一种可调吊点控制装置的水下拖体系统的制作方法

1.本发明涉及水下装备技术领域，特别涉及一种可调吊点控制装置的水下拖体系统。


背景技术：

2.目前水下拖曳系统在海洋监测、海洋研究以及军事等领域发挥极其重要的作用。拖曳系统一般由母船、拖体、拖缆以及绞车吊放系统组成。在实际海洋环境中，拖曳系统会受到海流、内波等因素的扰动，会对探测设备产生不利影响，因此对于拖曳体运动稳定性设计是拖曳系统设计的关键部分，它直接影响拖曳系统搭载仪器设备性能发挥。根据多次湖试经验和大量数据处理结果，发现拖体吊点位置的改变极大影响拖体姿态。现有拖体都是利用已加工好的几个吊点，通过计算预估，再通过试验确定吊点位置。存在主要问题是：1、吊点的固定安装，只能在拖体出水后对其进行拆装，不能在水下进行实时调节；2、吊点的孔位是固定孔位，可能无法获得最佳吊点位置。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明提供了一种可调吊点控制装置的水下拖体系统，主要解决针对现有拖体拖曳系统在实际水下运动中，受复杂环境扰动而产生的拖曳体不稳定现象，设计了一种吊点实时可调的结构模块和控制装置，有效解决现有单吊点拖体水下运动稳定问题，满足多样复杂水下环境的姿态稳定性，同时也可用于水下环境的预报。
4.本发明通过以下技术方案予以实现：
5.一种可调吊点控制装置的水下拖体系统，包括拖体、拖缆头和可调吊点控制装置，所述可调吊点控制装置由程序控制模块、可调吊杆模块和平衡传感器模块三部分组成；所述拖缆头活动安装在所述可调吊杆模块上，所述可调吊杆模块安装于所述拖体的舱体顶部，所述程序控制模块安装于所述拖体的舱体内，所述平衡传感器模块固定安装于所述拖体上，所述程序控制模块分别与所述可调吊杆模块和所述平衡传感器模块电性连接。
6.优选的，所述可调吊杆模块包括水平滑轨、竖直滑轨、固定座和销轴；所述拖体的舱体顶部安装有两个线性设置的所述竖直滑轨，两个所述竖直滑轨上竖向调节有所述水平滑轨，所述水平滑轨上水平调节有所述固定座，所述固定座上通过销轴与所述拖缆头铰接相连。
7.优选的，还包括水平电机和竖直电机，分别用于驱动所述固定座在水平和竖直方向上移动；所述水平电机和所述竖直电机采用丝杠传动式结构对所述固定座进行驱动调节。
8.优选的，所述平衡传感器模块由三个加速度传感器组成，分别布置于所述拖体的艏部、舱体和艉部内。
9.优选的，所述拖缆头与所述固定座铰接所使用的所述销轴的轴向处为吊点。
10.本发明具有以下有益效果：
11.本发明主要解决针对现有拖体拖曳系统在实际水下运动中，受复杂环境扰动而产生的拖曳体不稳定现象，设计了一种吊点实时可调的结构模块和控制装置，有效解决现有单吊点拖体水下运动稳定问题，满足多样复杂水下环境的姿态稳定性，同时也可用于水下环境的预报。
附图说明
12.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1为本发明的结构图。
14.图2为本发明中可调吊杆模块的结构图。
15.图3为本发明中拖体艏部上仰吊点控制示意图。
16.图4为本发明中拖体艏部下俯吊点控制示意图。
17.图中：1-拖体、2-拖缆头、3-可调吊点控制装置、31-程序控制模块、32-可调吊杆模块、321-水平滑轨、322-竖直滑轨、323-固定座、324-销轴、325-水平电机、326-竖直电机、33-平衡传感器模块。
具体实施方式
18.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.请参阅图1-4，本实施例提供了一种可调吊点控制装置的水下拖体系统的技术方案，包括拖体1、拖缆头2和可调吊点控制装置3，可调吊点控制装置3由程序控制模块31、可调吊杆模块32和平衡传感器模块33三部分组成；拖缆头2活动安装在可调吊杆模块32上，可调吊杆模块32安装于拖体1的舱体顶部，程序控制模块31安装于拖体1的舱体内，平衡传感器模块33固定安装于拖体1上，程序控制模块31分别与可调吊杆模块32和平衡传感器模块33电性连接。
20.可调吊杆模块32包括水平滑轨321、竖直滑轨322、固定座323和销轴324；拖体1的舱体顶部安装有两个线性设置的竖直滑轨322，两个竖直滑轨322上竖向调节有水平滑轨321，水平滑轨321上水平调节有固定座323，固定座323上通过销轴324与拖缆头2铰接相连。
21.还包括水平电机325和竖直电机326，分别用于驱动固定座323在水平和竖直方向上移动；两者共同实现吊点在该平面空间的任意位置移动，水平电机325和竖直电机326采用丝杠传动式结构对固定座323进行驱动调节，上述电机驱动丝杠传动式调节结构为现有技术中常见的公知常识，仅仅对其进行使用，故不再对其进行赘述。
22.平衡传感器模块33由三个加速度传感器组成，分别布置于拖体1的艏部、舱体和艉部内；该组传感器用于检测拖体1在水下运动过程中的平衡姿态，通过测量由于重力引起的加速度，可以计算出拖体1相对于水平面的倾斜角度，由于拖体1姿态受水流影响，而水流的
运动又存在不可预估性，因此，加速度传感器实时将拖体1姿态信息传递给程序控制模块31。程序控制模块31可作为独立模块，也可以嵌入于原pcb中，程序控制模块31接收平衡传感器模块33信息，经逻辑计算后，下发控制指令，实现吊点的xy平面任意移动，同时程序控制模块31也包含极端预警和错误程序报警，并将信息上报给终端，终端实时获取拖体1平衡信息和海上环境信息。
23.拖缆头2与固定座323铰接所使用的销轴324的轴向处为吊点，通过水平电机325和竖直电机326驱动固定座323在水平和竖直方向上移动，以此来实现吊点在原吊点空间位置xy方向的任意移动。
24.拖体1水下工作时，位于拖体1本体的前部、中部和后部的平衡传感器模块33，实时将加速度数据传递给接收模块，当检测到海流、内波等扰动引起的拖体1姿态位移，及位移梯度信息，程序控制模块31将依照逻辑对可调吊杆模块32装置进行控制：
25.拖体1姿态参数主要包括纵倾角、横倾角、方位角。吊点沿舱体轴向移动，可调节重力、浮力、水动力对吊点力臂大小，进而改变其对吊点力矩大小，从而影响拖体1纵倾角变化；吊点沿舱体径向移动，可调节拖体1横倾角偏移0度时，重力、浮力对吊点力臂大小，从而影响拖体1横倾角变化。
26.如检测到拖体1艏部上仰，程序控制模块31将下发吊点后移指令，吊点模块以一定速度v向拖体1艉部移动，纵倾角梯度大，吊点位移速度也快，纵倾角梯度小，吊点位移速度也慢，吊点位移按照pid反馈控制，如图3所示。如检测到拖体1艏部下俯，程序控制模块31将下发吊点前移指令，吊点模块以一定速度v向拖体1艏部移动，纵倾角梯度大，吊点位移速度也快，纵倾角梯度小，吊点位移速度也慢，吊点位移同样按照pid反馈控制，如图4所示。同时，传感器反馈信息和姿态运动信息将同步用于水下环境的检测和收集汇总，同步反馈给终端，用于反馈当地水下环境信息和水下环境预报。
27.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种可调吊点控制装置的水下拖体系统，包括拖体(1)、拖缆头(2)和可调吊点控制装置(3)，其特征在于，所述可调吊点控制装置(3)由程序控制模块(31)、可调吊杆模块(32)和平衡传感器模块(33)三部分组成；所述拖缆头(2)活动安装在所述可调吊杆模块(32)上，所述可调吊杆模块(32)安装于所述拖体(1)的舱体顶部，所述程序控制模块(31)安装于所述拖体(1)的舱体内，所述平衡传感器模块(33)固定安装于所述拖体(1)上，所述程序控制模块(31)分别与所述可调吊杆模块(32)和所述平衡传感器模块(33)电性连接。2.如权利要求1所述的一种可调吊点控制装置的水下拖体系统，其特征在于，所述可调吊杆模块(32)包括水平滑轨(321)、竖直滑轨(322)、固定座(323)和销轴(324)；所述拖体(1)的舱体顶部安装有两个线性设置的所述竖直滑轨(322)，两个所述竖直滑轨(322)上竖向调节有所述水平滑轨(321)，所述水平滑轨(321)上水平调节有所述固定座(323)，所述固定座(323)上通过销轴(324)与所述拖缆头(2)铰接相连。3.如权利要求2所述的一种可调吊点控制装置的水下拖体系统，其特征在于，还包括水平电机(325)和竖直电机(326)，分别用于驱动所述固定座(323)在水平和竖直方向上移动；所述水平电机(325)和所述竖直电机(326)采用丝杠传动式结构对所述固定座(323)进行驱动调节。4.如权利要求1所述的一种可调吊点控制装置的水下拖体系统，其特征在于，所述平衡传感器模块(33)由三个加速度传感器组成，分别布置于所述拖体(1)的艏部、舱体和艉部内。5.如权利要求2所述的一种可调吊点控制装置的水下拖体系统，其特征在于，所述拖缆头(2)与所述固定座(323)铰接所使用的所述销轴(324)的轴向处为吊点。

技术总结
本发明涉及水下装备技术领域，特别涉及一种可调吊点控制装置的水下拖体系统；包括拖体、拖缆头和可调吊点控制装置，所述可调吊点控制装置由程序控制模块、可调吊杆模块和平衡传感器模块三部分组成；所述拖缆头活动安装在所述可调吊杆模块上，所述可调吊杆模块安装于所述拖体的舱体顶部，所述程序控制模块安装于所述拖体的舱体内，所述平衡传感器模块固定安装于所述拖体上，所述程序控制模块分别与所述可调吊杆模块和所述平衡传感器模块电性连接。有效解决现有单吊点拖体水下运动稳定问题，满足多样复杂水下环境的姿态稳定性，同时也可用于水下环境的预报。于水下环境的预报。于水下环境的预报。


技术研发人员：沈慧 张沛心 许鹏
受保护的技术使用者：海鹰企业集团有限责任公司
技术研发日：2022.12.08
技术公布日：2023/6/28