[发明专利]一种基于半球形耦合器的深海AUV接驳系统及接驳方法

说明书

本发明公开了一种基于半球形耦合器的深海AUV接驳系统，包括水下接驳平台和水下自主航行器，所述水下自主航行器包括头部整流罩和电池，所述水下接驳平台包括内置有初级充电电路的电路箱，所述电路箱的接驳端设置有向电路箱内凹陷的半球形对接口，电路箱内位于对接口内壁上绕制有与初级充电电路电连接的半球形初级线圈；所述头部整流罩呈半球形且内置有次级充电电路，头部整流罩内壁上绕制有接驳时与所述初级线圈耦合的半球形次级线圈，所述次级线圈与次级充电电路电连接，次级充电电路与电池电连接。本发明使得水下自主航行器充电部分模块化，降低了充电模块对于航行器整体结构及其流体性能的影响。

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，具体涉及一种基于半球形耦合器的深海AUV接驳系统及接驳方法。

背景技术

海洋占全球总面积71％，是地球重要的环境资源，现如今海洋环境、资源、地质等愈加引起人们的关注，海洋也已经成为了人们研究和探索的新领域。近年来，水下自主航行器(AUV)在海洋探索与研究中，得到了极为广泛的应用，但其受限于电池容量，导致其航行时间段，使其使用受限，无法完成大范围长时间的探索任务；同时，投放与回收水下自主航行器需要极大的成本，这增加了使用的不便。针对以上这些问题，水下自主航行器的接驳平台与水下充电方式的设计成为了一个重要的研究领域。

目前水下接驳与充电平台多采用喇叭口式的被动引导，当水下自主航行器可靠的停靠在接驳站内后，通过接驳站外的环状初级线圈与位于水下自主航行器中部的环装次级线圈相互耦合，完成无线充电过程。

如公告号为CN102320362B的专利说明书中公开了一种自主水下航行器与海底观测网对接装置，包括自主水下航行器和对接站主体两部分。自主水下航行器包括固定在自主水下航行器主体上的第一卡箍、浮力圈和第一电能通讯腔以及套在自主水下航行器主体上的锥形保护套；对接站主体包括安装在万向节上的撑杆、同轴线固定在撑杆上的喇叭状导口和圆筒型导口、第二电能通讯腔、控制腔和用于夹紧自主水下航行器主体的机构。该方案通过喇叭口引导水下自主航行器接入接驳站，完成充电与信号的交换。

公告号为CN103708012B的专利说明书中公开了一种深海AUV对接平台朝向自动调节系统包括多普勒流速剖面仪ADCP、电子罗盘模块、喇叭筒、转向机构和转向控制模块；所述的转向机构包括托板、基座连接架、同轴线装置的水下电机、轴承固定外壳、顶部有法兰的电机转接轴、上端推力轴承、上端深沟球轴承、下端深沟球轴承、下端推力轴承、轴承轴向固定环、第一套筒和第二套筒。该方案进一步提升了对接成功率。

公告号为CN105775079B的专利说明书中公开了一种水下自主航行器与水面移动平台的水下非接触移动接驳装置，该装置包括水面移动平台侧部分和水下自主航行器侧部分；其中水面移动平台侧部分主要包括水面移动平台船体、非接触接驳主控单元、喇叭状导引口、非接触电能传输初级线圈、水面移动平台侧信号传输天线、电磁铁锁紧单元、水面移动平台侧声学通讯定位模块、圆筒型导引口等，水下自主航行器侧部分主要包括视觉导引组件、水下自主航行器侧声学通讯模块、水下自主航行器侧信号传输天线、水下航行器主体、非接触电能传输次级线圈、电磁锁紧块、锥形保护套。该方案增加了水下自主探测器的探测范围于对接环境的灵活性。

但上述各种方案的充电方式使得接驳站结构被充电部分影响拉长，增加了不必要的设计部分，影响了整体结构的紧凑性，增加了对接过程中不必要的危险性；同时需在水下自主航行器中部接入额外的充电模块，会影响水下自主航行器的结构紧凑性，且对于水下自主航行器的流体性能有一定影响，同时在中部增加的充电模块往往导致其需要安装时在航行器中部外接线路，显著增加了密封的难度与安装过程的复杂度，降低了水下自主航行器整体结构的模块化程度，减少了可替换性，提升了成本。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种基于半球形耦合器的深海AUV接驳系统，在不影响水下自主航行器的基本工作能力的同时，使得水下自主航行器充电部分模块化，降低了充电模块对于航行器整体结构及其流体性能的影响。