一种适于快速稳定布设的深海着陆器及布放回收方法与流程

本发明涉及海洋工程系统与装配，尤其是一种适于快速稳定布设的深海着陆器及布放回收方法。

背景技术：

1、深海着陆器是人类探索与开发海洋的重要技术工具，通过着陆器人类可以在大深度的海底环境中进行长周期的科学观察与样品收集工作。现有的深海着陆器大多采用多边形开放式框架加防陷支撑脚的结构形式，目前在大深度海洋科学研究试验中取得成功的“彩虹鱼号”、“天涯号”以及“海角号”等着陆器均采用该种结构。这种开放式框架与支撑腿相结合的模式结构简单，但由于其自身构型原因，在水体中上浮和下潜的过程中会形成尾部涡流造成涡激振动，致使深海着陆器产生周期性的摆动与本身的振动，进而影响深海着陆器下潜的稳定性，严重时将对其上搭载的精密科学仪器造成损坏。而这种自激的振、摆动与非完全对称开放式框架复杂的水动力学特性也使得系统难以通过推进器进行控位，实现准确着陆。

2、另一方面，现有的深海着陆器大多采用水面母船支持加着陆器依靠自身重力进行无动力下潜的方式进行布放，着陆器从水面到海底需要跨越深达数千米的海层，下降时间可能长达数小时。由于传统着陆器水动力性能差，调位能力弱，当遭遇较大海流时着陆器产生横向漂移，理想布放点与实际着陆点之间的距离偏差可能高达数海里甚至十余海里。如何实现下潜的精确控制，并减小着陆冲击对着陆器与仪器所带来的影响，是深海着陆器领域亟需解决的技术难点。

技术实现思路

1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种适于快速稳定布设的深海着陆器及布放回收方法，从而有利于实现着陆器的快速、稳定、准确布放并减轻下潜着陆过程中振动与冲击对设备的影响，有利于保障其搭载的科学仪器的长期可靠运行。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种适于快速稳定布设的深海着陆器，包括底部构型，所述底部构型两端分别设置有侧板，侧板包含有折叠侧板和开合侧板，开合侧板通过转轴与底部构型连接，两个折叠侧板的顶面通过连接合页和翼板固定机构连接固定，所述底部构型的两侧面分别安装有侧部构型，所述侧部构型的上方为折叠三角板；位于底部构型两端的外部下方位置设置有槽道，在槽道内安装推进器；还包括控制开合侧板打开与关闭的开合机构，两组开合机构对称布置，底部构型内部设置有搭载框架，所述搭载框架通过爆炸螺栓安装在电池上方，可通过电信号触发实现解脱上浮，所述搭载框架的两侧分别安装有浮力调节舱，搭载框架的一侧安装有浮力调节泵、多波束声纳和高度计，其中多波束声纳和高度计固定在底部构型内部，搭载框架的另一侧安装有控制罐，搭载框架的顶面安装有浮力材料。

4、其进一步技术方案在于：

5、所述开合机构的结构为：包括固定在侧部构型内侧的上连接支座，以及固定在开合侧板上的下连接支座，上连接支座和下连接支座之间安装有电动推杆，电动推杆的推杆部分与下连接支座固定，电动推杆的伸出工作推动开合侧板展开。

6、所述翼板固定机构的结构为：包括翼板转动块、翼板转动块转轴、内侧固定块和螺栓，旋转翼板转动块绕翼板转动块转轴转动，并通过螺栓将翼板转动块与内侧固定块锁紧，折叠侧板和开合侧板呈一平面固定，使深海着陆器转变为快速下潜形态。

7、所述搭载框架采用一体式结构。

8、所述搭载框架呈顶部为敞口的长条形框架结构。

9、所述搭载框架的两端分别设置有八边形结构。

10、折叠侧板、折叠三角板、开合侧板、底部构型和侧部构型均采用碳纤维材料制作。

11、搭载框架、电池的外壳、浮力调节舱的外壳、高度计的外壳、多波束声纳的外壳和爆炸螺栓均采用钛合金材料制作。

12、一种适于快速稳定布设的深海着陆器的布放回收方法，包括如下操作步骤：

13、(一)布放过程：

14、船上工作：完成贮存形态至快速下潜形态的转换，具体为，将顶部的折叠侧板及折叠三角板闭合，锁紧翼板固定机构；

15、下潜过程中，当着陆器通过底部高度计检测到靠近海底时，通过两边侧部构型上对称布置的电动推杆将开合侧板撑开，浮力调节系统排水，减小着陆器负浮力，着陆器呈减速下潜形态，下降速度快速减小；此时海流较小，通过多波束声纳实时检测合适的地形进行着陆，同时打开水平推进器，实现水平方向上的机动，使着陆器降落到理想布放位置，着陆后浮力调节系统注水，增大负浮力，提高坐底稳定性；

16、(二)回收过程：

17、激活爆炸螺栓实现着陆器内部搭载框架部分与电池的分离，浮力调节泵对浮力调节舱进行排水，使搭载框架及搭载的试验仪器整体呈正浮力，实现核心器件自主上浮回收。

18、本发明的有益效果如下：

19、本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过重新设计的各个部件之间的互相配合工作，可以方便的完成着陆器的快速、稳定、准确布放工作，工作稳定性好，安全系数高。

20、同时，本发明还具备如下优点：

21、(1)本发明采用钝头低阻的类水滴外形不同于常见的框架式的着陆器构型，相较于普通的水滴外形更充分的空间，有利于实现大型试验仪器的搭载。而相较于框架式的着陆器构型其水动力性能有了极大的提升，有效减小了下潜阻力，改善了下潜过程中尾部涡流情况，提升了着陆器下潜的稳定性与快速性。

22、(2)本发明在下潜至靠近海底时，可以通过控制电动推杆，打开开合减速翼板，从而极大程度上降低下潜速度，减小下潜惯性，可以降低着陆器及搭载设备所受的着陆冲击。通过浮力调节系统可以实现系统快速下潜、减速下潜形态、着陆及回收时的整体负浮力，以满足不同形态不同工况对系统的要求。着陆器外部包覆的构型组件均采用碳纤维材料，在有利于系统减重的条件下，可承受下潜过程中的水流阻力。同时打开的减速翼板着陆后可以作为支撑面，减小着陆器与海底的接触面的压强，减小长期沉降，有利于后期试验仪器的上浮回收。

23、(3)本发明在近海底时，下潜速度及水平向流速度均较小，可以通过多波束声纳测量地形，同时打开在着陆器底部前后设置的推进器，实现水平方向机动，寻找理想布放位置。

技术特征：

1.一种适于快速稳定布设的深海着陆器，其特征在于：包括底部构型(14)，所述底部构型(14)两端分别设置有侧板，侧板包含有折叠侧板(11)和开合侧板(13)，开合侧板(13)通过转轴(44)与底部构型(14)连接，两个折叠侧板(11)的顶面通过连接合页(31)和翼板固定机构(32)连接固定，所述底部构型(14)的两侧面分别安装有侧部构型(15)，所述侧部构型(15)的上方为折叠三角板(12)；位于底部构型(14)两端的外部下方位置设置有槽道，在槽道内安装推进器(21)；还包括控制开合侧板(13)打开与关闭的开合机构，两组开合机构对称布置，底部构型(14)内部设置有搭载框架(81)，所述搭载框架(81)通过爆炸螺栓(74)安装在电池(61)上方，通过电信号触发实现解脱上浮，所述搭载框架(81)的两侧分别安装有浮力调节舱(71)，搭载框架(81)的一侧安装有浮力调节泵(72)、多波束声纳(52)和高度计(51)，其中多波束声纳(52)和高度计(51)固定在底部构型(14)内部，搭载框架(81)的另一侧安装有控制罐(75)，搭载框架(81)的顶面安装有浮力材料(73)。

2.如权利要求1所述的一种适于快速稳定布设的深海着陆器，其特征在于：所述开合机构的结构为：包括固定在侧部构型(15)内侧的上连接支座(42)，以及固定在开合侧板(13)上的下连接支座(43)，上连接支座(42)和下连接支座(43)之间安装有电动推杆(41)，电动推杆(41)的推杆部分与下连接支座(43)固定，电动推杆(41)的伸出工作推动开合侧板(13)展开。

3.如权利要求1所述的一种适于快速稳定布设的深海着陆器，其特征在于：所述翼板固定机构(32)的结构为：包括翼板转动块(33)、翼板转动块转轴(34)、内侧固定块(35)和螺栓(36)，旋转翼板转动块(33)绕翼板转动块转轴(34)转动，并通过螺栓(36)将翼板转动块(33)与内侧固定块(35)锁紧，折叠侧板(11)和开合侧板(13)呈一平面固定，使深海着陆器转变为快速下潜形态。

4.如权利要求1所述的一种适于快速稳定布设的深海着陆器，其特征在于：所述搭载框架(81)采用一体式结构。

5.如权利要求1所述的一种适于快速稳定布设的深海着陆器，其特征在于：所述搭载框架(81)呈顶部为敞口的长条形框架结构。

6.如权利要求1所述的一种适于快速稳定布设的深海着陆器，其特征在于：所述搭载框架(81)的两端分别设置有八边形结构。

7.如权利要求1所述的一种适于快速稳定布设的深海着陆器，其特征在于：折叠侧板(11)、折叠三角板(12)、开合侧板(13)、底部构型(14)和侧部构型(15)均采用碳纤维材料制作。

8.如权利要求1所述的一种适于快速稳定布设的深海着陆器，其特征在于：搭载框架(81)、电池(61)的外壳、浮力调节舱(71)的外壳、高度计(51)的外壳、多波束声纳(52)的外壳和爆炸螺栓(74)均采用钛合金材料制作。

9.一种如权利要求1所述的适于快速稳定布设的深海着陆器的布放回收方法，其特征在于：包括如下操作步骤：

技术总结
一种适于快速稳定布设的深海着陆器及布放回收方法，包括底部构型，其两端分别设置有侧板，侧板包含有折叠侧板和开合侧板，开合侧板通过转轴与底部构型连接，两个折叠侧板的顶面通过连接合页和翼板固定机构连接固定，所述底部构型的两侧面分别安装有侧部构型，侧部构型的上方为折叠三角板；位于底部构型两端的外部下方位置设置有槽道，并安装推进器；还包括控制开合侧板打开与关闭的开合机构，底部构型内部设置有搭载框架，其底部通过爆炸螺栓安装有电池，其两侧分别安装有浮力调节舱，其一侧安装有浮力调节泵、多波束声纳和高度计，搭载框架的另一侧安装有控制罐，搭载框架的顶面安装有浮力材料，本发明整体工作稳定性好，安全系数高。

技术研发人员：姚明超,肖冬林,许可,赵慧,徐明浩
受保护的技术使用者：深海技术科学太湖实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15