无人船水下声呐扫雷探测系统的制作方法

本发明涉及无人船扫雷领域，具体涉及一种无人船水下声呐扫雷探测系统。

背景技术：

无人船是一个可以在海洋等复杂水域环境中执行各种民用和军用任务的智能化无人平台，主要用于探测和巡逻，可以长时间在恶劣的海洋环境下执行重复性强的工作。采用无人船无需顾虑人员生存空间，可以减小船舶的舱容和载重，降低人力成本，通过自主作业提高操作精度，降低人员操作失误的风险，同时能使船舶有能力搭载更多的货物或设备。

无人船因其体积小、隐形性好，近些年得到世界各国的重视与发展，其中利用无人船扫雷成为应用焦点，当前利用无人船扫雷主要是靠声呐技术实现的，但是现有的声呐设备通常是被固定在无人船的船底工作，其转动自由度差，严重影响了声呐设备扫描探测的范围，进而影响了声呐设备探测的准确性，而且固定在船底，拆卸和清洗都不易，整体维护效率低下。此外，声呐设备一般通过探针发射声波信号，现有的探针发射器一般固定在声呐设备的换能器上，一旦探针发射器损坏，需要对整个声呐设备的换能器进行维修，其维修成本过高。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种扫雷探测准确性高、安装拆卸简便且维护成本低的无人船水下声呐扫雷探测系统。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种无人船水下声呐扫雷探测系统，包括：

无人船，其上设有支撑板；

驱动机构，其固定在所述支撑板上，所述驱动机构包括电机和蜗轮蜗杆机构，所述电机驱动所述蜗轮蜗杆机构传动，所述驱动机构还包括护罩，所述护罩罩设在所述电机和蜗轮蜗杆机构上；

第一旋转轴，其设置在所述蜗轮蜗杆机构上，所述蜗轮蜗杆机构传动时带动所述第一旋转轴转动，且所述第一旋转轴两端分别穿过所述支撑板和护罩；

支撑杆，其固定在所述第一旋转轴穿过所述支撑板的一端上；以及

声呐扫雷探测装置，其包括换能器和探针发射器，所述换能器固定在所述支撑杆的一端，所述探针发射器可拆卸地固定在所述换能器上。

在上述技术方案的基础上，所述无人船水下声呐扫雷探测系统还包括提升装置，所述提升装置用于驱动所述第一旋转轴上下往返运动，所述无人船上还设有控制装置，所述换能器上还设有压力传感器，所述压力传感器发送信号至所述控制装置，所述控制装置根据所述信号驱动提升装置提升所述第一旋转轴。

在上述技术方案的基础上，所述提升装置包括提升杆、提升套筒和提升支架，所述提升支架固定在所述无人船上，所述提升杆的一端固定在所述提升支架上，另一端固定在所述提升套筒上，所述提升套筒与所述第一旋转轴穿过所述护罩的一端相连，所述第一旋转轴可相对所述提升套筒旋转，且所述提升套筒可拆卸地固定在所述护罩上。

在上述技术方案的基础上，所述支撑杆包括第一节杆和第二节杆，所述第一节杆固定在所述第一旋转轴穿过所述支撑板的一端上，所述换能器固定在所述第二节杆的一端，所述第二节杆通过所述控制装置可沿所述第一节杆伸缩，且当所述第二节杆运动到所述第一节杆端部时，所述第二节杆通过所述控制装置可绕所述第一节杆转动，所述无人船还设有收纳舱，所述收纳舱用于收纳所述声呐扫雷探测装置。

在上述技术方案的基础上，所述无人船还设有清洗装置，所述清洗装置设于所述收纳舱上方，所述清洗装置用于清洗收纳于所述收纳舱内的所述声呐扫雷探测装置。

在上述技术方案的基础上，所述第二节杆的一端设有支撑杆法兰，所述换能器上设有连接杆，所述连接杆的两端均设有连接法兰，一个所述连接法兰与所述换能器相连，另一个所述连接法兰通过直角角铁与所述支撑杆法兰相连。

在上述技术方案的基础上，所述探针发射器的一端设有一凸部，所述换能器的一端设有固定端，所述固定端设有收容所述凸部的收容部，所述固定端的两侧设有与所述收容部连通的第一通孔，所述凸部设有第二通孔，所述固定端和凸部通过对拉螺栓可拆卸的固定在一起。

在上述技术方案的基础上，所述探针发射器上设有单片机和探针，所述单片机和探针均与所述控制装置相连。

在上述技术方案的基础上，所述探针包括抵持部和探头，所述探针发射器底部设有第三通孔，所述抵持部抵持在所述第三通孔上时可将探头从所述第三通孔伸出。

在上述技术方案的基础上，所述探针发射器内还设有伸缩推杆和探针更换装置，所述伸缩推杆与所述控制装置相连，所述探针包括夹持部，所述伸缩推杆靠近所述夹持部的一端设有收容所述夹持部的夹持手，所述夹持手为电磁铁，所述探针更换装置内设有多个收容孔，每个所述收容孔内均设有一个所述探针，所述探针发射器还设有与所述控制装置相连的第二旋转轴，所述第二旋转轴设有与所述收容孔数量相等的旋转档位，所述第二旋转轴驱动所述探针更换装置旋转，且所述探针更换装置在转到每一个旋转档位上时，其中一个所述收容孔位于所述伸缩推杆正下方。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的无人船水下声呐扫雷探测系统，包括声呐扫雷探测装置，其中于声呐扫雷探测装置整体固定在支撑杆的一端，当提升装置运作后，支撑杆将会带动声呐扫雷探测装置一起提升。此外，由于第一旋转轴转动将会带动支撑杆转动，进而可以带动声呐扫雷探测装置以第一旋转轴为轴做360度转动，声呐扫雷探测装置一方面在做提升运动，另一方面还绕第一旋转轴转动，从而很好的扩大了声呐扫雷探测装置探测的范围，提高了声呐设备探测的准确性，解决了传统无人船扫雷不准的问题。

(2)本发明的无人船水下声呐扫雷探测系统，其探针发射器可拆卸地固定在换能器上。当需要维修探针发射器时，只需将探针发射器从换能器上拆下即可，然后对探针发射器进行单独修理，不需要对整个换能器进行维修，降低了维修成本。

(3)本发明的无人船水下声呐扫雷探测系统，其设有探针更换装置和伸缩推杆，当探针损坏需要更换时，只需要旋转探针更换装置，在伸缩推杆的作用下即可进行整个更换操作，及时完成探头跟换。

(4)本发明的无人船水下声呐扫雷探测系统，其设有收纳舱，收纳舱用于收纳声呐扫雷探测装置。由于声呐扫雷探测装置在水下进行工作，其长时间受到海水侵蚀，还要面临挂上水草以及油污的问题。传统方式中，通常需要工作人员潜入水下进行维修或者清理，或者等到无人船停泊后在进行处理。前者需要水下作业，风险较高，且成本也较高，而后者则不能及时对声呐扫雷探测装置进行维修和清洗处理，可能会导致声呐扫雷探测装置提前损坏。通过无人船上的控制装置可将声呐扫雷探测装置收纳在收纳舱内，然后在收纳舱内对声呐扫雷探测装置进行维修。此外无人船上还设置清洗装置，清洗装置设于收纳舱上方，可利用清洗装置清洗收纳于收纳舱内的声呐扫雷探测装置。从而即避免了水下作业，又能够及时的对声呐扫雷探测装置进行维修和清理。

附图说明

图1为本发明中无人船水下声呐扫雷探测系统的结构示意图；

图2为本发明中声呐扫雷探测装置的结构示意图；

图3为本发明中清洗装置的结构框图；

图4为本发明中探针更换装置的结构示意图；

图5为本发明中伸缩推杆的结构示意图；

图6为本发明中探针的结构示意图。

图中：1-无人船，11-控制装置，12-支撑板，13-收纳舱，14-清洗装置，2-驱动机构，21-电机，211-电机座，22-蜗轮蜗杆机构，221-蜗杆轴承架，222-轴承支座，23-护罩，3-第一旋转轴，4-支撑杆，41-第一节杆，42-第二节杆，43-支撑杆法兰，5-提升装置，51-提升杆，52-提升套筒，53-固定支架，54-提升支架，6-声呐扫雷探测装置，61-换能器，611-固定端，612-收容部，613-第一通孔，614-连接杆，615-连接法兰，616-压力传感器，62-探针发射器，621-凸部，622-第二通孔，623-单片机，624-探针，624a-抵持部，624b-探头，624c-夹持部，625-第三通孔，626-伸缩推杆，626a-夹持手，627-探针更换装置，627a-收容孔，7-对拉螺栓，8-直角角铁，9-第二旋转轴。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明提供一种无人船水下声呐扫雷探测系统，其包括无人船1、驱动机构2、第一旋转轴3、支撑杆4和声呐扫雷探测装置6。

无人船1上设有支撑板12，支撑板12可以固定在无人船1的船头或者船尾，支撑板12主要起支撑和固定的作用。

驱动机构2固定在支撑板12上，驱动机构2包括电机21、蜗轮蜗杆机构22和护罩23。电机21的输出轴与蜗轮蜗杆机构22联动，电机21运行后即可驱动蜗轮蜗杆机构22传动。电机21的下方通过电机座211与支撑板12固定，蜗轮蜗杆机构22通过蜗杆轴承架221固定在支撑板12上。护罩23罩设在电机21和蜗轮蜗杆机构22上，起到防护作用。

第一旋转轴3设置在蜗轮蜗杆机构22的蜗轮上，其中第一旋转轴3两端分别穿过支撑板12和护罩23，当电机21运行后，蜗轮蜗杆机构22传动时即可带动第一旋转轴3转动。为了增加第一旋转轴3的稳定性，在蜗轮蜗杆机构22下方所对应的支撑板12上还设有轴承支座222，第一旋转轴3穿过轴承支座222保证转动的稳定性。

支撑杆4位于支撑板12下方，并固定在第一旋转轴3穿过所述支撑板12的一端上。

同时参见图2所示，声呐扫雷探测装置6包括换能器61和探针发射器62，换能器61固定在支撑杆4的一端，探针发射器62可拆卸地固定在换能器61上。本发明中支撑杆4的一端设有支撑杆法兰43，换能器61上设有连接杆614，连接杆614的两端均设有连接法兰615，其中一个连接法兰615与换能器61相连，另一个连接法兰615通过直角角铁8与支撑杆法兰43相连。从而将换能器61固定在支撑杆4的一端。由于声呐扫雷探测装置6整体固定在支撑杆4的一端，第一旋转轴3转动将会带动支撑杆4转动，进而可以带动声呐扫雷探测装置6以第一旋转轴3为轴做360度转动，从而很好的扩大了声呐扫雷探测装置6探测的范围，提高了声呐设备探测的准确性，进而很好的提高了无人船扫雷的可靠性。

本发明中的无人船水下声呐扫雷探测系统还包括提升装置5，提升装置5用于驱动第一旋转轴3上下往返运动。本发明中的提升装置5包括提升杆51、提升套筒52和提升支架54，提升支架54固定在无人船1上，提升杆51的一端固定在提升支架54上，另一端固定在提升套筒52上，提升套筒52与第一旋转轴3穿过护罩23的一端相连，第一旋转轴3可相对提升套筒52旋转。为了保证位于第一旋转轴3下方的结构的稳定性，本发明将提升套筒52可拆卸地固定在护罩23上，具体的，采用固定支架53将提升套筒52可拆卸地固定在护罩23上，固定支架53固定在护罩23上，固定支架53包括相对设置的两个部分，每个部分上设有一个弧形的卡环，当两个卡环合拢时即可卡箍在提升套筒52上，然后通过螺丝锁紧卡环即可将提升套筒52固定在护罩23上。此外，随着提升杆51的提升，固定支架53也可以伸长来进行配合。

无人船1上还设有控制装置11，换能器61上还设有压力传感器616，设置压力传感器616后可以感应到换能器61所处的水深，具体的，本发明中的压力传感器616为投入式液位变送器。压力传感器616发送信号至控制装置11，控制装置11根据信号驱动提升装置5提升所述第一旋转轴3，即可对换能器61所处水深适时调整到最佳位置。最佳位置具体由海况特性和船型特性确定，海况特性主要指海浪所带来的影响，即探针发射器62需要置于海浪之下，来规避风浪剧烈影响，需要根据实验确定对应深度关系。船型特性指的是声呐扫雷探测装置6是安装在船头还是船尾，安装位置不同，所考虑的因素也不同。如果安装在靠近无人船船头的地方，则要考虑当无人船往前快速前进时，船头翘起，将探针发射器62带出水面的问题，同样船头的抬高量也需根据实验确定对应船型的抬高情况。如果是安装在靠近无人船尾段，则要考虑船尾喷泵或螺旋桨的水扰动和噪音影响，此时也可以通过实验确定可行的深度，比如可以通过模型试验和现场测试而得。

由于声呐扫雷探测装置6在水下进行工作，其长时间受到海水侵蚀，还要面临挂上水草以及油污的问题，因此需要对声呐扫雷探测装置6定期进行检修和清理。传统方式中，通常需要工作人员潜入水下进行维修或者清理，或者等到无人船停泊后在进行处理。前者需要水下作业，风险较高，且成本也较高，而后者则不能及时对声呐扫雷探测装置6进行维修和清洗处理，可能会导致声呐扫雷探测装置6提前损坏。本发明为了克服上述问题，采取的方式是在无人船1上设有收纳舱13，收纳舱13用于收纳声呐扫雷探测装置6。同时对上支撑杆4做出改进，其中上支撑杆4包括第一节杆41和第二节杆42，第一节杆41固定在第一旋转轴3穿过支撑板12的一端上，换能器61固定在第二节杆42的一端，第二节杆42通过控制装置11可沿第一节杆41伸缩，且当第二节杆42运动到第一节杆41端部时，第二节杆42通过控制装置11可绕第一节杆41转动。通过第二节杆42转动将声呐扫雷探测装置6置入收纳舱13内。这样通过无人船1上的控制装置11可将声呐扫雷探测装置6收纳在收纳舱13内，然后在收纳舱13内对声呐扫雷探测装置6进行维修，避免了水下作业。此外还可以在无人船1上设置清洗装置14，清洗装置14设于收纳舱13上方，参见图3所示，清洗装置14主要包括喷头、刷辊和清水循环系统，喷头负责用水对声呐扫雷探测装置6进行喷淋冲洗，并用刷辊对扫雷探测装置6进行刷洗，从而达到清洗声呐扫雷探测装置6的目的。

本发明中的探针发射器62采用可拆卸地方式固定在换能器61上，具体的，在探针发射器62的一端设有一凸部621，在换能器61的一端设有固定端611，其中固定端611设有收容凸部621的收容部612。当需要将探针发射器62固定在换能器61上时，只需要将凸部621卡入收容部612即可。为了让探针发射器62与换能器61固定的更为牢固，在固定端611的两侧设有与收容部612连通的第一通孔613，在凸部621设有第二通孔622，固定端611和凸部621通过利用对拉螺栓7穿过第一通孔613和第二通孔622即可将固定端611和凸部621固定在一起。采用这样的结构后，当需要更换探针发射器62时，只需将探针发射器62从换能器61上拆下即可，然后对探针发射器62进行单独修理，不需要对整个换能器61进行维修，降低了维修成本。

参见图4至图6所示，探针发射器62内设有单片机623和探针624。单片机623和探针624均与控制装置11相连。其中探针624包括抵持部624a和探头624b，探针发射器62底部设有第三通孔625，抵持部624a抵持在第三通孔625上时可将探头624b从所述第三通孔625伸出。换能器61通过探针624将声呐的声波信号发射到水底，同时还通过探针624接收反馈的声波信号。探针624还将接收到的反馈的声波信号传输给单片机623。单片机623分析和处理探针624发送的信号，反馈给控制装置11，通过这种方式即可使无人船1能够探测附近是否存在水雷。

当探针624损坏需要更换时，为了避免在进行水下工作。本发明中的无人船水下声呐扫雷探测系统可以自动对损坏的探针进行更换。具体的，在探针发射器62内还设有伸缩推杆626和探针更换装置627，伸缩推杆626与控制装置11相连，探针624包括夹持部624c，伸缩推杆626靠近夹持部624c的一端设有收容夹持部624c的夹持手626a，夹持手626a为电磁铁，探针更换装置627内设有多个收容孔627a，每个收容孔627a内均设有一个探针624，探针发射器62还设有与控制装置11相连的第二旋转轴9，第二旋转轴9设有与收容孔627a数量相等的旋转档位，第二旋转轴9驱动探针更换装置627旋转，且探针更换装置627在转到每一个旋转档位上时，其中一个收容孔627a位于所述伸缩推杆626正下方。

从而，当控制装置11收不到信号或者信号异常时，可认为探针624损坏，此时，控制装置11驱动伸缩推杆626向下运动，利用夹持手626a夹持住夹持部624c，在电磁铁的作用下，保持二者之间的固定。然后伸缩推杆626向上运动，当伸缩推杆626完全从收容孔627a退出后，第二旋转轴9驱动探针更换装置627旋转到另一旋转档位，从而将替换的探针624置于伸缩推杆626下方，然后伸缩推杆626再次向下运动，推动替换的探针624一起下下运动，完成对探针624的更换。

利用本发明中的无人船水下声呐扫雷探测系统进行扫雷探测的具体方式如下：首先控制装置11驱动第二节杆42绕所述第一节杆41转动，将声呐扫雷探测装置6从收纳舱13伸出，换能器61上的压力传感器616发送信号至控制装置11，控制装置11根据信号驱动提升装置5提升第一旋转轴3，具体的，松开固定支架53对提升套筒52的固定，提升杆51对提升套筒52进行提升，同时带动第一旋转轴3一起运动。从而可以对声呐扫雷探测装置6所处水深进行调整，使其处于最佳水深位置。然后通过固定支架53将提升套筒52进行固定，启动驱动机构2，使第一旋转轴3开始旋转，从而带动声呐扫雷探测装置6做360度旋转探测，声呐扫雷探测装置6上的换能器61通过探针624将声呐的声波信号发射到水底，同时还通过探针624接收反馈的声波信号。探针624还将接收到的反馈的声波信号传输给单片机623。单片机623分析和处理探针624发送的信号，反馈给控制装置11，通过这种方式即可使无人船1能够探测附近是否存在水雷。然后即可进行后续的扫雷处理。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。