2 重型AUV水下对接系统研究

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针对以上各种对接方式的优点及不足,中国科学院沈阳自动化研究所研究设计了一种针对重AUV 13型 的喇叭口引导式水下对接系统,如图所示。

2017 12年 月,中国科学院沈阳自动化研究所AUV在千岛湖试验场针对 水下对接关键技术进10行了试验验证,试验共进行 个条次,每个条次3 10有 次对接机会,成功完成了全部 次对接。对接过程中,AUV依靠搭载的惯性导航系统USBL和 水声导引定位系统提供的导航定位信息,航行到设定的悬停位置目标点,然后解算对接装置的位置并调整自身运动姿态。完成目标位置的AUV解算后, 定深航行,其横截面中心深度需与对接装置的中心深度一致,从而顺利进入对接装置内部,进行水下有线大功率充电。AUV的水下对接过程是一个自主引导的过14 USBL程,如图 所示,其采用 水声定位的方法来AUV实现 与对接装置的定位。由于水中存在水流和噪声,会对水下对接精度产生很大的影响,所 AUV以该装置采用了喇叭口式导向罩来引导 进入对接装置,该导向罩在很大程度上保证了对接的成功率。同时,在导向罩上还均匀布置了应答AUV AUV器,用于接收 的声呐信号,进而解算出AUV的位置和姿态,实现 与对接装置之间的定AUV位。 依靠惯性导航系统和水声引导定位系统,通过自主决策和规划的智能运动控制,不断搜索跟踪定位对接机构并调整自身的运动姿态,在AUV对接前调整到正对入口的位置,从而保证 顺利进入对接机构。AUV在 缓慢进入对接装置的过程中,为了保AUV护 艏部的声呐设备,在对接装置内壁安装了保护板,以起到缓冲的作用。AUV经导向罩进入AUV对接机构,在 主推进器停止动作后,依靠对AUV接机构上的推进机构将 回推到指定位置。由于水下充电和数据传输拔插机构的移动范围有AUV限,故需对 进行轴向定位,即在喇叭口之后设计对接导向机构,导向机构采用整体筒状结构, AUV接触到艏顶罩后,AUV在 主推进器关闭,然200 mm后再利用最大行程为 的液压缸推满行程, AUV回推 至指定位置,用以进行轴向定位。AUV AUV进入机构之后,为了对 进行定位校正,水平方向用推进机构定位,竖直方向用抱紧机AUV构定位,并通过定位销和 侧面的三角槽实现AUV矫正。为了减小对接后水流对 稳定性的影响,在对接机构上设计了一个对称的限位夹紧机构,限位夹紧机构主要依靠液压缸驱动连杆机构来完成。AUV稳定对接之后,拔插机构即开始工作, AUV对 进行充电和数据传输。考虑到对接存在误差,在拔插机构上安装了万向节,以使拔插插头能够有一定幅度的摆动,从而实现柔性对接。液AUV压缸驱动接插件插头与 载体上的接插件插AUV座相连,进而完成连接,对 进行能源补充和信息传输。

3结语

AUV水下对接技术对搭建海底空间站和组AUV建海底观测网具有重要作用,是 在水下长时间作业的重要保证。随着研究的不断深入,对接AUV USV技术会更加多元化,如实现 与 的动态对AUV接、 与对接机构的动态对接等,这对构成水下物联网(UIoT)有着很大的帮助。水下对接技术将帮助人类更好地认识海洋,对民用和军事领域均具有较大的应用价值。

14 AUV图 水下对接流程Fig.14 AUV underwater docking process

13 AUV图 重型 水下对接系统Fig.13 Heavy AUV underwater docking system

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