拖曳式水下机器人(TUV)收放系统技术研究

拖曳式水下机器人（TUV）收放系统技术研究
2.1 排多层流线型拖缆技术
整体式卷筒 分体式卷筒
图2 卷筒结构图
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2.2排缆技术
由于流线型拖缆在圆柱面的卷筒上排缆 时，流线型拖缆上的导流套容易倾斜，影 响排缆，需要通过人工干预，这样会费工 费时、工作效率低，排缆也不整齐，如图3 所示。
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1 引言
目前，国内外都在加快水下机器人的研制步伐， 作为水下机器人的一个分支——拖曳式水下机器人 （简称TUV），正在逐渐向高速、大深度方向发展， 而要提高TUV的技术水平，必须解决收放技术中存在 的问题。在TUV中，拖缆形式主要有两种：一种是裸 缆，第二种是在裸缆上加装流线型体（如导流套）形 成的流线型拖缆。两种拖缆各有优缺点，裸缆收放简 单，绞车体积小，但拖曳时阻力大、振动剧烈而降低 拖缆寿命，缆深比大。流线型拖缆拖曳时阻力小，可 减小振动，缆深比小，能提高TUV运载平台的下沉深 度，工业延长拖缆使用寿命，降低噪声，这一特性对
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2.4 收放装置技术
轮前，流线型拖缆中的导边朝上、随边朝 下，如果不改变方向，让导边朝上进入拖 动轮就会损坏导流套。为此，必须有一套 机构使流线型拖缆翻转后进入拖动轮。根 据这样一个思想，设计的螺旋扶正机构能 将导流套扶正后有规则的进入拖动轮。如 图5所示。
拖缆进出口通道 分体卷筒1 分体卷筒3
分体卷筒2
图1 分体式卷筒
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2.1 排多层流线型拖缆技术
排两层流线型拖缆的工作原理是：当整体式 卷筒排满一层流线型拖缆后，装分体卷筒1，转动 120°，再装分体卷筒2，转动120°，最后装分 体卷筒3，构成完整的排缆卷筒，实现排两层流线 型拖缆。根据这一原理，如果在绞车上设置多个 分体式卷筒，可实现排多层流线型拖缆。每个分 体卷筒上装有便于拆装的把手和固定用的活扣。 卷筒结构如图2。
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2.1 排多层流线型拖缆技术
要减小排流线型拖缆绞车的体积、重量，就 要改变流线型拖缆只能单层排缆的传统思维模式， 通过在两层流线型拖缆间增加隔离层的方式来实 现排多层流线型拖缆，这种隔离层在排缆过程中 应能较为方便的安装和拆卸。根据这种思路，卷 筒设计成包括整体式卷筒和分体式卷筒的两种形 式，整体式卷筒为金属材料，固定在绞车车体上； 分体式卷筒材料以玻璃纤维增强塑料为主，在收 放流线型拖缆时可以在绞车上安装和
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1 引言
拖缆使用寿命，降低噪声，这一特性对装有各种水 声仪器设备的TUV中具有重要价值。缺点是，如果 是单层排缆，绞车体积大，能耗高。 因此，要提高TUV的技术水平，解决高速、大 深度拖曳，迫切需要解决流线型拖缆的收放及排缆 技术，研究出体积小、重量轻、能耗低、智能化程 度高的绞车和配套使用的收放装置。
单层
电机
-
2500×2750×2680
6300
单层 三层 单层 二层
750 850 200 200
8．25 8．41 8.25 8.25
液压 电机 电机 电机
15 9.2 7.5
2600×2500×2700 1700×1900×1550 1230×1670×1150 1100×1200×950
5900 2400 1600 850
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2.4 收放装置技术
TUV运载平台的投放和回收技术，直接影响 到TUV的可靠性、安全性、可操作性。为减小拖 缆在拖曳过程中产生的飘移、减少导流套损坏， 流线型拖缆中导流套的安装宜采用分段集成的方 式，对收放装置要求更为苛刻。TUV的智能技术 决定了其流线型拖缆不可能像定深拖曳用的流线 型拖缆那样，为一整体。TUV的流线型拖缆是将 导流套分段安装在裸缆上，以满足TUV工作时， 流线型拖缆的导边和随边不断改变方向的要求。 因此，在运载平台回收时，必须使分段安装的的 导边能顺利通过拖动轮进入绞车；投放时，顺利 通过拖动轮进入水中。由于重力作用，进入拖动
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3 结束语
随着TUV向大深度方向的发展，流线型 拖缆的使用是一个必然的趋势，研究排多 层流线型拖缆的绞车及流线型拖缆的收放 技术，能够有效的减小绞车体积、重量、 电机功率，提高TUV的适装性和可操作性， 对于推动TUV的发展具有重要意义和良好 的应用前景。
拖曳式水下机器人（TUV） 收放系统技术研究
何志强 易杏甫 周凯 康勇 （第七一五研究所 杭州 310012）
• 摘要：本文阐述了拖曳式水下机器人收放 系统技术，包括流线型拖缆的排缆技术、 收放技术，排多层流线型拖缆的智能绞车。 通过对拖曳式水下机器人收放系统技术的 研究，为拖曳式水下机器人、拖曳声纳的 收放技术提供有益参考。 • 关键字：TUV 排缆技术 收放技术
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2 收放技术研究
TUV的收放技术研究一般包括用于拖缆收放、 存储、拖曳的绞车和对水下运载平台进行投放和 回收的收放装置。本文所述的研究内容正是这两 方面的关键技术。
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2.1 排多层流线型拖缆技术
传统的绞车排流线型拖缆只能采用单层排缆， 导致绞车体积、重量、功耗都偏大，严重影响了 系统的适装性。如代表当今世界拖曳式多参数剖 面测量统水平的英国SEASOAR拖曳式水下机器 人，其所用单层排流线型拖缆绞车，体积重量很 大。
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2.2排缆技术
导流套易倾斜 光面卷筒 流线型拖缆
排缆器
图3 上部排缆示意图
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Βιβλιοθήκη Baidu 2.2排缆技术
解决导流套倾斜的最好办法是在整体式 卷筒及分体式卷筒上都设计导缆槽，使流 线型拖缆上的导流套导边顺利地进入导缆 槽中。如果流线型拖缆从卷筒下部排出和 排入，在重力作用下，导流套导边朝上， 随边朝下，经过排缆器后，顺利进入导缆 槽而不会倾斜，排缆效果最好，不需人工 干预，如图4所示。
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2.4 收放装置技术
图5 收放装置示意图
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2.4 收放装置技术
收缆时，从水面出来的导流套随边方向具 有不确定性，因此，必须用导向件将不同 方向的导流套归顺到同一方向后进入螺旋 扶正机构，保证排缆顺畅。 将拖动轮和螺旋扶正机构组装后安装到 母船的A型架或专用的收放架上，装上流线 型拖缆，拖缆一端排到绞车上，一端与拖 曳式水下机器人连接，即可对运载平台进 行投放、回收和拖曳，收放过程中，排缆 实现无人干预，提了收放的自动化程度。
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2.2排缆技术
带导流套的流线型拖缆 导缆槽
排缆器
导流套导边
导流套随边
图4 下部排缆示意图
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2.3 智能技术
绞车智能技术包括缆长显示、张力显示、张 力过载报警、自动调速、自动收放等。这些智能 技术可使绞车工作时安全、可靠、效率高。因此， 除在绞车上合理的安装缆长仪、张力传感器等外， 还需有一套智能软件来控制它们。随着电机技术 的发展，变频调速电机的控制技术已经很成熟， 相对液压控制技术，在功率不是很大时，其优势 逐渐显现出来。采用变频调速电机的绞车，不仅 结构简单、安装方便、噪声小，更重要地是，在 智能软件控制下，能够容易做到收放速度的控制、 缆长、张力的测量，实现自动调速、自动收放、 缆长、张力的实时显示和过载报警。
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参考文献
[1]В.И.叶果洛夫.水下拖曳系统.海洋出版社
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谢谢各位专家指导！
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2.1 排多层流线型拖缆技术
拆卸，因此要求其质量轻、强度高，便于装卸。 分体式卷筒由三个带有加强筋的扇形圆环壳组成， 即由分体卷筒1、分体卷筒2和分体卷筒3合并而 成，并设有拖缆的进出口通道，如图1。
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2.1 排多层流线型拖缆技术
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2.1 排多层流线型拖缆技术
表1 排流线型拖缆绞车对照表 流线型 拖缆直径 拖缆长 (mm) 度（m） 750 8．25 绞车 排缆 形式 驱动 方式 功率 (kW) 外形尺寸(mm) 重量 (kg)
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