一种自主水下航行器在水下无线充电设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水下无线充电的设备，特别涉及一种自主水下航行器在水下无线充电设备。
【背景技术】
[0002]自主水下航行器作为一种海上力量，以其自主控制，海上作业更加灵活自如等优点，在民用领域和军用领域都发挥着重要的作用。发展初期，自主水下航行器主要用于勘探海底地貌、打捞沉船、铺设水下电缆及维护等民用领域，后来逐渐在军事领域崭露头角，在水下侦察、情报收集、反潜/反水雷作战、跟踪、预警、水下攻击等方面都有广泛的应用。为了满足军事需求，未来的自主水下航行器应具有实现远距离，长时间作战任务的能力，这就要求自身具有足够的能源供应。在近几年中，水下航行器的能源主要采用可充电的电池组。由于航行器自身体积受限，所携带电池组容量也是有限的，这使得航行器执行任务的时间一般只有I天左右，因此需要经常给电池组进行充电。目前航行器充电的过程需要将其升至水面，取出电池组接入外部充电电路进行充电。这一过程既繁琐又耗时，而且需要经常打开航行器船舱，影响其密闭性。因此，需要设计一种更有效的电池充电方式。无线能量传输技术的引入正好解决了这一问题。自主水下航行器需要充电时，只需将航行器停靠在充电平台上即可实现无线充电。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了解决目前没有航行器基于无线能量传输技术的内部充电结构进行设计的问题，而提出的一种自主水下航行器在水下无线充电设备。
[0004]上述的发明目的是通过以下技术方案实现的:
[0005]—种自主水下航行器在水下无线充电设备具体包括:自主水下航行器、水下充电装置和捕捉机械臂；
[0006]所述的自主水下航行器和水下充电装置通过捕捉机械臂进行连接；
[0007]所述的自主水下航行器包括耦合器次级端、自主水下航行器谐振补偿电路、自主水下航行器整流滤波电路、直流斩波器、自主水下航行器主控制器、负载、微处理器、电池组、电流传感器、解调电路、通信控制器和总线；
[0008]其中，所述耦合器次级端接线端与自主水下航行器谐振补偿电路电容一端串联，自主水下航行器谐振补偿电路电容的另一端与解调电路模拟信号输入端口连接，解调电路数字信号输出端口与通信控制器信号输入端连接，通信控制器信号输出端与总线相连接，自主水下航行器谐振补偿电路电容的另一端与自主水下航行器整流滤波电路的输入端连接，自主水下航行器整流滤波电路的电容与直流斩波器开关管连接，直流斩波器输出端与总线相连接，直流斩波器控制端与自主水下航行器主控制器信号输出端相连，主控制器的信号输入端与微处理器的信号输出端相连接，微处理器的信号输入端与电流传感器信号输出端相连接，电流传感器的信号检测端与总线相连接，微处理器的RS-485通讯接口与电池组相连，电池组与总线相连接;主控制器控制信号输出端与负载的控制信号输入端连接；
[0009]所述水下充电装置包括海底输电电缆、水密接头、捕捉机构、变压器、水下充电装置整流滤波电路、高频逆变电路、水下充电装置谐振补偿电路、驱动控制器、耦合器初级端、调制电路和水下充电装置主控制器；
[0010]海底输电电缆通过水密接头与变压器初级侧接线端连接，变压器次级侧接线端与水下充电装置整流滤波电路的输入端连接，水下充电装置整流滤波电路电容与高频逆变电路电力场效应管SI和S2的源极连接，高频逆变电路的电力场效应管S2的漏极和S4的源极与水下充电装置谐振补偿电路电容的一端连接，水下充电装置谐振补偿电路电容的另一端与耦合器初级端相连接，高频逆变电路的电力场效应管S1、S2、S3和S4的栅极与驱动控制器控制信号输出端相连接，驱动控制器控制信号输入端与调制电路控制信号输出端连接，调制电路的控制信号输入端与水下充电装置主控制器控制信号输出端相连接;其中，高频逆变电路包括电力场效应管S1、电力场效应管S2、电力场效应管S3和电力场效应管S4;
[0011]所述电力场效应管S1、电力场效应管S2、电力场效应管S3和电力场效应管S4在高频逆变电路中的位置关系为:电力场效应管SI与电力场效应管S2串联后与串联的电力场效应管S3和电力场效应管S4并联。
[0012]发明效果
[0013]本发明的目的是将应用无线能量传输技术的水下充电装置用于航行器水下无线充电，以解决水下航行器续航能力差，充电过程耗时费力等缺点。
[0014]本发明在于将无线能量传输技术引入航行器水下充电中，使得航行器需要充电时，只需停靠在水下充电装置即可进行无线充电。这种方法解决了传统充电方式耗时费力的缺点，增强了航行器的在水中执行任务的续航能力。所提出的航行器内部结构是在传统充电电路基础上增加了部分单元，设计简单且无需改变航行器自身结构。
[0015]本发明是专门针对自主水下航行器设计了一种水下无线充电系统。给出了航行器内部改进的无线充电结构，并给出了无线充电系统的实现过程。解决了航行器传统充电的繁琐过程，使航行器能够在水下实现连续作业。
【附图说明】
[0016]图1为【具体实施方式】一提出的无人水下航行器无线充电内部结构框图；
[0017]图2为【具体实施方式】一提出的无线能量与信号传输系统电路图；其中，T为变压器209，电池组用负载R表示。
【具体实施方式】
[0018]【具体实施方式】一:结合图1本实施方式的一种自主水下航行器在水下无线充电设备，具体包括:自主水下航行器202、水下充电装置201和捕捉机械臂207;
[0019]所述的自主水下航行器202和水下充电装置201通过捕捉机械臂207进行连接；
[0020]所述的自主水下航行器202包括耦合器次级端204、自主水下航行器谐振补偿电路311、自主水下航行器整流滤波电路309、直流斩波器(DC/DC变换器)310、自主水下航行器主控制器302、负载308、微处理器303、电池组305、电流传感器304、解调电路307、通信控制器306和总线301;
[0021]其中，所述耦合器次级端204接线端与自主水下航行器谐振补偿电路311电容一端串联，自主水下航行器谐振补偿电路311电容的另一端与解调电路307模拟信号输入端口连接，解调电路307数字信号输出端口与通信控制器306信号输入端连接，通信控制器306信号输出端与总线301相连接，自主水下航行器谐振补偿电路311电容的另一端与自主水下航行器整流滤波电路309的输入端(二极管D5正极和二极管D7负极)连接，自主水下航行器整流滤波电路309的电容与直流斩波器310开关管(开关管Sc的源极)连接，直流斩波器310输出端与总线301相连接，直流斩波器310控制端(开关管Sc的漏极)与自主水下航行器主控制器302信号输出端相连，主控制器303的信号输入端与微处理器303的信号输出端相连接，微处理器303的信号输入端与电流传感器304信号输出端相连接，电流传感器304的信号检测端与总线301相连接，微处理器303的RS-485通讯接口与电池组相连，电池组与总线301相连接;主控制器控制信号输出端与负载的控制信号输入端连接；
[0022]所述水下充电装置201包括海底输电电缆205、水密接头206、捕捉机构208、变压器209、水下充电装置整流滤波电路210、高频逆变电路211、水下充电装置谐振补偿电路214、驱动控制器215、耦合器初级端203、调制电路212和水下充电装置主控制器213;
[0023]海底输电电缆205通过水密接头206与变压器初级侧接线端209连接，变压器209次级侧接线端与水下充电装置整流滤波电路210的输入端(Dl正极和D3负极)连接，水下充电装置整流滤波电路210电容与高频逆变电路211电力场效应管SI和S2的源极连接，高频逆变电路211的电力场效应管S2的漏极和S4的源极与水下充电装置谐振补偿电路214电容的一端连接，水下充电装置谐振补偿电路214电容的另一端与耦合器初级端203相连接，高频逆变电路211的电力场效应管S1、S2、S3和S4的栅极与驱动控制器215控制信号输出端相连接，驱动控制器215控制信号输入端与调制电路212控制信号输出端连接，调制电路212的控制信号输入端与水下充电装置主控制器213控制信号输出端相连接;其中，高频逆变电路211包括电力场效应管S1、电力场效应管S2、电力场效应管S3和电力场效应管S4。
[0024]本实施方式效果