[发明专利]适用于冰孔布放回收的冰下探测系统及其布放回收方法

权利要求书

1.一种适用于冰孔布放回收的冰下探测系统，其能通过孔径有限的冰孔进入水下，其特征在于：包括

承重电缆，用于悬挂于冰孔中进行冰下探测系统的上提和下放；

转换及收放缆装置，与带动其移动的承重电缆固定连接，用于接驳ROV的水下收放；

接驳ROV，与转换及收放缆装置连接组合成能在孔径有限的冰孔里移动的圆柱状的整体结构并于水下时能脱离转换及收放缆装置进行水样或沉积物采集，此外，还能主动捕捉冰下探测AUV，并与之接驳进行数据通信和对冰下探测AUV充电；其中所述接驳ROV包括ROV外筒，所述ROV外筒的后端安装有后盖板，所述后盖板的内侧固定有耐压密封的控制舱和若干个驱动接驳ROV水下运动的推进器，所述推进器均布在控制舱周围，所述控制舱内安装有主控电路板和推进器驱动电路板，所述推进器与推进器驱动电路板电性连接；

所述ROV外筒内安装有镂空的固定板，所述固定板的前侧安装有与冰下探测AUV对接的对接筒；所述对接筒的外围依次安装有用于检测冰下探测AUV是否完全进入到对接筒的位置传感器、用于冰下探测AUV完全进入对接筒后进行冰下探测AUV的锁紧固定的锁紧装置、用于冰下探测AUV充电续航和数据传输的充电和通信装置；

所述ROV外筒内侧靠近前端位置径向布置有用于水下定位冰下探测AUV位置和视觉导向冰下探测AUV接驳的前视摄像头、用于提供良好视觉效果的照明灯、用于冰下探测AUV返航时水声定位或水声通信的超短基线定位应答器和若干个用于采集冰下水样的采水器，所述前视摄像头、照明灯、超短基线定位应答器和采水器均与主控电路板电性连接；

冰下探测AUV，用于水下时脱离接驳ROV进行水下自主探测或接驳于接驳ROV中进行充电续航和数据通信，并能固定于接驳ROV中随接驳ROV移动；

在冰孔布放或回收过程中，转换及收放缆装置将缆完全收回，接驳ROV在缆的作用下与转换及收放缆装置同轴地贴合在一起，冰下探测AUV也被接驳ROV锁紧固定住，组合系统的整体形状为带阶梯的圆柱状。

2.如权利要求1所述的一种适用于冰孔布放回收的冰下探测系统，其特征在于：所述转换及收放缆装置包括圆柱形壳体，所述圆柱形壳体内安装有绞车卷筒，所述绞车卷筒的两侧分别安装有绞车驱动电机和绞车滑环，所述绞车卷筒上盘绕有零浮力缆，所述承重电缆连接于绞车滑环，所述承重电缆的电芯通过绞车滑环与零浮力缆连接，所述零浮力缆的自由端与接驳ROV连接。

3.如权利要求1所述的一种适用于冰孔布放回收的冰下探测系统，其特征在于：所述ROV外筒的周面靠近推进器的位置开设有大圆孔。

4.如权利要求1所述的一种适用于冰孔布放回收的冰下探测系统，其特征在于：所述对接筒为圆柱形导筒，其底部设有用于冰下探测AUV对接时限位和缓冲的锥形槽。

5.如权利要求1所述的一种适用于冰孔布放回收的冰下探测系统，其特征在于：所述控制舱对应对接筒的锥形槽位置安装有接驳摄像头，所述接驳摄像头沿接驳ROV中心轴向设置。

6.如权利要求1所述的一种适用于冰孔布放回收的冰下探测系统，其特征在于：所述对接筒的外部开口与ROV外筒的前端开口之间通过若干条沿径向辐条状均布的锥形导向条连接。

7.如权利要求1所述的一种适用于冰孔布放回收的冰下探测系统，其特征在于：所述照明灯布置在前视摄像头的两边，所述采水器位于超短基线定位应答器的两侧，所述前视摄像头位于ROV外筒内侧正上方，所述超短基线定位应答器位于ROV外筒内侧正下方。

8.如权利要求1所述的一种适用于冰孔布放回收的冰下探测系统，其特征在于：所述冰下探测AUV为外壳平滑的鱼雷状，其尾部设有矢量推进器，所述矢量推进器的最大外径小于冰下探测AUV的外壳外径；所述冰下探测AUV的前端设有摄像头和用于水声定位通信用的超短基线定位收发器；所述冰下探测AUV的天线安装在外壳腔体内部。

9.一种适用于冰孔布放回收的冰下探测系统的布放回收方法，其步骤包括：

(1)在冰架上或者厚冰上进行钻孔，得到从冰面通到冰下水的冰孔；

(2)在冰孔上部架起绞车支架，通过冰面绞车将冰下探测系统吊起，冰面绞车逐步释放承重电缆，使冰下探测系统沿着冰孔下放，此时转换及收放缆装置内的零浮力缆是全部收回状态，接驳ROV与转换及收放缆装置紧密结合，冰下探测AUV锁紧固定于接驳ROV；

(3)待接驳ROV刚好没入水中且转换及收放缆装置还在冰孔中时，冰面绞车停止下放，此时，转换及收放缆装置开始释放零浮力缆，让接驳ROV潜入水中进行摄像以及利用采水器采集水样；同时，冰下探测AUV能从接驳ROV脱离在水下自由地探测；

(4)当冰下探测AUV的电池电量不足或者需要回收AUV时，冰下探测AUV通过超短基线定位到自身相对于接驳ROV的位置，并与接驳ROV建立水声通信，冰下探测AUV通过超短基线定位的导引，回到接驳ROV附近；

(5)接驳ROV收到冰下探测AUV回到附近的信号，根据情况打开照明灯，通过前视摄像头定位到冰下探测AUV的位置，接驳ROV主动去接近冰下探测AUV，或接驳ROV利用视觉和水声定位信息主动智能地去捕捉冰下探测AUV，或操作人员通过远程遥控接驳ROV来捕捉冰下探测AUV；当冰下探测AUV在接驳摄像头的视野范围内时，在接驳摄像头的视觉导向下，接驳ROV将冰下探测AUV套入自身的对接筒内；

(6)冰下探测AUV完全进入到对接筒时，触发位置传感器，接着锁紧装置动作，将冰下探测AUV锁紧固定；如果任务是充电续航和传输数据，转步骤(7)；如果任务是回收冰下探测系统，转步骤(9)；

(7)开启充电和通信装置，通过非接触电能传输的方式对冰下探测AUV进行充电，同时冰下探测AUV将存储的探测数据传输给接驳ROV，并接收新的任务指令；

(8)完成充电和数据传输后，锁紧装置将冰下探测AUV释放，冰下探测AUV与接驳ROV脱离，执行新的任务；

(9)转换及收放缆装置开始收缆，将接驳ROV拉回，使之与转换及收放缆装置下端对齐并贴紧；

(10)冰面绞车动作，将冰下探测系统从冰孔中吊起，将冰下探测系统的回收。