一种可用于UUV滑行及充电的装置及操作方法与流程

本发明涉及水下充电系统，尤其是一种可用于uuv滑行及充电的装置及操作方法。

背景技术：

1、uuv是一种可长期潜入水下，依靠自带能源、自推进、遥控或自主控制，通过配置任务载荷执行作业任务，能回收和反复利用的潜器。

2、能源是限制水下无人航行器作业的主要因素之一，其能源系统主要采用蓄电池、燃料电池、太阳能电池和热气机等方式，现有能源系统的缺陷在于蓄电池、燃料电池和热气机等能源类型不能独立完成蓄能，限制了作业范围，太阳能电池蓄能效率较低，限制了uuv的作业能力；同时uuv推进方式中最简单的是螺旋桨推进，其次是导管桨方式，较为复杂的是泵喷推进器以及螺旋桨和电机集成一体化推进装置。对于轻量型uuv，由于其螺旋桨尺度相对较小，即便驱动电机高速运转所提供的驱动力依然不足以抵消海洋动力过程影响，其空化等效应影响会更为严，导致螺旋桨旋转推进驱动发出的噪声较大。

技术实现思路

1、本技术人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种可用于uuv滑行及充电的装置及操作方法，从而可实现通过敏感海域无动力滑行，非敏感海域航行降低目标被发现的概率；配备可收放式的折叠太阳能充电板摆脱了母船等保障单位的限制，保证补能效率，极大程度的保证了单体续航力，可实现在水下长时间独立作业，较传统uuv具有节能、隐蔽性强、机动型强的优势。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种可用于uuv滑行及充电的装置，包括uuv，uuv的艇体舯部位置配合安装有升降系统，升降系统连接可旋转折叠翼；

4、可旋转折叠翼不工作时与uuv的艇体外形吻合，可旋转折叠翼工作时，通过升降系统伸出uuv的艇体后展开；

5、升降系统的结构为：包括与可旋转折叠翼配合的椭球形定位模块，所述椭球形定位模块的底部延伸升降轴，所述升降轴的下方外壁面设置有一号弹簧定位销，升降轴的外部配合安装有旋转轴，旋转轴的一侧壁面上开有旋转限位槽，所述旋转轴的外部配合设置有固定不动的螺纹轴，所述螺纹轴的内壁面设置有螺纹滑轨，一号弹簧定位销从旋转限位槽伸出后与螺纹滑轨配合；还包括旋转电机，所述旋转电机的输出端与旋转轴配合安装，控制旋转轴转动；还包括控制电机，控制电机的输出端连接绞车，绞车上的承拉线缆穿入旋转轴内部，然后从椭球形定位模块顶面穿出，承拉线缆连接艇体电源模块；

6、可旋转折叠翼的结构为：包括折叠翼底板，折叠翼底板的设置有腔体，在腔体的空腔内布置有浮力材料，腔体的外顶面设置有固定不动的上层太阳能充电板，腔体中间位置设置有内凹的椭球形定位槽，位于椭球形定位槽两侧对称布置有联动轴，一侧的联动轴上连接中层太阳能充电板，另一侧的联动轴上连接下层太阳能充电板，还包括圆弧形结构的支撑架，在腔体的内部设置有90度拐角电机，在90度拐角电机的驱动下，充电板绕着支撑架展开与缩回。

7、其进一步技术方案在于：

8、所述椭球形定位模块和升降轴一体式设计。

9、所述升降轴为空心薄壁结构。

10、所述椭球形定位模块的顶面中间位置设置有抗拉线缆通孔。

11、旋转轴为空心薄壁结构，旋转轴的底部中间位置设置有与旋转电机输出端配合的旋转限位孔，旋转轴的底部还设置有线缆通过槽和弹簧定位槽，线缆通过槽穿过承拉线缆，弹簧定位槽内安装二号弹簧定位销。

12、所述线缆通过槽为圆弧形结构。

13、螺纹轴的底部设置有抗拉线缆通道和三号弹簧定位销。

14、一种可用于uuv滑行及充电的装置的操作方法，包括如下操作过程：

15、s1、uuv滑行工况：

16、旋转电机控制椭球形定位模块、升降轴、旋转轴整体旋转，旋转90度后由螺纹轴上的三号弹簧定位销固定，椭球形定位模块通过椭球形定位槽带动可旋转折叠翼旋转，使可旋转折叠翼旋转90°，此时绞车锁紧承拉线缆；由于可旋转折叠翼为艇体提供升力，使应用此装置的uuv在关闭推进及螺旋桨的情况下滑行一定距离，达到静音和节能的效果；

17、s2、uuv充电折叠翼释放工况：

18、当uuv接到充电指令后，与滑行状态相同，先使可旋转折叠翼旋转90°，再通过旋转电机加大扭矩使升降轴脱离螺纹轴上的三号弹簧定位销，控制旋转轴旋转，旋转轴通过二号弹簧定位销带动升降轴旋转，二号弹簧定位销旋转时沿螺纹轴的螺纹滑轨运行实现升降轴旋转上升，二号弹簧定位销滑出螺纹滑轨时，旋转电机停止工作；与此同时控制电机控制绞车转动释放承拉线缆，太阳能折叠翼在浮力材料的作用下上升，释放折叠翼到水面之后下层太阳能充电板与中层太阳能充电板依次在90度拐角电机控制下打开，实现太阳能充能；艇体在可旋转折叠翼下方，通过承拉线缆相连，此时，可旋转折叠翼具有微正浮力，下方艇体具有微负浮力，整个艇体具有微正浮力，实现近水面充电；

19、s3、uuv充电完成回收工况：

20、充电结束后，采用上述相反动作进行回收；其中椭球形定位模块与椭球形定位槽的配合，使可旋转折叠翼在回收过程中难度降低，允许可旋转折叠翼具有相对角度，随着绞车收紧承拉线缆，最终达到预定位置。

21、本发明的有益效果如下：

22、本发明结构紧凑、合理，操作方便，针对uuv在水下作业时被能源限制作业范围、采用自带太阳能板充电的uuv充电效率低，同时充电过程中容易暴露自身、uuv采用各种推进方式都存在水下噪声，而采用无动力滑翔方式行进时速度受限等问题，本发明可实现通过敏感海域无动力滑行，非敏感海域航行降低目标被发现的概率；配备可收放式的折叠太阳能充电板摆脱了母船等保障单位的限制，保证补能效率，极大程度的保证了单体续航力，可实现在水下长时间独立作业，较传统uuv具有节能、隐蔽性强、机动型强的优势。

23、同时，本发明还具备如下优点：

24、1)该装置实现了uuv能够在非敏感区域自主充电，极大程度增加了其续航力，不同于传统uuv对母船等保障设施的依赖。

25、2)不同于其他水下潜器直接上浮充电，该用于uuv充电的可旋转折叠翼具有释放功能，可保证充电时，艇体在水面下方，太阳能充电板浮于水面，最大程度降低了艇体受水面风浪的影响，提高了水面充电的稳定性。

26、3)该用于uuv滑行及充电的可旋转折叠翼，具有太阳能充电板展开的功能，展开后的太阳能充电板面积大于艇体自身投影面积，加快了充电的速度。

27、4)该装置可使uuv具有滑行功能，能够关闭推进装置滑行抵近目标区域，并具有节能及隐蔽的效果。

28、5)该用于uuv滑行及充电的装置通过椭球形定位模块与定位槽的方式实现定向定位，简单有效，允许可旋转折叠翼具有一定相对角度进行回收。

29、6)该用于uuv的升降装置内部收放抗拉线缆能够降低可旋转折叠翼在回收过程中线缆被艇附体缠绕的可能性，增加了回收过程的可靠性。

30、7)该用于uuv的升降装置，既能通过椭球形定位模块旋转实现滑行，也能在旋转的过程中升高并释放抗拉线缆及折叠翼实现水面充电的功能，结构集成度高简单高效，易于量产复制。