一种水下拖体姿态调节结构及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种水下拖体姿态调节结构及其控制方法，其中，调节结构包括拖缆、拖体控制系统和拖曳体，拖曳体上左右对称式安装有拖曳机构结构件、姿态传感器和伸缩驱动件，拖缆与拖曳机构结构件连接，拖体控制系统与姿态传感器连接，拖体控制系统与伸缩驱动件连接、以驱动拖曳机构结构件沿着拖曳体前后运动。本发明专利技术既可以保持设备下放和回收过程中的姿态，也可以通过调节拖曳点的位置，从而调节水下设备在拖曳工作时的姿态，获得更好的工作性能。

An attitude control structure of underwater towed body and its control method

The present invention discloses an underwater towing body attitude adjustment structure and its control method, in which the adjustment structure includes towing cable, towing body control system and towing body. The towing body is symmetrically mounted with towing mechanism structural parts, attitude sensors and telescopic driving parts, the towing cable is connected with towing mechanism structural parts, the towing body control system is connected with attitude sensors, and the towing body control system is connected with telescopic driving parts. The retractable driving parts are connected to drive the structural parts of the towing mechanism to move forward and backward along the towing body. The present invention can not only maintain the posture of the equipment in the process of dropping and recovering, but also adjust the position of the towing point so as to adjust the posture of the underwater equipment in the towing operation and obtain better working performance.

【技术实现步骤摘要】
一种水下拖体姿态调节结构及其控制方法
本专利技术属于水下装备
，具体为一种水下拖体姿态调节结构及其控制方法。
技术介绍
目前，水下装备的运动方式可分为两种，一种是自行式，采用自带的驱动机构提供动力进行移动，如履带式、螺旋桨式或者阿基米德螺旋等机构行走；另一种是拖曳式，依靠拖曳缆的拉力拖动水下装备在水下移动，其本身不具有行走机构或动力。其中，水下装备承担的水下勘探或取样工作，大多对其工作时的设备本身的姿态要求很高。姿态主要包括两个方面，俯仰角和横滚角。拖曳体一般为左右对称结构，所以拖曳运功过程中横滚方向变化很小。但是，拖曳体由于前后非对称或者由于前后方向存在动态机械臂等诸多原因，拖曳体的重心在前后方向上处于运动状态，这无法满足拖曳体对前后移动方向上俯仰姿态的高要求。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供水下拖体姿态调节结构及其控制方法，既可以保持设备下放和回收过程中的姿态，也可以通过调节拖曳点的位置，调节水下设备在拖曳工作时的姿态，从而解决上述问题。为实现上述目的，本专利技术首先公开了一种水下拖体姿态调节结构，包括拖缆、拖体控制系统和拖曳体，所述拖曳体上左右对称式安装有拖曳机构结构件、姿态传感器和伸缩驱动件，所述拖缆与所述拖曳机构结构件连接，所述拖体控制系统与所述姿态传感器连接，所述拖体控制系统与所述伸缩驱动件连接、以驱动所述拖曳机构结构件沿着拖曳体前后运动。进一步的，还包括一承重头，所述拖缆与承重头的一端连接，所述承重头的另一端与所述拖曳机构结构件枢接，且承重头的枢接轴沿着所述拖曳体的左右方向设置。进一步的，还包括对称安装在拖曳机构结构件两侧的导轨和滑块，所述导轨和滑块滑接，所述滑块与所述拖曳机构结构件固接，所述导轨与所述拖曳体固接。进一步的，所述伸缩驱动件为驱动油缸，所述驱动油缸的缸体与所述拖曳体枢接，所述驱动油缸的活塞杆与所述拖曳机构结构件枢接。进一步的，所述拖曳机构结构件包括横板、立板和加强肋，所述立板竖直固接在所述横板上且沿着所述拖曳体的左右方向延伸，所述横板的两侧与所述滑块固接，所述加强肋设置在所述立板的两侧，且该加强肋的一侧与所述横板固接，另一侧与所述立板固接，所述承重头与所述立板枢接，所述驱动油缸与所述横板枢接。进一步的，还包括均带有销孔的两个竖向耳板和两个横向耳板，两个所述竖向耳板左右对称式固定在所述立板上，且相对形成一用于承重头内线缆通过的避空槽，所述两个横向耳板左右对称式固接在所述横板上。进一步的，所述拖曳体为左右对称的框架式结构。进一步的，所述拖曳体为通过拖曳而行走在海底细软底质上的采矿设备。然后，本专利技术公开了水下拖体姿态调节结构的控制方法，若姿态传感器所测量拖曳体的俯仰角与最佳俯仰角之间的差值的绝对值在目标范围内时，所述拖体控制系统控制驱动油缸静止；若姿态传感器所测量拖曳体的俯仰角与最佳俯仰角之间的差值的绝对值在目标范围外时，所述拖体控制系统控制驱动油缸动作，当差值的绝对值减少且到达目标范围内时，拖体控制系统控制驱动油缸静止，当差值的绝对值增大，拖体控制系统控制驱动油缸反向运动，直到差值的绝对值减少且到达目标范围内后，拖体控制系统控制驱动油缸静止。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的拖体控制系统、姿态传感器和驱动油缸等部件之间形成闭环控制，从而确保姿态传感器所测量拖曳体的俯仰角与最佳俯仰角之间的差值的绝对值在目标范围内，进而实现拖曳体工作过程中的最佳姿态控制，进而确保水下探测或者取样的工作效率和效果。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例公开的水下拖体姿态调节结构的轴测示意图；图2是本专利技术优选实施例公开的水下拖体姿态调节结构的布放和回收状态控制过程示意图；图3是本专利技术优选实施例公开的水下拖体姿态调节结构的拖曳状态控制过程示意图。图例说明：1、拖缆；2、承重头；3、拖曳机构结构件；4、滑块；5、导轨；6、驱动油缸；7、拖曳体；8、姿态传感器；9、横板；10、立板；11、加强肋；12、销孔；13、竖向耳板；14、横向耳板；15、避空槽。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。如图1所示，本专利技术首先公开了一种水下拖体姿态调节结构，包括拖缆1、拖体控制系统(未示出，比如工控机，可密封设置在拖曳体7上，也可设置在水面母船上)和拖曳体7，拖曳体7可以为悬浮在水中的探测装备，也可以为水底稀软底质上的采矿装备等，整体为框架式的结构，在保证整体强度的同时，能保证各类水下零部件的安装空间，拖曳体7的上部左右对称式安装有拖曳机构结构件3、姿态传感器8和伸缩驱动件，拖曳机构结构件3可以起到调整重心的配重的作用，姿态传感器8检测拖曳体7的俯仰角变化，然后输送到拖体控制系统，进而控制伸缩驱动件驱动拖曳机构结构件3前后运动，从而使拖曳体7始终保持目标俯仰角的姿态，为水下勘探或取样工作提供稳定的作业平台。拖缆1的一端与拖曳机构结构件3连接，另一端与母船连接。在本实施例中，姿态传感器8与拖曳机构结构件3设置于拖曳体7的前后两端，而拖曳机构结构件3在拖曳体7上的安装是通过对称安装在拖曳机构结构件3两侧的导轨5和滑块4来实现的，导轨5和滑块4滑接，滑块4与拖曳机构结构件3固接，导轨5与拖曳体7固接。在本实施例中，伸缩驱动件为驱动油缸6，其液压动力可以与拖曳体7内的液压运动、执行单元共用，驱动油缸6的缸体通过销轴与拖曳体7枢接，驱动油缸6的活塞杆同样通过销轴与拖曳机构结构件3枢接。在本实施例中，承重机构为一承重头2，承重头2的一端与拖曳机构结构件3枢接，另一端与拖缆1的外壁固定连接，拖缆1里面的线束从承重头2的底部伸出，同时，承重头2与拖曳机构结构件3之间的枢接轴沿着拖曳体7的左右方向设置，确保拖曳体7能够俯仰调节，同时减少横滚偏摆。其中，拖曳机构结构件3包括横板9、立板10和加强肋11，立板10竖直固接在横板9上且沿着拖曳体7的左右方向延伸，横板9的两侧与滑块4固接，加强肋11设置在立板10的两侧，且该加强肋11的一侧与横板9固接，另一侧与立板10固接，承重头2与立板10枢接，驱动油缸6与横板9枢接。同时，还包括均带有销孔12的两个竖向耳板13和两个横向耳板14，承重头2通过两个竖向耳板13的销孔12中插入销轴枢接，而驱动油缸6的活塞杆端部则通过两个横向耳板14的销孔12中插入销轴枢接，其中，两个竖向耳板13左右对称式焊接在立板10上，并且将立板10隔断形成一用于线缆通过的避空槽15(即立板10为左右的分体的两个分板结构，两个分板结构之间的距离用于形成避空槽15，从而防止从承重头2出来的线缆由于承重头2的摆动发生干涉)，竖向耳板13的侧边与立板10焊接固定，底部与横板9焊接固定，从而可保证在拖曳体7的前后两个拖曳方向上竖向耳板13的强度，两个横向耳板14左右对称式固焊接在横板9上。然后，本专利技术公开了一种水下拖体姿态调节结构的控制方法，该水下拖体姿态调节结构的控制过程如下：1、当拖曳体7从母船下放海底的过程，或者从海底回收到拖曳体7的过程，如图2所示，驱动油缸6调节承重头本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下拖体姿态调节结构，其特征在于，包括拖缆(1)、拖体控制系统和拖曳体(7)，所述拖曳体(7)上左右对称式安装有拖曳机构结构件(3)、姿态传感器(8)和伸缩驱动件，所述拖缆(1)与所述拖曳机构结构件(3)连接，所述拖体控制系统与所述姿态传感器(8)连接，所述拖体控制系统与所述伸缩驱动件连接、以驱动所述拖曳机构结构件(3)沿着拖曳体(7)前后运动。

【技术特征摘要】
1.一种水下拖体姿态调节结构，其特征在于，包括拖缆(1)、拖体控制系统和拖曳体(7)，所述拖曳体(7)上左右对称式安装有拖曳机构结构件(3)、姿态传感器(8)和伸缩驱动件，所述拖缆(1)与所述拖曳机构结构件(3)连接，所述拖体控制系统与所述姿态传感器(8)连接，所述拖体控制系统与所述伸缩驱动件连接、以驱动所述拖曳机构结构件(3)沿着拖曳体(7)前后运动。2.根据权利要求1所述的水下拖体姿态调节结构，其特征在于，还包括一承重头(2)，所述拖缆(1)与承重头(2)的一端连接，所述承重头(2)的另一端与所述拖曳机构结构件(3)枢接，且承重头(2)的枢接轴沿着所述拖曳体(7)的左右方向设置。3.根据权利要求2所述的水下拖体姿态调节结构，其特征在于，还包括对称安装在拖曳机构结构件(3)两侧的导轨(5)和滑块(4)，所述导轨(5)和滑块(4)滑接，所述滑块(4)与所述拖曳机构结构件(3)固接，所述导轨(5)与所述拖曳体(7)固接。4.根据权利要求3所述的水下拖体姿态调节结构，其特征在于，所述伸缩驱动件为驱动油缸(6)，所述驱动油缸(6)的缸体与所述拖曳体(7)枢接，所述驱动油缸(6)的活塞杆与所述拖曳机构结构件(3)枢接。5.根据权利要求4所述的水下拖体姿态调节结构，其特征在于，所述拖曳机构结构件(3)包括横板(9)、立板(10)和加强肋(11)，所述立板(10)竖直固接在所述横板(9)上且沿着所述拖曳体(7)的左右方向延伸，所述横板(9)的两侧与所述滑块(4)固接，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊，周斌，李满红，陈时平，杨京，王建华，双志，何成，陈光星，
申请(专利权)人：长沙矿冶研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43