一种可自动升降的无人艇水下设备支撑系统技术方案

本发明专利技术一种可自动升降的无人艇水下设备支撑系统，特别是一种用于无人艇的以绞车和缆绳为水下设备支架(以下简称支架)提供驱动力的自动升降支撑系统其升降方法。本发明专利技术解决了仅适用于水下设备安装深度浅，水下设备体积小重量轻，水下设备工作航速低的情况，否则，就有由于水流阻力过大，使水下设备在工作时支架出现较大变形和振动，导致水下设备无法正常工作的问题。本发明专利技术设计的一种以绞车和缆绳为驱动方式的自动升降支架，支架一端固定在无人艇上，另一端固定在缆绳上，在水流阻力的作用下，使支架呈简支梁受力状态，大大提高了支架可以承受的水流阻力，提高了水下设备的安装深度和工作航速，为无人艇水下探测和通信能力的提高奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】
一种可自动升降的无人艇水下设备支撑系统
本专利技术涉及一种可自动升降的无人艇水下设备支撑系统，属于无人艇水下设备升降支架

技术介绍
无人艇根据任务的不同，可能搭载多种水下探测和通信设备，例如前视声呐，侧扫声呐，水声通信等等，这些水下设备在水中工作时，要求无人艇的航速较低，水下设备不工作时，要求无人艇能够高速航行，快速到达目的地。因此在水下设备不工作时，如果能够将水下设备自动升离水面，不仅可以减小水流阻力，使无人艇高速航行时具有更高的燃油效率，增大无人艇航程，而且还可以减小对水下设备支架强度的要求，减少整个支架的重量，使无人艇搭载的任务载荷更多。因此，水下设备支架作为无人艇的一个重要组成部分，其结构形式和升降方法成为当前无人艇的一个重要发展和研究方向。现有支架多为固定式支架，即水下设备固定在由艇体伸入水中一定深度的支架上，支架固定在无人艇上，因此在无人艇航行过程中，支架无法升降，水下设备及其支架上会一直存在水流阻力，使无人艇一直处于低速航行状态。也有技术人员采用液压缸或滚珠丝杠等驱动方式实现了支架自动升降，使水下设备在非工作时间段内可以升离水面，实现无人艇的高速航行，但由于沿用了固定式支架的悬臂梁结构，上述方法仅仅适用于水下设备安装深度浅，水下设备体积小重量轻，水下设备工作航速低的情况，否则，就会由于水流阻力过大，使水下设备在工作时支架出现较大变形和振动，导致水下设备无法正常工作。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题为：克服现有技术不足，本专利技术针对上述问题，设计了一种以绞车和缆绳为驱动方式的自动升降支撑系统，支架一端固定在无人艇上，另一端固定在缆绳上，在水流阻力的作用下，使支架呈简支梁受力状态，大大提高了支架可以承受的水流阻力，提高了水下设备的安装深度和工作航速，为无人艇水下探测和通信能力的提高奠定了基础。本专利技术解决的技术方案为：一种可自动升降的无人艇水下设备支撑系统，包括：绞车(2)、缆绳(3)、滑轮(4)、挡板(5)、水下设备(6)、下支架(7)、中间支架(8)、上支架(9)、支架连接件(10)、旋转轴(11)；绞车(2)固定在艇体(1)艏部；缆绳(3)的一端缠绕在绞车(2)上，另一端绕过滑轮(4)和挡板(5)系在下支架(7)上，其中滑轮(4)和挡板(5)固定在艇体(1)艏部、绞车(2)前方(即艇体(1)艏部的最前端)的位置；(挡板(5)位于滑轮(4)的下方)水下设备(6)通过螺钉安装在下支架(7)上；下支架(7)和中间支架(8)、中间支架(8)和上支架(9)、上支架(9)和支架连接件(10)、支架连接件(10)和旋转轴(11)均通过各自的法兰和螺钉连接，旋转轴(11)安装在艇体(1)上，且位于水面以上，可以绕自身轴线转动。优选的，所述旋转轴(11)为2个，相对所述艇体(1)的中线面对称布置，旋转轴(11)的内端面与艇体(1)连接，其外端面设有和所述支架连接件(10)连接的法兰；旋转轴(11)可以绕自身轴线转动，但不可沿艇体(1)宽度方向移动，是整个支架的旋转中心；所述整个支架，包括：下支架(7)、中间支架(8)、上支架(9)、支架连接件(10)、旋转轴(11)。优选的，所述支架连接件(10)为2个，相对所述艇体(1)的中线面对称布置，为90度的转接结构件，两端面均焊接法兰，其中一端面的法兰和所述旋转轴(11)连接，另一端面的法兰和所述上支架(9)连接，起到结构上转接的作用。优选的，所述上支架(9)为2个，相对所述艇体(1)的中线面对称布置，为圆管焊接桁架式结构，两端面均焊接法兰，其中一端面的法兰和所述支架连接件(10)连接，另一端面的法兰和所述中间支架(8)连接；一般情况下，在水下设备工作时，上支架(9)一部分位于水上，一部分伸入水中，上支架(9)长度决定了水下设备伸入水中的最大深度。优选的，所述中间支架(8)为2个，相对所述艇体(1)的中线面对称布置，为圆管折弯焊接结构，两端面均焊接法兰，其中一端面的法兰和所述上支架(9)连接，另一端面的法兰和所述下支架(7)连接；中间支架(8)的折弯角度取决于所述艇体(1)艏部的弧度；中间支架(8)起到连接上支架(9)和下支架(7)的作用，使整个支架分解成了三部分，能够降低制造，运输，装配的难度；中间支架(8)折弯后焊接加强结构，使之具有足够的刚度，防止在水流阻力的作用下产生变形，影响水下设备的工作性能。优选的，所述下支架(7)数量为一个，装配完成后，下支架(7)的两端相对所述艇体(1)的中线面对称；下支架(7)的两端面均焊接法兰，其中一端面的法兰和艇体(1)左侧所述中间支架(8)连接，另一端面的法兰和艇体(1)右侧中间支架(8)连接；下支架(7)中间位置焊接有所述水下设备(6)的安装接口，当安装不同的水下设备时，可更换不同的安装接口或下支架(7)。优选的，所述下支架(7)中间位置系有所述缆绳(3)，缆绳(3)绕过所述挡板(5)和所述滑轮(4)后，缠绕在所述绞车(2)上；当绞车(2)向缆绳(3)收紧方向转动时，缆绳(3)拉动下支架(7)，同时带动中间支架(8)、上支架(9)、支架连接件(10)绕旋转轴(11)转动，水下设备(6)上升，直至离开水面，当下支架(7)和挡板(5)接触时，绞车(2)停止转动；当绞车(2)向缆绳(3)放松方向转动时，在水下设备(6)、下支架(7)、中间支架(8)、上支架(9)等各部分重力的作用下，绕旋转轴(11)反方向转动，直至水下设备(6)下降至指定深度，绞车(2)停止转动。优选的，所述挡板(5)起到限制水下设备(6)上升高度的作用，同时水下设备(6)在最高位置时，在绞车(2)的作用下，挡板(5)的存在可以使缆绳(3)处于张紧状态，这样就可以保持水下设备(6)以及整个支架在无人艇高速航行过程中保持稳定；所述滑轮(4)起到改变缆绳(3)方向的作用，使绞车(2)的布置位置更灵活。优选的，由于整个支架的重力产生的对旋转轴(11)的力矩，所述支架连接件(10)、上支架(9)，所述中间支架(8)，所述下支架(7)才能绕所述旋转轴(11)旋转，使所述水下设备(6)下降，因此，为保证水下设备(6)在工作深度时的稳定性，旋转轴(11)的旋转角度范围应小于90度，具体角度大小，应根据实际工程对水下设备稳定性的需要和水下环境进行调整。优选的，在所述水下设备(6)工作过程中，所述艇体(1)向前匀速航行时，在水下设备(6)、所述上支架(9)、所述中间支架(8)、所述下支架(7)上会产生水流阻力，在上支架(9)上端面，下支架(7)的缆绳系点处会分别产生支撑力和拉力，，整个支架呈现简支梁受力状态，受力状态良好，大大提高了整个支架可以承受的水流阻力，提高了水下设备的安装深度和工作航速，为无人艇水下探测和通信能力的提高奠定了基础。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术提供了一种以绞车和缆绳为水下设备支架提供驱动力的自动升降支撑系统及其升降方法，能够在水下设备不工作时，将水下设备自动升离水面，以减小水流阻力，使无人艇具有更高的航速和更远的航程。(2)本专利技术在上支架上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可自动升降的无人艇水下设备支撑系统，其特征在于包括：绞车(2)、缆绳(3)、滑轮(4)、挡板(5)、水下设备(6)、下支架(7)、中间支架(8)、上支架(9)、支架连接件(10)、旋转轴(11)；/n绞车(2)固定在艇体(1)艏部；缆绳(3)的一端缠绕在绞车(2)上，另一端绕过滑轮(4)和挡板(5)系在下支架(7)上，其中滑轮(4)和挡板(5)固定在艇体(1)艏部、绞车(2)前方(即艇体(1)艏部的最前端)的位置；水下设备(6)通过螺钉安装在下支架(7)上；下支架(7)和中间支架(8)、中间支架(8)和上支架(9)、上支架(9)和支架连接件(10)、支架连接件(10)和旋转轴(11)均通过各自的法兰和螺钉连接，旋转轴(11)安装在艇体(1)上，且位于水面以上，可以绕自身轴线转动。/n

【技术特征摘要】
1.一种可自动升降的无人艇水下设备支撑系统，其特征在于包括：绞车(2)、缆绳(3)、滑轮(4)、挡板(5)、水下设备(6)、下支架(7)、中间支架(8)、上支架(9)、支架连接件(10)、旋转轴(11)；
绞车(2)固定在艇体(1)艏部；缆绳(3)的一端缠绕在绞车(2)上，另一端绕过滑轮(4)和挡板(5)系在下支架(7)上，其中滑轮(4)和挡板(5)固定在艇体(1)艏部、绞车(2)前方(即艇体(1)艏部的最前端)的位置；水下设备(6)通过螺钉安装在下支架(7)上；下支架(7)和中间支架(8)、中间支架(8)和上支架(9)、上支架(9)和支架连接件(10)、支架连接件(10)和旋转轴(11)均通过各自的法兰和螺钉连接，旋转轴(11)安装在艇体(1)上，且位于水面以上，可以绕自身轴线转动。


2.根据权利要求1所述的一种可自动升降的无人艇水下设备支撑系统，其特征在于：所述旋转轴(11)为2个，相对所述艇体(1)的中线面对称布置，旋转轴(11)的内端面与艇体(1)连接，其外端面设有和所述支架连接件(10)连接的法兰；旋转轴(11)可以绕自身轴线转动，但不可沿艇体(1)宽度方向移动，是整个支架的旋转中心；所述整个支架，包括：下支架(7)、中间支架(8)、上支架(9)、支架连接件(10)、旋转轴(11)。


3.根据权利要求1所述的一种可自动升降的无人艇水下设备支撑系统，其特征在于：所述支架连接件(10)为2个，相对所述艇体(1)的中线面对称布置，为90度的转接结构件，两端面均焊接法兰，其中一端面的法兰和所述旋转轴(11)连接，另一端面的法兰和所述上支架(9)连接，起到结构上转接的作用。


4.根据权利要求1所述的一种可自动升降的无人艇水下设备支撑系统，其特征在于：所述上支架(9)为2个，相对所述艇体(1)的中线面对称布置，为圆管焊接桁架式结构，两端面均焊接法兰，其中一端面的法兰和所述支架连接件(10)连接，另一端面的法兰和所述中间支架(8)连接；一般情况下，在水下设备工作时，上支架(9)一部分位于水上，一部分伸入水中，上支架(9)长度决定了水下设备伸入水中的最大深度。


5.根据权利要求1所述的一种可自动升降的无人艇水下设备支撑系统，其特征在于：所述中间支架(8)为2个，相对所述艇体(1)的中线面对称布置，为圆管折弯焊接结构，两端面均焊接法兰，其中一端面的法兰和所述上支架(9)连接，另一端面的法兰和所述下支架(7)连接；中间支架(8)的折弯角度取决于所述艇体(1)艏部的弧度；中间支架(8)起到连接上支架(9)和下支架(7)的作用，使整个支架分解成了三部分，能够降低制造，运输，装配的难度；中间支架(8)折弯后焊接加强结构，使之具有足够的刚度，防止在水流阻力的作用下产生变形，影响水下设备的工作性能。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：甄新帅，胡宇，李清洲，周怡，杨鹏，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11