一种UUV海底驻留的锚泊装置及方法与流程

本发明涉及一种UUV海底驻留的锚泊装置及方法。

背景技术：

UUV在执行水下侦查、海底伏击、充当水下通讯节点等任务时，需要通过稳定停驻在海底，实现隐蔽性高且能耗极低的潜伏作业。而为了使UUV在航行时具备节能且易于操控的特性，通常将UUV设计为浮力等于重力。这样UUV在执行海底着陆任务时，就极易受到海流的影响，使得UUV漂离坐底位置。因此，设计一种能够将UUV稳定固定到海底的装置对于UUV执行海底留驻任务而言是十分必要的。

海底锚泊装置一方面可以保证UUV在海底驻留的稳定性，防止UUV受到海流干扰漂离坐底位置。另一方面还可以防止泥沙将UUV掩埋，保证可以从海底顺利起航。在CNKI中检索发现，西北工业大学的宋保维等在《火力与指挥控制》(2010年第8期)发表的文章《潜伏式无人水下航行器概念设计》对潜伏式无人水下航行器进行了概念设计，并设计了两种潜伏控制方式——液压支撑式和锚链式，但两种方式均没有解决UUV受到海流干扰漂离坐底位置的问题。查阅国内外相关文献，目前尚未有通过嵌入式锚泊方式解决该问题的文献报道。

技术实现要素：

本发明的目的是针对UUV海底驻留时，容易受到海流干扰而漂离坐底位置的问题而提供一种UUV海底驻留的锚泊装置及方法，且能实现稳定的驻留。

本发明的目的是这样实现的：一种UUV海底驻留的锚泊装置，包括设置在UUV主体上的四个锚泊结构，四个锚泊结构两两为一组沿着UUV主体的长度方向上布置，每组的两个锚泊结构相对设置在UUV主体的两侧，每个锚泊结构包括分别铰接在UUV主体上的液压驱动臂和锚杆、与锚杆端部铰接的叉形抓泥铲，液压驱动臂的端部与锚杆的中上部铰接，所述UUV主体上设置有与用来嵌入对应锚杆的凹槽，且所述锚杆是弧状弯曲杆，锚杆的弧度与锚杆在UUV主体上对应的位置的弧度相等。

一种UUV海底驻留的锚泊方法：

(1)检测UUV与海底距离满足锚泊要求时，同时伸长设置的四个液压驱动臂使对应的锚杆向下伸出，抓泥铲在重力和锚杆的共同作用下向UUV内侧斜下方插入泥土，实现海底锚泊；

(2)同时收缩四个液压驱动臂使锚杆向上收回，抓泥铲在锚杆的作用下向UUV外侧斜上方从泥土中拔出，直至锚杆与抓泥铲贴合在一起嵌入到UUV表面凹槽内使UUV表面恢复流线型，实现海底起锚。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：当UUV在航行过程中，锚杆和抓泥铲合为一体并在液压驱动臂的作用下收放在UUV两侧，保持UUV的流线外型；当UUV需要在海底停驻时，通过液压驱动臂伸长使锚杆和抓泥铲伸出，在液压驱动臂和重力的共同作用下使抓泥铲嵌入到泥土中，从而使UUV稳定驻停在海底表面；当UUV需要从海底起航时，通过收缩液压驱动臂带动锚杆将抓泥铲从泥土中拔出，并逐渐收回锚杆和抓泥铲实现UUV海底起航。该发明可以使UUV在海底驻留时避免由于海流作用而产生移位或被泥沙掩埋得风险。

本发明的整个机构占用UUV内部空间小，结构简单，适用于UUV在大深度海域海底着陆，不用考虑为实现UUV稳定坐底而将UUV预设为重力大于浮力，可以提高UUV航行效能。本发明具有较强的实用性，在工程实现中简单易用。对应的锚泊方法依靠所设置的结构，能简单的实现UUV稳定的驻留。

附图说明

图1为UUV海底锚泊装置锚杆和抓泥铲收起状态结构示意图；

图2为UUV海底锚泊装置锚杆和抓泥铲伸出状态结构示意图；

图3为UUV利用海底锚泊装置在海底锚泊状态示意图。

图中：1.UUV主体；2.右液压驱动臂；3.右抓泥铲；4.右锚杆；5.左液压驱动臂；6.左抓泥铲；7.左锚杆。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1至图3，本发明的一种UUV海底锚泊装置由四个完全相同的部分组成，四个部分两两对称安装，每对均包括右液压驱动臂2和左液压驱动臂5、右锚杆4和左锚杆5、右抓泥铲3和左抓泥铲6，也即每部分主要由液压驱动臂、抓泥铲和锚杆这三各机构组成；每个液压驱动臂一端铰接在UUV主体1上、另一端铰接在对应的锚杆的中部上，当液压驱动臂伸长时可以推动锚杆向外向下伸出，而当液压驱动臂收缩时可以拉动锚杆向上向内收回，每个锚杆一端铰接在UUV主体上、另一端以铰链结构连接一个叉型抓泥铲，抓泥铲可以与锚杆契合也可以与锚杆呈一定角度，锚杆伸出时抓泥铲可以抓泥铲可以在重力作用下与锚杆分开呈一定角度，呈向内向下插入泥土的姿势，以便实现倾斜插入泥中，如图2所示为锚杆伸出状态；本发明中锚杆和抓泥铲在设计时需考虑所应用于UUV的外形，应使锚杆与抓泥铲的弯曲弧度与其所在位置UUV外表面弧度相同，从而使得锚杆与抓泥铲在收起时恰好嵌入UUV外表面预留凹槽内，即可以完全贴合在UUV表面，保持UUV表面的流线型，如图1所示为锚杆收起状态。

当UUV需要进行海底锚泊时，首先通过控制使UUV贴近海底，通过传感器检测UUV距离海底距离小于锚杆长度时，可以进行海底锚泊。进行海底锚泊时通过控制左右液压驱动臂伸长，使得左右锚杆同时在液压驱动臂的作用下向外然后向下伸出，抓泥铲在重力和锚杆的共同作用下同时向内侧下方嵌入泥土中，在抓泥铲的抓泥力作用下UUV稳定固定在海底表面，可以抵抗一定海流的扰动。

当UUV进行海底起锚时，通过同时控制左右液压驱动臂收缩，使得左右锚杆同时在液压驱动臂的作用下向上然后向内收回，抓泥铲在锚杆的作用下向外侧上方从泥土中拔出。液压驱动臂继续收缩，带动锚杆继续收回，直至锚杆和抓泥铲完全贴入UUV表面凹槽中使UUV表面恢复流线型，完成UUV的海底起锚。在锚泊和起锚的整个过程中只需要控制液压驱动臂的伸长和缩短即可，具有控制简单的特点。

UUV利用该装置进行海底驻留时的海底锚泊方法包括：

当UUV进行海底锚泊时，通过控制使UUV贴近海底，检测UUV距离海底距离小于锚杆长度时，同时控制左右液压驱动臂伸长，左右锚杆同时在液压驱动臂的作用下向外然后向下伸出，抓泥铲在重力和锚杆的共同作用下同时向内侧斜下方嵌入泥土中，使UUV稳定固定在海底表面。

当UUV进行海底起锚时，同时控制左右液压驱动臂收缩，左右锚杆同时在液压驱动臂的作用下向上然后向内收回，抓泥铲在锚杆的作用下向外侧上方从泥土中拔出，锚杆继续收回直至锚杆和抓泥铲完全贴入UUV表面凹槽中使UUV表面恢复流线型，UUV上浮。