第二起吊绳的上端连接至起吊装置，第二起吊绳的下端连接有索接头，将挂钩上的止荡绳和引导绳取下，止荡绳固定于母船，引导绳连接至索接头。如图7D所示，当挂钩120(挂钩120在图7D中未示出)带着止荡绳150和引导绳160上升至母船甲板时，母船上的工作人员将连接有重力装置的第一起吊绳取下，将第二起吊绳240连接至起吊装置，第二起吊绳240的下端连接有索接头250。将挂钩120上的止荡绳150和引导绳160取下，将止荡绳150固定于母船甲板，引导绳160连接至索接头250。

随后，在步骤S670中，引导绳在第二卷缆器的驱动下牵引索接头下降，使索接头与船体建立连接。根据一种实施例，索接头的结构如图4中的索接头250所示，无人船上还设置有第三锁紧装置，第三锁紧装置的结构如图3中的第三锁紧装置172所示。引导绳在第二卷缆器的驱动下牵引索接头下降，当索接头的头部触及第三锁紧装置时，第三锁紧装置中的弹簧销的弹簧被压缩；在索接头的头部穿过弹簧销后，弹簧回弹，从而卡住索接头以使索接头与船体建立连接。如图7E所示，第二卷缆器170具有自动收放线缆的功能，在第二卷缆器170的驱动下，引导绳160牵引索接头250下降。在图7E中，索接头250已与船体建立连接。根据一种实施例，参考图3，索接头250被第三锁紧装置172固定于船体。

随后，在步骤S680中，母船起吊装置牵引第二起吊绳上升，从而带动索接头和船体上升。船体上升至母船后，即完成回收。

图8示出了根据本实用新型一个实施例的无人船布放方法800的流程图。无人船布放方法800适于在前述无人船布放回收系统300中执行。本领域技术人员可以理解，无人船的回收和布放是两个相对应的过程，无人船布放的步骤只要将无人船回收的步骤反过来即可，而且，由于无需实现无人船的定位，无人船的布放比回收更易于操作。如图8所示，方法800始于步骤S810。

在步骤S810中，将索接头与第三锁紧装置连接。第三锁紧装置位于无人船上，索接头与母船起吊装置下放的第二起吊绳连接。

随后，在步骤S820中，起吊装置下放无人船。

随后，在步骤S830中，解锁第三锁紧装置，使索接头与第三锁紧装置脱离。

随后，在步骤S840中，起吊装置牵引第二起吊绳上升，回收索接头。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该实用新型的目的的元素所执行的功能。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本实用新型，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本实用新型的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本实用新型的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本实用新型的范围，对本实用新型所做的公开是说明性的而非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求书限定。