一种海上作业直升机的安全快速回收及放飞系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种海上作业直升机的安全快速回收及放飞系统和方法，本发明专利技术包括液压动力系统、快速系留系统、预置轨道，实现了海上作业直升机的降落、探杆捕获、快速系留、牵引入库、牵引出库、牵引校直、解锁放飞的功能。本发明专利技术全过程自动控制，使得本方法更加科学可靠，即使是4级以上的复杂海况也能将直升机安全平稳的牵引入库或出库，而且整个过程操作简单，节省人力物力。

A Safe and Rapid Recovery and Release System and Method for Helicopters Operating at Sea

The present invention relates to a safe and fast recovery and release system for offshore helicopters. The system includes hydraulic power system, fast mooring system and preset track. It realizes the functions of landing, pole capture, fast mooring, traction storage, traction storage, traction alignment and unlocking of offshore helicopters. The automatic control of the whole process of the invention makes the method more scientific and reliable, and can safely and smoothly tow the helicopter into or out of the warehouse even under the complicated sea conditions of more than four levels, and the whole process is simple to operate and saves manpower and material resources.

【技术实现步骤摘要】
一种海上作业直升机的安全快速回收及放飞系统及方法
本专利技术涉及海上作业直升机
，尤其涉及一种海上作业直升机的安全快速回收及放飞系统及方法。
技术介绍
随着直升机技术的研究和发展，直升机在海上作业的应用日益广泛。但是船上起降平台由于受海情的影响，呈现动荡不定的特点，导致直升机的船上回收过程存在巨大安全风险。直升机船上系统是保障直升机船上安全的关键设备，其发展经历了长期而又变化巨大的过程。其中，海上作业直升机在船上起降、快速系留和牵引是保障其安全的三个主要要素，也是直升机船上系统的核心问题，它们的分类和发展趋势也基本代表了直升机船上系统的分类和发展趋势。一、目前国外主流直升机船上系统的典型配置有：1、鱼叉–格栅、SAMAHE装置和横摇指示器。该配置的缺点是海上作业直升机转运准备和转运过程中需要的船上保障工作人员较多，自动化程度低，并且需要船上工作人员到起降平台上进行操作，操纵比较困难，安全性较低，尤其是在高海况下。并且该配置保障机型有限制，仅能保障带有鱼叉和能安装鱼叉的直升机。2、助降网装置、绞车牵引装置和“T”字灯装置。该配置具有提供海上作业直升机飞行员船舶横摇信息、纵摇信息和转运功能，缺少快速系留功能。海上作业直升机在降落后到用系留索具将海上作业直升机系留在甲板期间，海上作业直升机在起降平台处于无约束状态，直升机是否安全在起降平台上停放和可以承受的船舶的运动姿态取决于直升机自身的稳定性，船上系统的保障能力相对较低。海上作业直升机在起飞和降落前需要铺设安全网的时间较长，人员较多，自动化程度低，在直升机转运过程中，高海况下，操纵比较困难，安全性较低。3、RAST(RecoveryAssistSecureandTraverse)系统。缺点是，在海上作业直升机降落过程中，海上作业直升机属于被动降落，没有直升机的位置和船舶姿态提示信息，直升机的拉降钢缆一旦连接到船上，则直升机的降落过程主要由船上完成，直升机飞行员没有主动控制权，对飞行员心理素质要求较高。同时船上工作人员需要将直升机的拉降钢缆连接到船上，操作比较复杂，人员安全性较差。二、目前我国主流直升机船上系统现状：随着我国海上事务的处理方针变动，船舶编队作业区域海况恶劣程度相对较高。目前，我国直升机船上系统主要以鱼叉-格栅技术为核心，经过实际的使用，发现仍然存在一些不足，突出体现在：1、保障能力不高。目前，我国采用的回收装置仅能满足四级海况下，安全牵引直升机进出机库。2、自动化程度低。目前国内在直升机降落时，先要系留、安装牵引杆、将直升机与牵引绞车相连接，最后再拆除系留索具，然后在人工控制牵引杆的情况下，缓缓牵引直升机进出机库。若牵引某些型号直升机则更麻烦，在前面的基础上，还需要增加安装三角锥架、牵引架、拆除助降网限制框等多项工作。起飞时，也要反向完成以上的所有程序。整个过程需要多人进行操作，互相配合，费时费力。3、安全性低。国内为了保证直升机的安全，在直升机降落后，必须马上安装系留索具，由于直升机旋翼的旋转，在甲板上产生强烈的气流，致使在直升机周围工作的人员处于危险境地；且完成此项工作需要较长的时间，至少也要需要30秒左右，此时，直升机在甲板上处于自由状态，在海情恶劣的情况下，直升机极易发生侧滑、倾覆的危险情况，对人员、直升机都极其危险；在牵引过程中，需要指挥人员、掌握牵引杆的牵引员及牵引绞车的控制人员间相互配合，防止直升机发生碰撞。因此在整个过程中，对人、机而言，都存在不安全因素。为了保证我国具备处理海上事务的能力，大幅提高海上作业直升机的保障能力，就必须研制更为先进的直升机船上系统。
技术实现思路
鉴于以上分析，本专利技术旨在提供一种海上作业直升机的安全快速回收及放飞系统及方法，用以解决现有技术不适宜高海况下作业的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种海上作业直升机的安全快速回收及放飞系统，该系统包括：液压动力系统、快速系留装置、预置轨道、控制设备、摄像机、探杆和激光目标源；所述探杆和激光目标源均安装在直升机上；液压动力系统用来驱动快速系留装置沿预置轨道运动；控制设备控制摄像机拍摄直升机上的激光目标源，确定直升飞机的位置，并控制液压动力系统调整快速系留装置的位置，使快速系留装置与直升机随动；控制设备采用固定控制台或可移动控制盒；快速系留装置用来捕获直升机的探杆，实现直升机系留。液压动力系统包括：液压泵站、液压伺服马达、绞车及张紧装置；液压泵站为液压伺服马达提供液压油；液压伺服马达与绞车及紧张装置连接；绞车及紧张装置通过钢缆与快速系留装置连接；快速系留装置沿预置轨道运动；控制设备采集直升机与轨道的相对位置信息，并控制液压泵站的输出油压大小及液压伺服马达的转速；液压伺服马达、绞车及张紧装置形成至少1组，每组中包括1个液压伺服马达和1个绞车及张紧装置；控制设备通过摄像机拍摄设直升机来获得直升的与轨道的相对位置；直升机上设有激光目标源，摄像机拍摄激光目标源，并通过数据处理单元获得直升机的位置，再把直升机的位置发送给控制设备。快速系留装置包括：液压系统、电气控制系统、机械爪、传动装置；机械爪用来捕获直升机探杆；电气控制系统通过液压系统控制机械爪的运动；液压系统通过传动系统，将液压变化转换为机械爪的运动。机械爪包括：机械爪主体、基座、锁紧连杆；机械爪主体为C形，且与基座通过销轴连接；当直升机探杆进入机械爪主体C形内，机械爪主体绕销轴旋转，与基座一起将直升机探杆捕获并固定；锁紧连杆设置在基座上；当机械爪主体捕获直升机探杆后，锁紧连杆伸出则机械爪关闭、机械爪主体不能绕销轴旋转，锁紧连杆收回则机械爪开启、机械爪主体能够绕销轴旋转；传动装置包括：定滑轮、动滑轮、链条、磁致伸缩式位移传感器；所述链条和定滑轮均有2个；2个所述定滑轮分别安装在快速系留装置的壳体两端；2个所述链条的一端分别连接在所述机械爪的左右两端，且分别穿过对应一侧的定滑轮；其中一个链条的另一端与液压缸的固定端连接，另一个链条的另一端通过弹簧与快速系留装置侧壁固定，所述弹簧设有螺钉，用来调节链条的张力；动滑轮与液压缸的伸缩端连接，通过液压缸的伸缩，带动动滑轮，拉动链条，控制机械爪运动；动滑轮与机磁致伸缩式位移传感器的磁环连接，测量机械爪的运动位移和位置。快速系留装置上设有缓冲板；缓冲板内设有减震装置；缓冲板的外缘设有光电传感器，且光电传感器位于机械爪的外侧；快速系留装置的下方设有支撑轮，支撑轮能够沿轨道装置轴线两侧的支撑轮轨道运动，从而带动快速系留装置运行。液压系统包括：液压缸、液压锁、蓄能器、中位锁紧缸、紧急锁紧缸、机械爪启闭缸；液压缸为控制机械爪运动提供动力；液压锁用来锁紧机械爪在轨道上的位置；机械爪启闭缸用来控制锁紧连杆(14)；紧急锁紧缸用来控制紧急锁止销，将机械爪卡死在其当前位置、不能沿轨道运动；中位锁紧缸用来控制中位锁止销，将机械爪卡死在中间位置、不能沿轨道运动；蓄能器贮存有压力油，当快速系留及校直装置失电时，蓄能器用来为快速系留及校直装置提供液压动力；液压缸包括粗缸和细缸；当所述机械爪快速运动，捕获直升机探杆时，所述细缸为机械爪运动提供动力；当所述机械爪慢速运动，调整直升机探杆位置时，所述粗缸为所述机械爪运动提供动力。使用该系统的一种海上作业直升机的安全快速回收及放飞方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海上作业直升机的安全快速回收及放飞系统，该系统包括：液压动力系统、快速系留装置(2)、预置轨道、控制设备、摄像机(4)、探杆(3)和激光目标源(5)；所述探杆(3)和激光目标源(5)均安装在直升机上；所述液压动力系统用来驱动快速系留装置(2)沿所述预置轨道运动；所述控制设备控制所述摄像机(4)拍摄直升机上的激光目标源(5)，确定直升机的位置，并控制所述液压动力系统调整所述快速系留装置(2)的位置，使所述快速系留装置(2)与直升机随动；所述控制设备采用固定控制台或可移动控制盒；所述快速系留装置(2)用来捕获直升机的探杆(3)，实现直升机系留。

【技术特征摘要】
1.一种海上作业直升机的安全快速回收及放飞系统，该系统包括：液压动力系统、快速系留装置(2)、预置轨道、控制设备、摄像机(4)、探杆(3)和激光目标源(5)；所述探杆(3)和激光目标源(5)均安装在直升机上；所述液压动力系统用来驱动快速系留装置(2)沿所述预置轨道运动；所述控制设备控制所述摄像机(4)拍摄直升机上的激光目标源(5)，确定直升机的位置，并控制所述液压动力系统调整所述快速系留装置(2)的位置，使所述快速系留装置(2)与直升机随动；所述控制设备采用固定控制台或可移动控制盒；所述快速系留装置(2)用来捕获直升机的探杆(3)，实现直升机系留。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述液压动力系统包括：液压泵站、液压伺服马达、绞车及张紧装置(1)；所述液压泵站为液压伺服马达提供液压油；所述液压伺服马达与绞车及紧张装置连接；所述绞车及紧张装置通过钢缆与所述快速系留装置(2)连接；所述快速系留装置(2)沿预置轨道运动；所述控制设备采集直升机与轨道的相对位置信息，并控制液压泵站的输出油压大小及液压伺服马达的转速；所述液压伺服马达、绞车及张紧装置(1)形成至少1组，每组中包括1个液压伺服马达和1个绞车及张紧装置(1)。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述控制设备包括数据处理单元；所述控制设备通过摄像机(4)拍摄设直升机来获得直升的与轨道的相对位置；直升机上设有激光目标源(5)，所述摄像机(4)拍摄所述激光目标源(5)，并通过数据处理单元获得直升机的位置，再把直升机的位置发送给所述控制设备。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述快速系留装置(2)包括：液压系统、电气控制系统、机械爪(9)和传动装置；所述机械爪(9)用来捕获直升机探杆(3)；所述电气控制系统通过所述液压系统控制所述机械爪(9)的运动；所述液压系统通过所述传动系统，将液压变化转换为所述机械爪(9)的运动。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述机械爪(9)包括：机械爪主体(12)、基座(13)、锁紧连杆(14)；所述机械爪主体(12)为C形，且与所述基座(13)通过销轴连接；当直升机探杆(3)进入所述机械爪主体(12)C形内，所述机械爪主体(12)绕销轴旋转，与所述基座(13)一起将直升机探杆(3)捕获并固定；所述锁紧连杆(14)设置在所述基座(13)上；当所述机械爪主体(12)捕获直升机探杆(3)后，所述锁紧连杆(14)伸出则所述机械爪(9)关闭、所述机械爪主体(12)不能绕销轴旋转，所述锁紧连杆(14)收回则所述机械爪(9)开启、所述机械爪主体(12)能够绕销轴旋转。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述传动装置包括：定滑轮、动滑轮、链条、磁致伸缩式位移传感器(19)；所述链条和定滑轮均有2个；2个所述定滑轮分别安装在快速系留装置(2)的壳体两端；2个所述链条的一端分别连接在所述机械爪(9)的左右两端，且分别穿过对应一侧的定滑轮；其中一个链条的另一端与液压缸的固定端连接，另一个链条的另一端通过弹簧(23)与快速系留装置侧壁固定，所述弹簧(23)设有螺钉，用来调节链条的张力；动滑轮与液压缸的伸缩端连接，通过液压缸的伸缩，带动动滑轮，拉动链条，控制机械爪(9)运动；动滑轮与机磁致伸缩式位移传感器(19)的磁环(20)连接，测量机械爪(9)的运动位移和位置。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述快速系留装置(2)上设有缓冲板(6)；所述缓冲板(6)内设有减震装置(7)；所述缓冲板(6)的外缘设有光电传感器(8)，且所述光电传感器(8)位于所述机械爪(9)的外侧。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述快速系留装置(2)的下方设有支撑轮(10)，所述支撑轮(10)能够沿所述轨道装置轴线两侧的支撑轮轨道(11)运动，从而带动所述快速系留装置(2)运行。9.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述液压系统包括：液压缸、液压锁、蓄能器、中位锁紧缸、紧急锁紧缸、机械爪启闭缸；液压缸为控制所述机械爪(9)运动提供动力；所述液压锁用来锁紧所述机械爪(9)在轨道上的位置；所述机械爪启闭缸用来控制所述锁紧连杆(14)；所述紧急锁紧缸用来控制紧急锁止销，将所述机械爪(9)卡死在其当前位置、不能...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏军，蔡斌，张春燕，许涛，赵辉，张泽帮，朱达书，张鋆，刘凤贵，
申请(专利权)人：中国船舶工业系统工程研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11