技术领域
[0001] 本申请涉及潜航器回收领域，具体涉及一种潜航器的回收系统和回收方法。
相关背景技术
[0002] 潜航器是一种可在水下自主航行的无人驾驶平台，已广泛应用于海底地形地貌探测、海洋环境监测、水下搜索和深海救援等水下作业。其中，潜航器在海上作业完毕后，需要回收至母船进行能源补充、数据下载和检修维护等作业。
[0003] 而现有的回收方式主要适用于中小型潜航器，即大部分潜航器的重量不超过65吨，对于重量更大的潜航器，现有的回收方式例如折臂吊、滑道和船舯月池收放，往往缺乏安全性。
具体实施方式
[0017] 下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。
[0018] 如图1所示，图1为一种潜航器的回收方法的应用环境示意图，包括潜航器100和母船10，潜航器100正在进入母船10的月池20内。
[0019] 如图2所示，提供本申请提供一种潜航器的回收方法，应用于设置有月池的母船，月池艏部和月池艉部各自的两侧分别设置对应的牵引装置，母船还设置有吊机和转运装置，该回收方法包括：步骤S110，以预设航速和预设航向进行航行。
[0020] 母船以预设航速和预设航向进行航行，该预设航向取决于潜航器的拖曳行进方向。
[0021] 步骤S120，在航行状态下，通过牵引装置对潜航器进行牵引回收，以使潜航器进入到月池。
[0022] 其中，母船具有艉开口月池，月池艏部和月池艉部各自的两侧分别设置对应的牵引装置，牵引装置分别通过对应的牵引缆绳与潜航器连接。
[0023] 通过母船以预设航速和预设航向进行航行，通过牵引装置以对潜航器进行牵引回收，以使潜航器进入到月池，可保证潜航器的行进姿态，降低与尾舷碰撞风险，有效保护潜航器安全。
[0024] 其中，母船的预设航速需小于潜航器的拖曳行进速度。
[0025] 其中，为了使得潜航器的拖曳行进过程安全稳定，月池艏部和月池艉部各自的两侧分别对称设置对应的牵引装置，以使得潜航器在被拖曳行进的过程中保持平衡。
[0026] 步骤S130，将潜航器提升至母船的主甲板上方。
[0027] 其中，母船设置有升降甲板或门架装置，通过升降甲板或门架装置能够将潜航器提升至主甲板上方。
[0028] 步骤S140，通过吊机将潜航器起吊移运至转运装置上。
[0029] 其中，潜航器在被提升至主甲板高度之后，通常还需要进一步进行转运处理，通过吊机将潜航器起吊移运至转运装置上以进行转运。
[0030] 步骤S150，通过转运装置将潜航器转移至主甲板的预设维修区域。
[0031] 潜航器通过转运装置可转移至主甲板的预设维修区域以进行各种性能指标的检测或故障维修处理。
[0032] 其中，转运装置通常包括多个转运小车。
[0033] 上述潜航器的回收方法，应用于设置有月池的母船，月池艏部和月池艉部各自的两侧分别设置对应的牵引装置，母船还设置有吊机和转运装置，其中，母船以预设航速和预设航向进行航行；在航行状态下，通过牵引装置以对潜航器进行牵引回收，以使潜航器进入到月池，可保证潜航器的行进姿态，降低与尾舷碰撞风险，有效保护潜航器安全；进一步将潜航器提升至母船的主甲板上方；通过吊机将潜航器起吊移运至转运装置上，最后通过转运装置将潜航器转移至主甲板的预设维修区域，从整体上提高了大型潜航器在回收过程中的安全性和便捷性，且降低了回收过程的经济成本。
[0034] 在至少一个实施例中，如图3所示，步骤S110之前，上述回收方法还包括：步骤S160，获取船尾处的环境参数以选取潜航器的拖曳方向，环境参数包括风速和海水流速信息。
[0035] 其中，母船在对潜航器进行拖曳时，自身的航向取决于潜航器的拖曳方向，此时需要综合考虑多种环境参数，例如风速和海水流速信息。
[0036] 步骤S170，根据拖曳方向确定预设航向。
[0037] 其中，在上述确定拖曳方向后，可进一步确定预设航向，这是因为，预设航向需要与拖曳方向相同，这样一来能够保持潜航器在被拖曳行进的过程处于平衡状态，降低与尾舷碰撞风险，有效保护潜航器安全。
[0038] 在至少一个实施例中，如图4所示，步骤S160之前，上述回收方法还包括：步骤S180，接收潜航器发送的通信信号以对潜航器进行定位，得到潜航器的定位结果。
[0039] 其中，母船在对潜航器进行拖曳时，还需要事先确定潜航器的位置，即接收潜航器发送的通信信号以对潜航器进行定位，得到潜航器的定位结果。
[0040] 步骤S190，根据定位结果判断潜航器是否在距离船尾的预设距离范围内，若是，则进入步骤S200。
[0041] 其中，当母船根据定位结果判断潜航器在距离船尾的预设距离范围内，才会执行后续步骤操作，这是因为，潜航器距离太远时不利于拖曳操作的执行，只有当潜航器在预设距离范围内时，母船此时才开启动力定位，并执行后续步骤。
[0042] 在一实施例中，上述预设距离范围为100 200米。~
[0043] 步骤S200，通过牵引装置释放牵引缆绳以与潜航器的牵引点建立连接。
[0044] 本实施例中，通过对潜航器进行定位以获取定位结果，进而根据定位结果判断潜航器是否在距离船尾的预设距离范围内，若是，则通过牵引装置释放牵引缆绳以与潜航器的牵引点建立连接，从而对潜航器执行拖曳任务，降低距离太远时释放牵引缆绳所造成的安全隐患，从整体进一步提升了大型潜航器回收过程的安全性和便捷性。
[0045] 在至少一个实施例中，月池艏部和月池艉部各自的两侧分别对称设置有一台牵引装置，潜航器设置有前方牵引点O1和后方牵引点O2；如图5所示，步骤S120包括：
S122，通过月池艏部两侧的牵引装置分别释放牵引缆绳以与前方牵引点连接，并按照第一预设速度对第一牵引缆绳进行牵引回收。
[0046] S124，通过月池艉部的两侧的牵引装置分别释放牵引缆绳以与后方牵引点连接，并按照第二预设速度对第二牵引缆绳进行牵引回收。
[0047] 其中，第一预设速度和第二预设速度分别为：其中，参照图6，母船总共设置四台牵引装置，月池艏部的两侧各自设置一台牵引装置且牵引装置对称分布（图6中以P1和P2表示），月池艉部的两侧各自设置一台牵引装置且牵引装置对称分布（图6中以P3和P4表示），Vf1为第一预设速度，Vf2为第二预设速度，潜航器的拖曳航速为U，x为潜航器的艏部与月池前壁的距离，Lu为前方牵引点O1与潜航器艏部的水平距离，Lf0为月池艏部的牵引装置与月池前壁之间的距离，Lf为月池艏部的牵引装置与母船中线之间的距离；L0为前方牵引点O1和后方牵引点O2之间距离，Laf为月池艏部的牵引装置与同一侧的月池艉部的牵引装置之间的距离，La为月池艉部的牵引装置与母船中线之间的距离。
[0048] 本实施例中，通过对称设置牵引装置，且将第一预设速度设置为Vf1和将第二预设速度设置为Vf2，使得上述四台牵引装置能够同步联动，进而使得潜航器的拖曳行进方向与上述预设航向相同，避免与月池发生碰撞，进一步从整体上提升了大型潜航器回收过程中的安全性。
[0049] 其中，需要指出的是，上述图1至图6各个实施例中所对应的回收方法均可应用到以下各个实施例所描述的回收系统300中，换言之，以下各个实施例中所描述的回收系统300均可采用上述图1至图6各个实施例中所对应的回收方法以对潜航器进行回收，以下将提供和描述潜航器的回收系统300。
[0050] 如图6至图9所示，还提供一种潜航器100的回收系统300，包括设置有月池20的母船10、吊机30和转运装置40，月池艏部和月池艉部各自的两侧分别设置有对应的牵引装置（P1、P2、P3和P4）；母船10用于以预设航速和预设航向进行航行，在航行状态下，通过牵引装置以对潜航器100进行牵引回收，以使潜航器100进入到月池20，将潜航器100提升至母船的主甲板上方；吊机30用于将潜航器100起吊移运至转运装置40上；
转运装置40用于将潜航器100转移至主甲板的预设维修区域。
[0051] 在至少一个实施例中，如图7所示，母船10还设置有升降甲板50或门架装置，升降甲板50或门架装置用于将潜航器100提升至母船10的主甲板上方；其中，升降甲板50的两侧边缘分别设置有缓冲立杆60，缓冲立杆60的高度大于或等于潜航器100的水平中心轴到升降甲板50之间的距离。
[0052] 本实施例中，通过设置缓冲立杆60，能够避免潜航器100直接与月池内壁发生碰撞而与缓冲立杆60进行碰撞，进一步从整体上提升了上述大型潜航器100的回收系统300的安全性。
[0053] 此外，缓冲立杆60的高度大于或等于潜航器100的水平中心轴到升降甲板50之间的距离，主要是为了克服潜航器100在被升降甲板50提升的过程中晃动幅度过大可能对月池内壁造成损害的缺点，进一步提升了上述大型潜航器100的回收系统300的安全性。
[0054] 在至少一个实施例中，缓冲立杆60与月池内壁的距离满足以下公式：缓冲立杆60的屈服强度满足以下公式：
其中，C1为缓冲立杆60与月池内壁的距离，G为潜航器100的自重，v为潜航器100与缓冲立杆60之间碰撞时的相对速度，E1为缓冲立杆60的弹性模量，I1为缓冲立杆60的截面的惯性矩，h为缓冲立杆60的高度，g为引力加速度常量， 为缓冲立杆60的屈服强度， 为缓冲立杆60的抗弯模量。
[0055] 本实施例中，通过对缓冲立杆60与月池内壁之间的距离C1作出上述限定，使得缓冲立杆60在与潜航器100发生碰撞时，缓冲立杆60在弯曲时不至于与月池内壁之间发生碰撞而对月池内壁造成损害，进一步从整体上提升了大型的潜航器100的回收系统300的安全性。
[0056] 在至少一个实施例中，潜航器100的外壳抗拉强度满足以下公式：其中， 为潜航器100的外壳抗拉强度，G为潜航器100的自重，v为潜航器100与缓冲立杆60之间碰撞时的相对速度，E1为缓冲立杆60的弹性模量，I1为缓冲立杆60的截面的惯性矩，h为缓冲立杆60的高度，R为潜航器100的截面的半径尺寸，L0为缓冲立杆60与潜航器
100之间的纵向接触长度，g为引力加速度常量；
升降甲板50上侧表面设置有缓冲装置70，缓冲装置70的厚度满足以下公式：
其中，G为潜航器100的自重，E为潜航器100的外壳弹性模量，R为潜航器100的圆柱半径， 为潜航器100的外壳抗拉强度。
[0057] 本实施例中，公式（4）通过对缓冲立杆60的各项参数进一步限定，使得在对潜航器100进行回收的过程中，进一步降低了潜航器100的外壳被拉断裂的风险，从整体上进一步提升了上述回收系统300的安全性。
[0058] 本实施例中，公式（5）中通过对缓冲装置70的厚度进行限定，进一步降低了潜航器100与升降甲板底部发生碰撞时造成损害的风险。
[0059] 在至少一个实施例中，如图8所示，吊机30设置有工装横梁80，吊机30的固定起吊点用于与工装横梁80可拆卸连接，工装横梁80用于调节自身起吊点以与潜航器100的起吊点相匹配，并与潜航器100的起吊点可拆卸连接。
[0060] 其中，潜航器100的第一起吊点Q1的起升载荷FQ1为：潜航器100的第二起吊点Q2的起升载荷FQ2为：
其中，G为潜航器100自重，G1为工装横梁80的自重，E为第一起吊点Q1与潜航器100重心之间的距离，F为第二起吊点Q2与潜航器100重心之间的距离，B为潜航器100的第一起吊点Q1与第二起吊点Q2之间的距离，A为吊机30的一固定起吊点所在竖直线与对应的工装横梁80的起吊点所在竖直线之间的距离，C为吊机30的两个固定起吊点之间的距离。
[0061] 本实施例中，在潜航器100的起吊点位置、间距和吊机30不一致时，通过工装横梁80，能够调节自身起吊点与潜航器100的起吊点相匹配，并与潜航器100的起吊点可拆卸连接，克服吊机30的固定起吊点与潜航器100的起吊点不一致的缺点，消除了固定起吊点处的结构附加弯矩，有效的提升了吊机30的负载能力，同时也对潜航器100结构起到保护作用，从整体上进一步提升了上述回收系统300的安全性，采用上述工装横梁80能够适应不同的潜航器100的回收，特别是更适用于大型潜航器的两个固定起吊点之间距离过长的情形。
[0062] 在至少一个实施例中，上述转运装置40包括多个转运单元，转运单元的个数等于潜航器100分段数量的2倍或3倍。
[0063] 举例说明，如图9所示，潜航器100分段数量为3段，转运单元数量为6，则每个转运单元的支撑反力为：通过上述方程(8)，可求得F1‑F6，支撑反力为max（F1，F2，F3，F4，F5，F6），即F1‑F6中的最大值。
[0064] 在至少一个实施例中，月池艏部和月池艉部各自的两侧分别对称设置有一台牵引装置，潜航器100设置有前方牵引点O1和后方牵引点O2；牵引装置用于释放牵引缆绳与潜航器100连接以对潜航器100进行牵引回收，以使潜航器100进入到月池20；
其中，月池艏部的两侧各自设置一台牵引装置且牵引装置对称分布（图6中以P1和P2表示），月池艉部的两侧各自设置一台牵引装置且牵引装置对称分布（图6中以P3和P4表示）。
[0065] 月池艏部两侧的牵引装置用于分别通过第一牵引缆绳与前方牵引点O1连接，按照第一预设速度对所述第一牵引缆绳进行牵引回收，月池艉部两侧的牵引装置用于分别通过第二牵引缆绳与后方牵引点O2连接，按照第二预设速度对第二牵引缆绳进行牵引回收。
[0066] 其中，上述回收系统300通过设置两组对称的牵引装置，能够使得上述四台牵引装置（P1、P2、P3和P4）能够同步联动，进而使得潜航器的拖曳行进方向与上述母船10的预设航向相同，避免与月池20发生碰撞，进一步从整体上提升了潜航器回收过程中的安全性。
[0067] 其中，牵引缆绳采用超高分子量聚乙烯纤维绳，则使得牵引缆绳的密度小于海水的密度，缆绳可始终漂浮在海面上，防止缆绳下沉缠绕在螺旋桨上，进一步从整体上提升了上述回收系统300的安全性。
[0068] 即，以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
[0069] 另外，对于特性相同或相似的结构元件，本申请可采用相同或不相同的标号进行标识。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0070] 在本申请中，“例如”一词是用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“例如”的任何一个实施例不一定被解释为比其它实施例更加优选或更加具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，本申请给出了以上描述。在以上描述中，为了解释的目的而列出了各个细节。
[0071] 应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实施例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。
