水上收放航行器的气囊式艇托架结构及收放系统的制作方法

1.本发明涉及一种水上收放航行器的气囊式艇托架结构及收放系统，属于海洋装备领域。


背景技术：

2.现阶段海洋装备领域，无人装备显现的巨大军事应用价值得到各国的广泛关注，但目前应用最为广泛的小型及超小型无人艇、无人潜航器本身具有续航力短、装备单独执行任务能力有限等劣势，需由母船进行搭载至指定海域进行布放或由远海母港释放，完成任务后由母船或母港进行回收保障，但目前尚未见自动化程度高、适用范围广的无人航行器海上收放装置的工程应用案例。
3.基于传统小艇收放技术衍生出的无人航行器收放技术主要有吊放式、艉滑道式、坞舱式三种大致的技术方向，现都已有相关技术应用的成熟产品。其技术特点的对比如图1所示。
4.现阶段无人航行器收放技术尚处于发展初期，各种收放方式虽各有利弊，以艉滑道形式的无人艇收放技术依托海况适应性强、操作便捷等优势，发展更为迅速。但总体而言，目前还未出现能够满足不同型航行器收放需要的通用化、一体化收放技术。
5.目前存在以下问题：
6.(1)回收航行器时，较难实现安全、快速的建立母船与航行器间的连接。相对而言，艉滑道收放技术最为快速，但收放时对航行器的航速及航向保持能力要求较高，在安全性方面有一定隐患。
7.(2)收放装置难以适应不同船型、型线的航行器。半潜式、常规滑行式、半滑行式和水翼式等形式的航行器型线差异较大，传统收放方式在托架对不同艇型的通用适配方面存在一定困难。
8.(3)缺乏故障航行器回收方案的考虑。无人航行器是一项新兴技术，工程应用需考虑到各种风险，但目前少见对故障航行器回收方案的考虑。
9.因此需具备一种能够适应不同类型航行器，安全快速地进行回收布放作业的通用型收放系统，且应兼具故障航行器回收能力。


技术实现要素：

10.本发明要解决的技术问题是：如何满足不同型航行器收放需要的通用化、一体化收放。
11.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种水上收放航行器的气囊式艇托架结构，其特征在于，包括气囊、托架以及用于固定航行器的航行器系固装置，气囊均布在托架内的底部以及两侧，航行器系固装置连接于托架上。
12.优选地，所述的气囊充气前，航行器能在托架内移动；气囊充气后，托架内底部的气囊撑起航行器，托架内两侧的气囊顶紧航行器的两侧。
13.优选地，所述的托架和气囊的重力大于气囊充气前与托架在水中的浮力。
14.优选地，所述的托架和气囊的重力小于气囊充气后与托架在水中的浮力。
15.优选地，所述的气囊以4列多排形式布置于托架内的底部以及两侧；其中两列气囊设于托架内的底部，另外两列气囊分别设于托架内的两侧。
16.优选地，所述的航行器系固装置为带动力的机械限位装置或柔性欠驱动机械手。
17.优选地，所述的托架的截面为u型或v型结构。
18.一种水上航行器收放系统，其特征在于，包括一种水上收放航行器的气囊式艇托架结构，还包括艉滑道收放模块，艉滑道收放模块包括艉滑道及绞车，气囊式艇托架结构的托架与绞绳一端连接，绞绳另一端绕在绞车上。
19.优选地，所述的绞车固定在母船/母港上；艉滑道与母船/母港连接。
20.优选地，所述的气囊式艇托架结构的托架滑动设于母船/母港的艉滑道内。
21.对于无人航行器的收放作业而言，风浪流环境会引起母船、航行器、收放装置随波起伏摇摆，但通过本发明能避免搭载平台与搭载对象之间发生破坏性的碰撞，以及航行器在收放过程中意外滑落等危险，保障无人航行器收放过程中的安全性。
22.通过本发明的结构，在收放作业中母船收放装置与无人航行器之间建立连接，收放装置可加装视觉及雷达传感器，通过融合策略算法对航行器进行识别、定位，加装动力装置结合本发明结构中的系固装置对航行器进行捕捉，以实现对于无人航行器甚至故障航行器的自动化收放。
23.本发明满足对于大小不同，不同类型，外形各异的无人航行器，实现通用收放，降低不同型式的航行器收放对于设备种类的要求，优化母船或母港在资源使用方面的效率。且能安全快速地进行回收布放作业，且应兼具故障航行器回收能力。
24.本发明中的托架独立于母船，以降低横摇纵摇的影响，通过一定幅度的沉浮以提供更为顺畅的进出动线，且使其既能在回收航行器时，可安全快速的建立母船与航行器间的连接，同时避免航行器收放作业对母船造成碰撞潜在危险。
25.通过“气囊式托架”内的柔性气囊，适应水面无人艇、水下潜航器等不同船型、型线航行器的能力更强。
26.可在托架上加装动力装置，如常以附体形式进行使用的吊舱推进装置，从而实现自由漂泊状态下故障航行器的回收。
27.本发明大幅提升了无人航行器收放装置的自动化程度及通用化程度，一定程度上解决了现阶段同类型收放装置的部分固有难题。
附图说明
28.图1为无人航行器收放技术对比的示意图；
29.图2为一种水上收放航行器的气囊式艇托架结构的示意图；
30.图3为图2的侧视图；
31.图4为图3的俯视图；
32.图5为航行器驶入托架后的示意图；
33.图6为航行器系固装置对航行器固定的示意图；
34.图7为一种水上航行器收放系统的示意图；
35.图8为艇型轮廓线在机械限位装置上的俯视图；
36.图9为艇型轮廓线在机械限位装置上的前视图；
37.图10为伸缩软管流体欠驱动多关节机器人手指装置的示意图。
具体实施方式
38.为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
39.本发明提供了一种用于水上收放航行器的气囊式艇托架结构，如图2-图4所示，其包括气囊2与托架3，气囊2以4列多排形式(具体形式可视航行器外形调整)布置于托架3内的底部以及两侧，待航行器4自主驶入托架3后，气囊2按预制方案进行充气，以匹配其线型，从而实现对航行器4在托架3内的限位与保护功能，如图5所示；托架3具备一定沉浮能力，在气囊2充气前下沉调整浸水姿态，在充气后上浮使吃水略微变浅，实现航行器4在重力作用下与气囊2的稳定接触。
40.其中，托架3和气囊2的重力大于气囊2充气前与托架3在水中的浮力；托架3和气囊2的重力小于气囊2充气后与托架3在水中的浮力。托架3的截面为u型或v型结构。托架3独立于母船，以降低横摇纵摇的影响。
41.气囊2充气前，航行器4能在托架3内移动，即托架3内底部的气囊2与航行器4之间有间隙，托架3内两侧的气囊2与航行器4两侧之间有间隙；气囊2充气后，托架3内底部的气囊2撑起航行器4，托架3内两侧的气囊2顶紧航行器4的两侧。
42.本实施例中，4列气囊2的其中两列气囊2设于托架3内的底部，另外两列气囊2分别设于托架3内的两侧。
43.托架3上连接有航行器系固装置1，航行器系固装置1在航行器4被托架3托起后，实现对形态各异的航行器4的抓握与固定，保障收放对象在风浪环境收放作业过程中的安全与稳固，如图6所示。
44.一种水上航行器收放系统，如图7所示，其包括艉滑道收放模块、气囊式艇托架结构。艉滑道收放模块包括艉滑道5及绞车6，托架3不使用时存放在艉滑道5内，使用时从艉滑道5释放。气囊式艇托架结构的托架3滑动设于母船/母港的艉滑道5内，气囊式艇托架结构的托架3与绞绳一端连接，绞绳另一端绕在绞车6上，绞车6固定在母船/母港上，艉滑道5与母船/母港连接，在无人艇回收作业中将气囊式艇托架结构下放入水至艉流场中浪、流相对稳定处，在无人艇释放作业中实现将航行器4连同气囊式艇托架结构一起回收的功能。具体工作过程如下：
45.(1)采用绞车6、艉滑道5、可浮于水面的托架结构的组合形式，将航行器4的收放作业外推至与母船/母港保持一定安全距离的范围内。
46.(2)通过在托架3上安装可控制充气幅度的气囊2，可控制托架3浮态，以便于不同吃水的水面航行器4进出，也可实现水下潜航器在近水面浸没状态下的进出。
47.(3)通过在托架3上安装可控制充气幅度的气囊2，气囊2充气以后，可对航行器4起到一定的固定作用，且对水面无人艇、水下潜航器等多种艇型、不同线型航行器4的适应能力强。
48.(4)托架3上对航行器4的航行器系固装置1较为灵活，对指定艇型7，可采用带动力的机械限位装置(如图8、图9所示)；为了适应多种艇型，也可采用“柔性欠驱动机械手”技
术，如“伸缩软管流体欠驱动多关节机器人手指装置”(如图10所示)、“气动式欠驱动机器人手指装置”等，针对本发明的结构特征进行适应性设计与运用。
49.(5)本发明的结构还可用于母港、码头，配合相关转运保障车辆实现对不同类型的无人航行器的通用一体化收放、转运、封存作业。

技术特征：
1.一种水上收放航行器的气囊式艇托架结构，其特征在于，包括气囊(2)、托架(3)以及用于固定航行器(4)的航行器系固装置(1)，气囊(2)均布在托架(3)内的底部以及两侧，航行器系固装置(1)连接于托架(3)上。2.如权利要求1所述的一种水上收放航行器的气囊式艇托架结构，其特征在于，所述的气囊(2)充气前，航行器(4)能在托架(3)内移动；气囊(2)充气后，托架(3)内底部的气囊(2)撑起航行器(4)，托架(3)内两侧的气囊(2)顶紧航行器(4)的两侧。3.如权利要求1所述的一种水上收放航行器的气囊式艇托架结构，其特征在于，所述的托架(3)和气囊(2)的重力大于气囊(2)充气前与托架(3)在水中的浮力。4.如权利要求3所述的一种水上收放航行器的气囊式艇托架结构，其特征在于，所述的托架(3)和气囊(2)的重力小于气囊(2)充气后与托架(3)在水中的浮力。5.如权利要求1所述的一种水上收放航行器的气囊式艇托架结构，其特征在于，所述的气囊(2)以4列多排形式布置于托架(3)内的底部以及两侧；其中两列气囊(2)设于托架(3)内的底部，另外两列气囊(2)分别设于托架(3)内的两侧。6.如权利要求1所述的一种水上收放航行器的气囊式艇托架结构，其特征在于，所述的航行器系固装置(1)为带动力的机械限位装置或柔性欠驱动机械手。7.如权利要求1所述的一种水上收放航行器的气囊式艇托架结构，其特征在于，所述的托架(3)的截面为u型或v型结构。8.一种水上航行器收放系统，其特征在于，包括如权利要求1-7中任意一项所述的一种水上收放航行器的气囊式艇托架结构，还包括艉滑道收放模块，艉滑道收放模块包括艉滑道(5)及绞车(6)，气囊式艇托架结构的托架(3)与绞绳一端连接，绞绳另一端绕在绞车(6)上。9.如权利要求8所述的一种水上航行器收放系统，其特征在于，所述的绞车(6)固定在母船/母港上；艉滑道(5)与母船/母港连接。10.如权利要求8所述的一种水上航行器收放系统，其特征在于，所述的气囊式艇托架结构的托架(3)滑动设于母船/母港的艉滑道(5)内。

技术总结
本发明公开了一种水上收放航行器的气囊式艇托架结构及收放系统，水上收放航行器的气囊式艇托架结构包括气囊、托架以及用于固定航行器的航行器系固装置，气囊均布在托架内的底部以及两侧，航行器系固装置连接于托架上。一种水上航行器收放系统包括一种水上收放航行器的气囊式艇托架结构，还包括艉滑道收放模块，艉滑道收放模块包括艉滑道及绞车，气囊式艇托架结构的托架与绞绳一端连接，绞绳另一端绕在绞车上。本发明满足对于大小不同，不同类型，外形各异的无人航行器，降低不同型式的航行器收放对于设备种类的要求，优化母船或母港在资源使用方面的效率。且能安全快速地进行回收布放作业，且应兼具故障航行器回收能力。且应兼具故障航行器回收能力。且应兼具故障航行器回收能力。


技术研发人员：胡胜谦 钱晓立 胡莹颖 姜圣俊 沈佳辉
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七
技术研发日：2022.11.28
技术公布日：2023/3/14