【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及供电电路装置或系统。
技术介绍
1、水下航行器在海洋勘测、水下搜救等领域发挥着重要作用。目前水下航行器多采用锂电池供电，受限于水下航行器体积及电池能量密度等因素，水下航行器所能携带的电能是有限的，当电能不足时需要将其回收并进行能源补充。
2、传统的电能补给方式是将水下航行器打捞上岸后人工更换电池或进行有线充电，但这种方式效率低下，且不能满足水下航行器的隐蔽性要求。为了克服传统打捞上岸进行电能补给的方式存在的弊端，水下电能补给技术和对接技术应运而生。
3、申请号为202311194395.9的中国专利技术专利申请中公开了一种用于支持水下航行器长时间工作的海底坞站，其采用框架结构，在前方和上方设置开口供航行器进入；设有机械引导装置，用于引导航行器降落后精确运动至坞内完成对接；设有压紧装置，用于对接完成后对航行器进行固定；设有无线充电和光通信装置，用于与水下航行器进行能量和信息交互。该海底坞站结合光学和机械引导，减少对航行器运动控制精度的依赖，降低水下对接难度，使其能够高效地支持航行器实现长时间工作，同时提升坞站布放回收的快捷性和安全性。但是，该海底坞站的回收方式和机械引导装置只能适配有六自由度全驱能力的水下航行器，无法回收回转体外形的航行器，且该引导结构与航行器之间间隙过小，容易发生机械卡位。
4、申请号为202310724478.8的中国专利技术专利申请中公开了一种回转式auv自调整锁紧无线充电装置，包括改进型回转式auv舱体、组合式模块化auv驻留舱体、auv自适应锁紧机构、au
5、申请号为201811478948.2的中国专利技术专利申请中公开了一种auv水下对接装置，包括对接框架、导向罩，对接框架的一端安装在自适应调整平台上，另一端设有导向罩，导向罩与对接框架为auv的对接提供导引通道；对接框架上分别安装有无线充电设备、无线通信设备及锁定机构，auv与对接框架对接后通过锁定机构锁定定位，并通过无线充电设备、无线通信设备实现能源补给与信息交换；基座上安装有提供动力的液压站。该装置通过液压油缸驱动俯仰机构适应不同坡度的海底平面，通过自适应调整平台的被动调整配合auv对接，实现海洋环境下的auv能源补给与信息交换。但是，该水下对接装置没有搭载导引单元，航行器无法寻找到对接装置，且该锁紧方式对auv对接精度要求高，auv轴向晃动和横滚均会影响锁紧成功率。
6、申请号为201610896336.x的中国专利技术专利申请中公开了一种auv水下对接与收放装置，包括搭载筒，搭载筒两端分别同轴固接有导引环，搭载筒的内壁上设有锁紧机构和限位机构分别用于auv的锁紧与限位。该对接与收放装置能完成auv的水下对接回收与布放，但是，当存在洋流干扰时导引环处的负压难以保证auv头部可靠进入导引环，此时auv回收成功率低，且充电过程中无线充电初级模块与次级模块之间存在海水介质，无线充电效率低。
技术实现思路
1、为了解决现有的水下电能补给和对接技术存在的容易发生机械卡位、充电效率低、锁紧成功率低、auv回收成功率低的技术问题，本专利技术提供了一种水下充电坞。
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种水下充电坞，包括支架、充电基站和无线电能发射装置；充电基站用于向无线电能发射装置提供电能；
4、其特殊之处在于：
5、还包括回收笼、定位单元、导向单元、锁紧单元和管控舱；
6、回收笼包括同轴连接的笼体和导向罩；笼体通过座式管托固定安装在所述支架上；导向罩为喇叭状，其小端开口与所述笼体连接；
7、定位单元为声光组合定位单元，用于引导水下装备行驶至所述导向罩前方中心位置，其中，远距离时采用声学定位引导，近距离时采用光学定位引导；
8、导向单元包括v型导槽杆、顶针、弹簧和限位块；弹簧的上端通过弹簧座固定设置在所述支架上，弹簧的下端与v型导槽杆连接；v型导槽杆位于所述笼体内，一端具有v型开口，下端面设有与所述v型开口连通的且沿轴向延伸的矩形槽；限位块设置在水下装备头部上方，其位置与所述v型开口对应，宽度与所述v型开口的最小开口尺寸匹配；所述v型开口和矩形槽均与所述限位块配合，为水下装备进坞提供导向；顶针设置在v型导槽杆的上表面，用于限制其仅能沿竖直方向运动；
9、锁紧单元包括步进电机和凸轮；步进电机用于驱动凸轮旋转；凸轮设置在所述笼体上方，与v型导槽杆接触，凸轮旋转能调整v型导槽杆的高度；凸轮的廓线应满足v型导槽杆有足够的下移行程，以将笼体内的航行器锁紧到位并排出耦合区的海水；
10、所述无线电能发射装置的壳体上表面设置有弹性橡胶材料，或者壳体的上端盖由弹性橡胶材料制成，以实现所述v型导槽杆下压时，水下装备上的无线电能接收装置的壳体能完全压紧贴合所述无线电能发射装置的壳体，以排出耦合区的海水；
11、所述管控舱用于控制所述定位单元和步进电机工作；
12、所述无线电能发射装置的壳体上表面设有压力传感器，用于检测无线电能发射装置的壳体所受到的压力值，为所述管控舱提供控制所述步进电机工作的参考依据。
13、进一步地，所述v型导槽杆包括直杆段和两条弧形杆段；两条弧形杆段设置在直杆段的一侧，两条弧形杆段均向下、向外同时弯曲，两条弧形杆段之间的距离自直杆段向外逐渐增大，形成v型开口；直杆段的上表面间隔设置两个连接件，用于与所述弹簧连接；所述顶针设置在所述直杆段的上表面上。
14、进一步地，所述凸轮的廓线满足：执行锁紧动作前，凸轮的最小向径未接触到v型导槽杆；锁紧动作执行完毕后，凸轮的最大向径未接触到v型导槽杆。
15、进一步地，所述声光组合定位单元包括第一声学信标、第二声学信标、定位灯和带有光源的摄像头；第一声学信标和第二声学信标分别设置在支架和水下装备头部上，第一声学信标用于向第二声学信标提供声学信号，以便于水下装备通过声学定位而被引导至充电坞附近；定位灯和所述摄像头分别设置在所述导向罩的大端开口处和水下装备头部上，当水下装备行至充电坞附近后，定位灯开启，用于向所述摄像头提供光学信号，以便水下装备通过光学定位导引移动至导向罩大端开口处前方的中心位置。
16、本专利技术还提供了一种利用上述的水下充电坞引导水下装备回坞充电的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
17、步骤1：引导回坞；
18、当水下装备需要充电时，先通过声学导引水下装备行进至充电坞附近，再通过光学导引水下装备行进至所述导向罩本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水下充电坞，包括支架、充电基站和无线电能发射装置；充电基站用于向无线电能发射装置提供电能；
2.根据权利要求1所述的水下充电坞，其特征在于：所述V型导槽杆包括直杆段和两条弧形杆段；两条弧形杆段设置在直杆段的一侧，两条弧形杆段均向下、向外同时弯曲，两条弧形杆段之间的距离自直杆段向外逐渐增大，形成V型开口；直杆段的上表面间隔设置两个连接件，用于与所述弹簧连接；所述顶针设置在所述直杆段的上表面上。
3.根据权利要求1或2所述的水下充电坞，其特征在于：所述凸轮的廓线满足：执行锁紧动作前，凸轮的最小向径未接触到V型导槽杆；锁紧动作执行完毕后，凸轮的最大向径未接触到V型导槽杆。
4.根据权利要求3所述的水下充电坞，其特征在于：所述声光组合定位单元包括第一声学信标、第二声学信标、定位灯和带有光源的摄像头；第一声学信标和第二声学信标分别设置在支架和水下装备头部上，第一声学信标用于向第二声学信标提供声学信号，以便于水下装备通过声学定位而被引导至充电坞附近；定位灯和所述摄像头分别设置在所述导向罩的大端开口处和水下装备头部上，当水下装备行至充电坞附近后，定位
5.利用权利要求1-4任一所述的水下充电坞引导水下装备回坞充电的方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤3中所述的压力增量事先通过仿真模拟确定。
...【技术特征摘要】
1.一种水下充电坞，包括支架、充电基站和无线电能发射装置；充电基站用于向无线电能发射装置提供电能；
2.根据权利要求1所述的水下充电坞，其特征在于：所述v型导槽杆包括直杆段和两条弧形杆段；两条弧形杆段设置在直杆段的一侧，两条弧形杆段均向下、向外同时弯曲，两条弧形杆段之间的距离自直杆段向外逐渐增大，形成v型开口；直杆段的上表面间隔设置两个连接件，用于与所述弹簧连接；所述顶针设置在所述直杆段的上表面上。
3.根据权利要求1或2所述的水下充电坞，其特征在于：所述凸轮的廓线满足：执行锁紧动作前，凸轮的最小向径未接触到v型导槽杆；锁紧动作执行完毕后，凸轮的最大向径未接触到v型导槽杆。
4.根据权利要求3所述的水下充电坞，...
【专利技术属性】
技术研发人员：田文龙，梁博，程博，庞圣钊，毛昭勇，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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