一种无人水下航行器自动回收系统的设计与实现

发布时间：2020-10-08 21:43

　　 随着人类对海洋资源的不断探索,与海洋开发相关的技术也取得了一定的突破,各种样式的无人水下航行器由此产生并得到发展,其中无人水下航行器的回收技术是增加其续航能力的关键技术之一。针对目前无人水下航行器水下自主回收存在的结构复杂、对接成功率低、环境适应性差、成本高等问题,本文结合某型模拟样机自动回收系统的工作任务,开发了一种无人水下航行器自动回收系统。该系统由回收绞车组件、回收框架、缓冲与阻尼机构、捕获器组件、对接接口组件、模拟样机六部分构成。首先根据系统的技术指标及功能要求,确定无人水下航行器自动回收装置功能结构及控制方案,对模拟样机进行受力分析并通过有限元分析计算模拟样机入水所受到的海浪的最大砰击力。然后以此为依据对其关键部件进行模块化设计,包括回收绞车滚筒、自动排缆机构、张紧装置、夹紧机构、承载机构的设计。然后对控制系统进行设计,包括回收绞车电机、张紧轮控制电机、夹紧机构和承载机构的控制。最后结合模拟样机的自动回收装置的项目对设计的整套系统进行试验验证,从功能模块测试到静水试验再到近海试验,试验结果印证了此种无人水下航行器自动回收系统的可行性,且本系统具有结构简单、灵活性较高、适用性较强、易于操作的特点。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U674.941
【部分图文】：

水中箱式回收

图 1.1 水中箱式回收式固定水下平台回收座式固定水下平台回收，其中的典型代表是日本东京大学研发的海底充电统，回收原理如图 1.2[11-12]，其原理为：在潜艇甲板上安装有特殊的回收回收期间，UUV 通过导引机构不断接近潜艇，并且控制平台上的捕捉装捉捕获臂，待捕捉完成后 UUV 进行艏向和侧向姿态的调整并落座在回收最后锁紧机构将 UUV 锁住，完成定位。此种回收方式优点是回收成功率位精度高，缺点是 UUV 上面安装捕获臂需要占用空间，不适用于小型 UUV

图 1.3 REMUS 100AUV 回收系统从上述两个典型回收案例可以看出杆（绳）类回收的优点是 UUV 从任何方向靠近均可实现引导对接，缺点是的定位锁紧机构复杂，且 UUV 艏部的锁紧机构会影响 UUV 运动性能。1.2.2 移动回收平台回收(1)锥形导向罩回收方式[14]锥形导向罩回收，美国 WHOI 研制的 REMUS 系列 AUV 的水下自动回收系统正是属于此种回收方式，其工作原理如图 1.4。母船上装有回收绞车，绞车下放两根线缆与回收装置相连，并限制回收装置在水平面的旋转运动，对接时，UUV 通过声学引导进入圆锥导向罩中，待 UUV 完全进入圆锥导向罩后，锁紧 UUV，控制绞车动作完成回收。当以这种方式回收时，回收装置的入口是固定的，并且通常需要与海水流动方向一致，UUV 才能顺着海水流动进入回收装置。

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