CN108535780A - 一种新型声呐探测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型声呐探测系统，包括泵站、液压阀、绞车、液压马达、拖缆、导缆口、声呐拖体、拖体捕捉架、无人艇、滑环、绞车绞盘、月池、计算机；所述无人艇艇体中部设有月池；所述无人艇内设有计算机，所述无人艇的甲板上或舱室内设有泵站、液压阀和带有液压马达驱动的绞车；所述月池内底部装有导缆口，所述无人艇底部设有拖体捕捉架，所述拖体捕捉架上通过拖缆系固有声呐拖体；所述拖缆穿过导缆口与声呐拖体固定连接；本发明采用无人艇与液压马达控制拖曳式水下探测声呐配合，声呐与船体间是拖缆柔性连接，在导缆口与捕捉架共同作用下，实现声呐拖体自动收放，确保系统安全性；有效隔离无人艇的振动与噪音干扰、有效改善声呐探测效果。

Description

一种新型声呐探测系统

技术领域

本发明涉及海洋探测工程技术设备领域，特别涉及一种新型声呐探测系统。

背景技术

随着智能控制技术和大数据技术的不断发展，水面无人艇正迅猛发展，越来越广泛地应用于水下探测领域。同时，由于声呐技术的不断发展，水面无人艇搭载声呐设备进行探测作业正方兴未艾。

由于受到艇体尺寸、排水量和动力等因素的限制，无人艇搭载声呐工作的常用方式包括：船底安装方式和舷侧挂装方式。船底安装方式是将声呐换能器及声呐下位机直接安装到船底，通过无人艇航行完成对设定海域的探测。舷侧挂装方式是将声呐换能器及声呐下位机通过刚性支架安装到舷侧，平时将其回收至甲板上以方便维护保养，工作时将其布放入水。

现有技术中，船底安装方式和舷侧挂装方式虽然系统简单，但由于无人艇在水面航行，容易受到海面上风、浪、流的影响，姿态稳定性难以控制。同时，采用船底安装方式和舷侧挂装方式时，声呐与船体之间是刚性连接，船体的振动及噪音容易传递到声呐上，对声呐工作造成干扰。因此，船底安装方式和舷侧挂装方式的声呐设备使用受到很大限制，探测效果也难以保证。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种新型声呐探测系统，针对现有技术中的弊端，采用无人艇与液压控制拖放式水下探测声纳配合，声呐与船体之间是拖缆柔性连接，避免船体的振动、噪音传递到声呐上，对声呐工作造成干扰，保证声呐的探测效果。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种新型声呐探测系统，包括泵站、液压阀、绞车、液压马达、拖缆、导缆口、声呐拖体、拖体捕捉架、无人艇、滑环、绞车支架、绞车绞盘、月池、计算机，其特征在于：

所述无人艇的艇体中央部位设置有月池；所述无人艇内部设置有计算机，所述无人艇的甲板上或者舱室内设置有泵站、液压阀和带有液压马达驱动的绞车；所述月池内的底部安装有喇叭形并采用自润滑的非金属材料制造导缆口，所述无人艇底部、导缆口的下方固定设置有拖体捕捉架，所述拖体捕捉架上通过拖缆系固有声呐拖体；所述绞车由绞车支架与无人艇固定连接，所述绞车支架上通过滑环设置有绞车绞盘，所述绞车绞盘上固定缠绕式设置有拖缆，所述拖缆穿过月池内的导缆口与声呐拖体固定连接；

所述计算机与泵站、液压阀、液压马达电气信号连接；所述液压马达、泵站和液压阀组成液压系统，为绞车提供动力源，通过计算机控制液压阀的开启电流值，对绞车的驱动力进行控制，使得绞车具有恒张力工作模式和限张力工作模式；通过液压阀控制绞车的收、放拖缆扭矩，所述计算机通过液压系统自动布放、回收和固定声呐拖体；在无人艇姿态发生急剧变化时，自动放出或回收拖缆，降低无人艇姿态变化导致声呐拖体的姿态变化，使声呐拖体具有良好的姿态稳定性，使其处于理想的工作状态。

所述拖体捕捉架的外形与声呐拖体的外形匹配设置。

所述限张力工作模式，所述计算机控制液压马达布放拖缆，当拖缆上的拉力小于设定值时停止放缆，当拖缆上的拉力大于设定值时放缆；所述液压马达驱动绞车转动释放拖缆，放出声呐拖体；

所述绞车上设置有编码器，通过记录绞车的转动圈数换算出放出拖缆的长度，当拖缆放出设定长度后，绞车停止；采用限张力工作模式可防止因绞车放缆过快导致的拖缆松弛及缠绕不整齐现象，提高系统的安全性；

所述计算机控制液压马达回收拖缆，当拖缆上的拉力小于设定值时收缆，当拖缆上的拉力大于设定值时停止收缆；所述液压马达驱动绞车转动回收拖缆，随着拖缆回收，所述声呐拖体逐渐靠近无人艇，直至声呐拖体进入拖体捕捉架。

所述恒张力工作模式，所述计算机控制液压马达恒定保持张力，当拖缆拉力大于设定值时，绞车自动放出拖缆；当拖缆拉力小于设定值时，绞车自动回收拖缆，直至拖缆上的拉力稳定在设定张力值。

本发明的工作原理为：由于拖体捕捉架的外形与声呐拖体匹配，声呐拖体即将进入拖体捕捉架时，拖体捕捉架可以自动将声呐拖体的姿态扶正，导引声呐拖体能顺利进入拖体捕捉架，声呐拖体进入拖体捕捉架后各方向上都受到严格限制，结合拖缆的拉拽，声呐拖体将牢固在拖体捕捉架内，从而实现对声呐拖体的捕捉与固定；采用限张力收缆模式，既可将声呐拖体牢固地固定在拖体捕捉架内，还可防止过度拉拽拖缆造成拖缆损伤。

采用恒张力保持模式，可有效避免因无人艇姿态急剧变化导致的声呐拖体姿态变化，从而可有效地保障声呐探测效果。当无人艇调整航向时，拖缆与无人艇的接触点会发生变化，由于拖缆与无人艇的接触点处设置有导缆口，可对拖缆起到很好的保护作用。

所述拖缆穿过导缆口拖曳声呐拖体工作时，既可以起到导引、保护拖缆的作用，还由于月池处于无人艇的中央部位，无人艇姿态变化时，该处的运动位移最小，可以更好地保证声呐拖体的姿态稳定性，改善声呐的探测效果。

所述拖体捕捉架安装在导缆口的下方，其外形与声呐拖体的外形匹配，回收声呐拖体时，起到导引、捕捉、固定声呐拖体的作用，可实现声呐拖体的自动布放与回收。

通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：采用无人艇与液压控制拖曳式水下探测声呐配合，声呐与船体之间是拖缆柔性连接，由于声呐拖体与无人艇之间是通过拖缆连接的，而非刚性固定，可有效隔离无人艇的振动与噪音，降低了无人艇的振动和噪音对声呐的干扰，可有效改善声呐的探测效果；同时，可通过增加拖缆的长度加大声呐拖体的定深度，使声呐拖体远离无人艇和水面，可进一步改善声呐的工作环境，从而使声呐获得更好的探测效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所公开的一种新型声呐探测系统结构图示意图；

图2为本发明实施例所公开的一种新型声呐探测系统导缆口剖视图示意图；

图3为本发明实施例所公开的一种新型声呐探测系统拖体捕捉架主视图示意图；

图4为本发明实施例所公开的一种新型声呐探测系统拖体捕捉架左视图示意图；

图5为本发明实施例所公开的一种新型声呐探测系统绞车主视图示意图；

图6为本发明实施例所公开的一种新型声呐探测系统声呐拖体主视图示意图；

图7为本发明实施例所公开的一种新型声呐探测系统声呐拖体左视图示意图；

图8为本发明实施例所公开的一种新型声呐探测系统无人艇主视图示意图；

图9为本发明实施例所公开的一种新型声呐探测系统无人艇俯视图示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1.泵站 2.液压阀 3.绞车 4.液压马达

5.拖缆 6.导缆口 7.声呐拖体 8.拖体捕捉架

9.无人艇 10.滑环 11.绞车支架 12.绞车绞盘

13.月池 14.计算机

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据图1至图9，本发明提供了一种新型声呐探测系统，包括泵站1、液压阀2、绞车3、液压马达4、拖缆5、导缆口6、声呐拖体7、拖体捕捉架8、无人艇9、滑环10、绞车支架11、绞车绞盘12、月池13、计算机14。

所述无人艇9的艇体中央部位设置有月池13；所述无人艇9内部设置有计算机14，所述无人艇9的甲板上或者舱室内设置有泵站1、液压阀2和带有液压马达4驱动的绞车3；所述月池13内的底部安装有喇叭形并采用自润滑的非金属材料制造导缆口6，所述无人艇9底部、导缆口6的下方固定设置有拖体捕捉架8，所述拖体捕捉架8上通过拖缆5系固有声呐拖体7；所述绞车3由绞车支架11与无人艇9固定连接，所述绞车支架11上通过滑环10设置有绞车绞盘12，所述绞车绞盘12上固定缠绕式设置有拖缆5，所述拖缆5穿过月池13内的导缆口6与声呐拖体7固定连接；

所述计算机14与泵站1、液压阀2、液压马达4电气信号连接；所述液压马达4、泵站1和液压阀2组成液压系统，为绞车3提供动力源，通过计算机14控制液压阀2的开启电流值，对绞车3的驱动力进行控制，使得绞车3具有恒张力工作模式和限张力工作模式；通过液压阀2控制绞车3的收、放拖缆5扭矩，所述计算机14通过液压系统自动布放、回收和固定声呐拖体7；在无人艇9姿态发生急剧变化时，自动放出或回收拖缆5，降低无人艇9姿态变化导致声呐拖体7的姿态变化，使声呐拖体7具有良好的姿态稳定性，使其处于理想的工作状态。

所述拖体捕捉架8的外形与声呐拖体7的外形匹配设置。

所述限张力工作模式，所述计算机14控制液压马达4布放拖缆5，当拖缆5上的拉力小于设定值时停止放缆，当拖缆5上的拉力大于设定值时放缆；所述液压马达4驱动绞车3转动释放拖缆5，放出声呐拖体7；

所述绞车3上设置有编码器，通过记录绞车3的转动圈数换算出放出拖缆5的长度，当拖缆5放出设定长度后，绞车3停止；采用限张力工作模式可防止因绞车3放缆过快导致的拖缆5松弛及缠绕不整齐现象，提高系统的安全性；

所述计算机14控制液压马达4回收拖缆5，当拖缆5上的拉力小于设定值时收缆，当拖缆5上的拉力大于设定值时停止收缆；所述液压马达4驱动绞车3转动回收拖缆5，随着拖缆5回收，所述声呐拖体7逐渐靠近无人艇9，直至声呐拖体7进入拖体捕捉架8。

所述恒张力工作模式，所述计算机14控制液压马达4恒定保持张力，当拖缆5拉力大于设定值时，绞车3自动放出拖缆5；当拖缆5拉力小于设定值时，绞车3自动回收拖缆5，直至拖缆5上的拉力稳定在设定张力值。

本发明的具体实施操作步骤是：首先把绞车3安装成整体，绞车绞盘12安装到绞车支架11上，在绞车绞盘12与绞车支架11之间设置有滑动轴承，确保转动灵活，然后将滑环10安装到绞车绞盘12上并采用螺钉固定好，滑环10上的转子与绞车绞盘12固定，滑环10上的定子与绞车支架11连接，再将液压马达4安装到绞车绞盘12上并采用螺钉固定好，液压马达4上的转子与绞车绞盘12固定，液压马达4上的定子与绞车支架11连接；

将导缆口6安装到无人艇9月池13上的安装平台上，并采用螺钉固定好；再将拖体捕捉架8安装到无人艇9底部的安装平台上，并采用螺钉固定好；然后依次将计算机14、液压泵站1和液压阀2安装到无人艇9上的相应位置上，固定好；然后将液压泵站1、液压阀2与液压马达4之间的液压管路连接好；将拖缆5干端接头与滑环10转子上的接头连接好，将滑环10定子上的接头与计算机14上的接头连接好；将拖缆5湿端接头与声呐拖体7上的插座连接好。

通过上述具体实施例，本发明的有益效果是：采用无人艇与液压控制拖曳式水下探测声呐配合，声呐与船体之间是拖缆柔性连接，由于声呐拖体与无人艇之间是通过拖缆连接的，而非刚性固定，可有效隔离无人艇的振动与噪音，降低了无人艇的振动和噪音对声呐的干扰，可有效改善声呐的探测效果；同时，可通过增加拖缆的长度加大声呐拖体的定深度，使声呐拖体远离无人艇和水面，可进一步改善声呐的工作环境，从而使声呐获得更好的探测效果。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种新型声呐探测系统，其特征在于，包括泵站、液压阀、绞车、液压马达、拖缆、导缆口、声呐拖体、拖体捕捉架、无人艇、滑环、绞车支架、绞车绞盘、月池、计算机；所述无人艇的艇体中央部位设置有月池；所述无人艇内部设置有计算机，所述无人艇的甲板上或者舱室内设置有泵站、液压阀和带有液压马达驱动的绞车；所述月池内的底部安装有喇叭形并采用自润滑的非金属材料制造导缆口，所述无人艇底部、导缆口的下方固定设置有拖体捕捉架，所述拖体捕捉架上通过拖缆系固有声呐拖体；所述绞车由绞车支架与无人艇固定连接，所述绞车支架上通过滑环设置有绞车绞盘，所述绞车绞盘上固定缠绕式设置有拖缆，所述拖缆穿过月池内的导缆口与声呐拖体固定连接；

所述计算机与泵站、液压阀、液压马达电气信号连接；所述液压马达、泵站和液压阀组成液压系统，为绞车提供动力源，通过计算机控制液压阀的开启电流值，对绞车的驱动力进行控制，使得绞车具有恒张力工作模式和限张力工作模式；通过液压阀控制绞车的收、放拖缆扭矩，所述计算机通过液压系统自动布放、回收和固定声呐拖体；在无人艇姿态发生急剧变化时，自动放出或回收拖缆，降低无人艇姿态变化导致声呐拖体的姿态变化，使声呐拖体具有良好的姿态稳定性，使其处于理想的工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种新型声呐探测系统，其特征在于，所述拖体捕捉架的外形与声呐拖体的外形匹配设置。

3.根据权利要求1所述的一种新型声呐探测系统，其特征在于，所述限张力工作模式，所述计算机控制液压马达布放拖缆，当拖缆上的拉力小于设定值时停止放缆，当拖缆上的拉力大于设定值时放缆；所述液压马达驱动绞车转动释放拖缆，放出声呐拖体；

所述绞车上设置有编码器，通过记录绞车的转动圈数换算出放出拖缆的长度，当拖缆放出设定长度后，绞车停止；采用限张力工作模式可防止因绞车放缆过快导致的拖缆松弛及缠绕不整齐现象，提高系统的安全性。

4.根据权利要求1所述的一种新型声呐探测系统，其特征在于，所述恒张力工作模式，所述计算机控制液压马达恒定保持张力，当拖缆拉力大于设定值时，绞车自动放出拖缆；当拖缆拉力小于设定值时，绞车自动回收拖缆，直至拖缆上的拉力稳定在设定张力值。

5.根据权利要求1所述的一种新型声呐探测系统，其特征在于，所述限张力工作模式，所述计算机控制液压马达回收拖缆，当拖缆上的拉力小于设定值时收缆，当拖缆上的拉力大于设定值时停止收缆；所述液压马达驱动绞车转动回收拖缆，随着拖缆回收，所述声呐拖体逐渐靠近无人艇，直至声呐拖体进入拖体捕捉架。