一种uuv防渔网缠绕装置的制造方法
【专利摘要】一种UUV防渔网缠绕装置，涉及UUV防护领域。为了解决UUV在海洋环境中航行时被前方成片状渔网缠绕的问题。包括两个旋转刀片、收放驱动装置和旋转驱动装置；收放驱动装置，用于控制两个旋转刀片呈平行收回状态或V型展开状态；当两个旋转刀片呈V型展开状态时，旋转驱动装置用于控制两个旋转刀片做回转运动，进行切割渔网。本发明能有效避免UUV在海洋环境中航行时被前方成片状的渔网缠绕，保证了UUV的航行安全，具有较高的实用性；本发明采用可收放式设计，防渔网装置收回UUV壳体后不影响UUV的正常航行。
【专利说明】
一种UUV防渔网缠绕装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及UUV防护领域，具体涉及一种UUV防渔网缠绕装置。
【背景技术】
[0002]随着水下无人航行器(Unmanned Underwater Vehicle，UUV)技术的发展，其在海洋工程、海洋开发、军事等领域的应用日益广泛。但是，由于渔业捕捞、水产养殖等生产社会活动，会在海洋环境中留下大量渔网。一旦被渔网缠绕或捕获，UUV除失去航行自由外，还会发生遭遇其它次生灾害，将会造成巨大的隐患。
[0003]因此，为保证UUV航行的安全，有必要研究UUV的渔网防护技术或措施。查阅国内外研究现状，相关研究主要集中在如何用声纳探测与规避渔网、船体艉部的螺旋桨如何防水草与单根的飘绳缠绕等方面。文献《自主水下航行器离散反馈避碰设计及仿真》(《海洋技术》第28卷，第3期，2009年9月，P1-4)采用前视声纳探测飘绳、渔网等障碍物，在UUV探测到障碍物后采用的是绕开规避的方法;文献《一种新型的螺旋桨防水草缠绕装置》(《船舶工程》第5期，1989年10月，P77-80)中给出了一种螺旋桨防水草缠绕装置的技术方案，但是该装置仅对水草、单根的飘绳等有效，对于成片状的渔网则不能发挥效用。
[0004]由于渔网通常有数百米甚至数千米长，且UUV航行过程中通常是艏部首先遭遇渔网，在UUV艏部声纳设备探测到前方成片状的渔网后，采用主动式的渔网防护装置切割渔网是最有效的防护手段。但是，查阅国内外相关文献以及专利库，尚未检索到相关的文献和专利，尚无可借鉴的解决办法。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决UUV在海洋环境中航行时被前方成片状渔网缠绕的问题，本发明提供一种主动切割渔网的UUV防渔网缠绕装置。
[0006]本发明的一种UUV防渔网缠绕装置，包括两个旋转刀片、收放驱动装置和旋转驱动装置;收放驱动装置，用于控制两个旋转刀片呈平行收回状态或V型展开状态；
[0007]当两个旋转刀片呈V型展开状态时，旋转驱动装置用于控制两个旋转刀片做回转运动，进行切割渔网。
[0008]还包括防护装置外壳和轨道;所述两个旋转刀片、收放驱动装置、旋转驱动装置和轨道设置在防护装置外壳内，两个旋转刀片在防护装置外壳内呈平行收回状态，当通过轨道运动至防护装置外壳外时，呈V型展开状态。
[0009]所述轨道包括X向运动伺服电机、螺杆、导轨、底座和四个支架；
[0010]螺杆和导轨相对设置，螺杆的两端分别通过两个支架固定在防护装置外壳的一侧内壁上，导轨的两端分别通过另两个支架固定在防护装置外壳的另一侧内壁上；
[0011]底座的两端分别套在螺杆和导轨上，根据螺杆的旋转方向，底座在螺杆和导轨上做向上或向下的直线运动;两个旋转刀片、收放驱动装置和旋转驱动装置设置在底座上；
[0012]X向运动伺服电机，用于控制螺杆的旋转及旋转方向。
[0013]所述旋转驱动装置包括旋转驱动电机、转轴和连杆;旋转驱动电机固定在底座上，旋转驱动电机通过与转轴的一端连接，转轴的另一端与连杆的中间位置固定连接，连杆的两端分别与两个旋转刀片的一端固定连接。
[0014]所述收放驱动装置包括弹簧和两个限位柱；
[0015]与连杆连接的两个旋转刀片的一端还通过弹簧相互连接，弹簧处于拉伸状态，其中，转轴与弹簧不在同一平面;两个限位柱设置在防护装置外壳顶端的内壁上，且位于两个旋转刀片的两侧，用于限定两个旋转刀片在防护装置外壳内时处于平行收回状态。
[0016]所述UUV防渔网缠绕装置安装在UUV艏部。
[0017]所述UUV防渔网缠绕装置的启动过程包括如下步骤:
[0018]步骤一:X向运动伺服电机启动，带动螺杆顺时针正向转动；
[0019]步骤二:底座随螺杆的顺时针正向转动按照对应规格的导程转化为沿X向正向直线运动，带动旋转刀片、旋转驱动电机、转轴、连杆和弹簧沿X向正向直线运动；
[0020]步骤三:旋转刀片在沿X向正向直线运动过程中受到弹簧向内的拉力，弹簧变短，两个旋转刀片间张角不断增大，旋转刀片伸出防护装置外壳，两个旋转刀片完全展开，呈V型展开状态；
[0021]步骤四:X向运动伺服电机关闭，螺杆停止转动，底座不再运动；
[0022]步骤五:旋转驱动电机启动，通过转轴和连杆带动旋转刀片进行回转运动，从而实现对UUV前方渔网的切割。
[0023]所述UUV防渔网缠绕装置的关闭过程包括如下步骤:
[0024]步骤六:旋转驱动电机关闭，旋转刀片停止回转运动；
[0025]步骤七:X向运动伺服电机启动，带动螺杆反向逆时针转动；
[0026]步骤八:底座随螺杆的反向逆时针转动按照对应规格的导程转化为沿X向负向直线运动，带动旋转刀片、旋转驱动电机、转轴、连杆和弹簧沿X向负向直线运动；
[0027]步骤九:两个旋转刀片在沿X向负向直线运动过程中受到两个限位柱挤压，刀片间张角不断减小，直至两个旋转刀片完全收回防护装置外壳中，呈平行收回状态；
[0028]步骤十:X向运动伺服电机关闭，螺杆停止转动，底座不再运动，旋转刀片收入UUV壳体中。
[0029]本发明的有益效果在于，1、本发明能有效避免UUV在海洋环境中航行时被前方成片状的渔网缠绕，保证了 UUV的航行安全，具有较高的实用性；
[0030]2、本发明采用可收放式设计，防渔网装置收回UUV壳体后不影响UUV的正常航行。
【附图说明】
[0031]图1为【具体实施方式】中UUV防渔网缠绕装置在UUV上的安装位置的示意图；
[0032]图2为图1的俯视图；
[0033]图3为【具体实施方式】中UUV防渔网缠绕装置的旋转刀片处于收回状态的原理图；
[0034]图4为【具体实施方式】中UUV防渔网缠绕装置的旋转刀片处于展开状态的原理图。
【具体实施方式】
[0035]下面给出本发明的【具体实施方式】并结合附图加以说明。
[0036]如图1和图2所示，UUV防渔网缠绕装置I安装在UUV艏部，通常处于UUV壳体内部，不影响UUV的正常航行。
[0037]本实施方式中，UUV在检测到前方有大量渔网时，将平行设置的两个旋转刀片2展开，呈V型，同时呈V型的旋转刀片2的底部进行周向旋转，能大面积切割渔网；
[0038]切割渔网完成时，两个旋转刀片2收回，平行设置，便于存放；
[0039]为了便于存放在UUV壳体内部，还需要防护外壳，进而在防护外壳内两个旋转刀片2需要平行设置，在防护外壳外，需要切割渔网时，呈V型展开，完成这些功能需要一个轨道将两个旋转刀片2从壳内运输至壳外，同时还需要一个收放驱动装置控制两个旋转刀片2呈平行状态还是呈V型展开状态；
[0040]如图3和图4所示，本实施方式的UUV防渔网缠绕装置包括两个旋转刀片2、X向运动伺服电机3、旋转驱动电机4、螺杆5、导轨6、底座7、转轴8、连杆9、弹簧10、两个限位柱11、四个支架12和防护装置外壳13;
[0041]螺杆5和导轨6相对设置，螺杆5的两端分别通过两个支架12固定在防护装置外壳13的一侧内壁上，导轨6的两端分别通过另两个支架12固定在防护装置外壳13的另一侧内壁上；
[0042]底座7的两端分别套在螺杆5和导轨6上，根据螺杆5的旋转方向，底座7在螺杆5和导轨6上做向上或向下的直线运动；
[0043]X向运动伺服电机3固定在防护装置外壳13内，用于控制螺杆5的旋转及旋转方向；
[0044]底座7上固定有旋转驱动电机4，旋转驱动电机4连接转轴8的一端，转轴8的另一端与连杆9的中间位置固定连接，连杆9的两端分别与两个旋转刀片2的一端固定连接，且所述两个旋转刀片2的一端还通过弹簧10相互连接，弹簧10处于拉伸状态，其中，转轴8与弹簧10不在同一平面，因此不会有相互干扰；
[0045]两个限位柱11设置在防护装置外壳13顶端的内壁上，且位于两个旋转刀片2的两侦U，用于限定两个旋转刀片2在防护装置外壳13内时处于收回状态。
[0046]当UUV检测到前方渔网并开始实施破网过程时，本实施方式的UUV防渔网缠绕装置I启动，启动过程如下:
[0047]步骤一:X向运动伺服电机3启动，带动螺杆5顺时针正向转动；
[0048]步骤二:底座7随螺杆5的顺时针正向转动按照对应规格的导程转化为沿X向正向直线运动，带动旋转刀片2、旋转驱动电机4、转轴8、连杆9和弹簧1沿X向正向直线运动；
[0049]步骤三:旋转刀片2在沿X向正向直线运动过程中受到弹簧10向内的拉力，弹簧10变短，两个旋转刀片2间张角不断增大，旋转刀片2伸出防护装置外壳13，两个旋转刀片2完全展开，呈V型展开状态；
[0050]步骤四:X向运动伺服电机3关闭，螺杆5停止转动，底座7不再运动；
[0051]步骤五:旋转驱动电机4启动，通过转轴8和连杆9带动旋转刀片2进行回转运动，从而实现对UUV前方渔网的切割。
[0052]当UUV完成破网后，UUV防渔网缠绕装置关闭，关闭过程如下:
[0053]步骤六:旋转驱动电机4关闭，旋转刀片2停止回转运动；
[0054]步骤七:X向运动伺服电机3启动，带动螺杆5反向逆时针转动；
[0055]步骤八:底座7随螺杆5的反向逆时针转动按照对应规格的导程转化为沿X向负向直线运动，带动旋转刀片2、旋转驱动电机4、转轴8、连杆9和弹簧1沿X向负向直线运动；
[0056]步骤九:两个旋转刀片2在沿X向负向直线运动过程中受到两个限位柱11挤压，刀片间张角不断减小，直至两个旋转刀片2完全收回防护装置外壳13中，呈平行收回状态；
[0057]步骤十:X向运动伺服电机3关闭，螺杆5停止转动，底座7不再运动，旋转刀片2收入UUV壳体中。
【主权项】
1.一种UUV防渔网缠绕装置，其特征在于，包括两个旋转刀片(2)、收放驱动装置和旋转驱动装置； 收放驱动装置，用于控制两个旋转刀片(2)呈平行收回状态或V型展开状态； 当两个旋转刀片(2)呈V型展开状态时，旋转驱动装置用于控制两个旋转刀片(2)做回转运动，进行切割渔网。2.根据权利要求1所述的一种UUV防渔网缠绕装置，其特征在于，还包括防护装置外壳(13)和轨道; 所述两个旋转刀片(2)、收放驱动装置、旋转驱动装置和轨道设置在防护装置外壳(13)内，两个旋转刀片(2)在防护装置外壳(13)内呈平行收回状态，当通过轨道运动至防护装置外壳(13)外时，呈V型展开状态。3.根据权利要求2所述的一种UUV防渔网缠绕装置，其特征在于，所述轨道包括X向运动伺服电机(3)、螺杆(5)、导轨(6)、底座(7)和四个支架(12); 螺杆(5)和导轨(6)相对设置，螺杆(5)的两端分别通过两个支架12固定在防护装置外壳(13)的一侧内壁上，导轨(6)的两端分别通过另两个支架12固定在防护装置外壳(13)的另一侧内壁上； 底座(7)的两端分别套在螺杆(5)和导轨(6)上，根据螺杆(5)的旋转方向，底座(7)在螺杆(5)和导轨(6)上做向上或向下的直线运动;两个旋转刀片(2)、收放驱动装置和旋转驱动装置设置在底座(7)上； X向运动伺服电机(3)，用于控制螺杆(5)的旋转及旋转方向。4.根据权利要求3所述的一种UUV防渔网缠绕装置，其特征在于，所述旋转驱动装置包括旋转驱动电机(4)、转轴(8)和连杆(9); 旋转驱动电机(4)固定在底座(7)上，旋转驱动电机(4)通过与转轴(8)的一端连接，转轴(8)的另一端与连杆(9)的中间位置固定连接，连杆(9)的两端分别与两个旋转刀片(2)的一端固定连接。5.根据权利要求4所述的一种UUV防渔网缠绕装置，其特征在于，所述收放驱动装置包括弹簧(10)和两个限位柱(11); 与连杆(9)连接的两个旋转刀片(2)的一端还通过弹簧(10)相互连接，弹簧(10)处于拉伸状态，其中，转轴(8)与弹簧(10)不在同一平面;两个限位柱(11)设置在防护装置外壳(13)顶端的内壁上，且位于两个旋转刀片(2)的两侧，用于限定两个旋转刀片(2)在防护装置外壳(13)内时处于平行收回状态。6.根据权利要求1或5所述的一种UUV防渔网缠绕装置，其特征在于，所述UUV防渔网缠绕装置安装在UUV艏部。7.根据权利要求5所述的一种UUV防渔网缠绕装置，其特征在于，所述UUV防渔网缠绕装置的启动过程包括如下步骤: 步骤一:X向运动伺服电机(3)启动，带动螺杆(5)顺时针正向转动； 步骤二:底座(7)随螺杆(5)的顺时针正向转动按照对应规格的导程转化为沿X向正向直线运动，带动旋转刀片(2)、旋转驱动电机(4)、转轴(8)、连杆(9)和弹簧(10)沿X向正向直线运动； 步骤三:旋转刀片(2)在沿X向正向直线运动过程中受到弹簧(10)向内的拉力，弹簧(10)变短，两个旋转刀片(2)间张角不断增大，旋转刀片(2)伸出防护装置外壳(13)，两个旋转刀片(2)完全展开，呈V型展开状态； 步骤四:X向运动伺服电机(3)关闭，螺杆(5)停止转动，底座(7)不再运动； 步骤五:旋转驱动电机(4)启动，通过转轴(8)和连杆(9)带动旋转刀片(2)进行回转运动，从而实现对UUV前方渔网的切割。8.根据权利要求7所述的一种UUV防渔网缠绕装置，其特征在于，所述UUV防渔网缠绕装置的关闭过程包括如下步骤: 步骤六:旋转驱动电机(4)关闭，旋转刀片(2)停止回转运动； 步骤七:X向运动伺服电机(3)启动，带动螺杆(5)反向逆时针转动； 步骤八:底座(7)随螺杆(5)的反向逆时针转动按照对应规格的导程转化为沿X向负向直线运动，带动旋转刀片(2)、旋转驱动电机(4)、转轴(8)、连杆(9)和弹簧(1)沿X向负向直线运动； 步骤九:两个旋转刀片(2)在沿X向负向直线运动过程中受到两个限位柱(11)挤压，刀片间张角不断减小，直至两个旋转刀片(2)完全收回防护装置外壳(13)中，呈平行收回状态； 步骤十:X向运动伺服电机(3)关闭，螺杆(5)停止转动，底座(7)不再运动，旋转刀片(2)收入UUV壳体中。
【文档编号】B63B59/00GK105857547SQ201610338981
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】徐健, 李航, 严浙平, 张耕实, 汪慢
【申请人】哈尔滨工程大学