无人水面艇收放技术发展趋势探讨

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哈尔滨工程大学和中国船舶科学研究中心共AUV同研制的 水下对接系统采用的是喇叭口式10引导对接,对接系统和对接所用载体分别如图11 2015 10和图 所示。这套对接系统已于 年 月试验成功。由于对接机构的入口尺寸相对较小,所以需要借助高精度的位姿测量技术、导航技术、自主规划与运动控制技术来实现对接。为了获得AUV对于对接机构入口的精确位置,哈尔滨工程大学团队研制了超短基线导航定位技术系统,通AUV过安装在对接机构入口的应答器与 上的超AUV短基线阵实现精准测距与定位。借助 搭载的水声引导定位系统和惯性导航系统,通过完全自主规划与决策以及智能运动控制,不断调整自身姿态,以便在进入对接机构之前将自身调整至正对平台入口,从而顺利进入喇叭状的对接机构,进行无线信息传输和水下无线充电。进入对接机AUV构以后,该机构利用 上的吊耳进入对接机构上的导向板来限制横滚并进行定位。通过在AUV 2 V V AUV正下方设置 个 形块,驱动 形块将V AUV夹紧在对接框架和 形块之间来完成 锁紧。 浙江大学在中国科学院沈阳自动化研究所的100”号 AUV “探索 的基础上研制了“海豚二号”, AUV 2017 5该 已于 年 月在南海完成自主对接试50m深的海域,AUV验。在 与海底观测网非接触 11式海底对接系统共进行了 次自主对接操作,成10功对接 次。其水下对接机构采用的是喇叭口12式引导对接,如图 所示。喇叭口结构的入口直1.1 m,呈60°锥角[24]。该对接系统采用电磁径为 AUV锁紧技术实现 的固定,同时采用了无线充电和非接触式数据传输[25]。 AUV上述几种典型 水下对接形式的结构各不相同,各具特点: 1 )早期水下箱(笼)对接方式的定位精度和对接精度较低,技术难度低,效率高,方式灵活多样,可靠性和安全性高,但对接回收系统复杂,且受海况及天气等因素的制约,不利于隐蔽部署。2 )机械手或载体辅助式对接适用于潜艇上AUV的对接,对接方式比较复杂,专用性强,对AUV的运动控制能力要求很高,且其回收过程并非完全自主,对控制的精确程度要求很高。3)杆 AUV类引导对接虽然对 的运动精度要360°的对接,但是需要对AUV求低,能够实现 增V AUV加类似于 形剪的结构,这对 的运动性能有所影响,而且对接系统结构复杂。4 )平台阻拦索式对接的定位精度较高,对AUV的自导和动力系统要求较高,其对接成功率和定位精度不及杆类引导对接和喇叭口式引导对接。5 )对于喇叭口式引导对接,首先,无需对AUV AUV进行改动或是改动较小,对 的运动性能影响不大;其次,由于喇叭口式引导对接采用的是AUV敞口结构,即使 与对接机构的轴线不重合内),AUV (偏差在一定范围 也能在敞口结构的引导下完成对接。这种类型的对接系统不仅能降低末端引导要求,还能提供更可靠的锁定装置和保护外壳,以及更便利、可靠的充电与传输数据[26]。喇叭口式引导对接与其他类型相比具有更高的实AUV用性和可靠性,是当今应用较为广泛的 水下对接系统。

12 “海豚二号”AUV图 水下对接系统Fig.12 “Dolphin II”AUV underwater docking system

10 AUV图 水下对接系统Fig.10 AUV underwater docking system

11图 水下对接所用的载体Fig.11 Carrier for underwater docking

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