[发明专利]一种无人潜航器、水下无线充电装置及充电方法

说明书

本发明一种无人潜航器、水下无线充电装置及充电方法，无人潜航器包括：无人潜航器本体、动力电池以及无线充电接收系统；水下无线充电装置，包括：壳体、导轨单元、发射线圈、辅助线圈、第二控制器、整流滤波电路、逆变电路、发射谐振单元、补偿网络以及供电电源；采用科学的水下无线充电方法，大大增强了水下无线充电的可操作性，提高了水下无线充电的传输效率；隐蔽性高，结构简便，各单元配件检修替换方便快捷，适合推广应用。

技术领域

本发明涉及水下无线充电技术领域，尤其是一种无人潜航器、水下无线充电装置及充电方法。

背景技术

潜航器可以代替潜水员进行沉船打捞、深水勘探以及水下电缆铺设等作业和施工；随着潜航器的相关技术发展相对成熟，无人潜航器在军事领域的重要价值才日渐被人们重视，美海军水文和海洋单位使用配备有大量传感器的UUV绘制海床图，为潜艇和两栖作战计划提供必要数据；无人潜航器也用于搜救、情报、监视和侦察任务；同时，美国已经开始测试一种新型深海UUV用于跟踪敌方潜艇，开发时序要求严格的打击能力也成为一种实际可能。它可作为诱饵将敌潜艇诱骗离开舰艇编队，在其他兵器协同下进行围歼；可对水面、水下目标进行侦察或敌侦察进行反侦察，或者作为潜艇的外部声传感器平台，扩大潜艇的搜索和侦察范围或组成反潜警戒线；可深入敌布设的水雷区绘制雷区图，引导己方舰艇安全通过雷区或为己方扫/猎雷舰提供支援；可布放水雷并对己方所布水雷区；无人潜航器不用惧怕恶劣的水文环境和海底极高的危险度，可以长时间、高密级地侦察搜集水中的各种情报，是未来战争当之无愧的“海底侦察兵”；

目前的水下无人潜航器，应用范围不断得到扩充，但是各国发展无人潜航器时普遍受到缺乏高能长效电池、动力不足，航行时间与半径有限的困扰，而且现有无人潜航器浮出水面进行充电蓄能操作时，耗时较高，也容易暴露自身目标，不利于特种作业的隐蔽性需求；这就产生了水下充电技术，以此达到隐蔽和提高工作效率的目的，目前，水下充电技术主要分为两大类：

第一、湿插拔输电接口连接水下装置与电源来进行充电；该充电方式存在诸多实际应用缺陷，例如：

①对接操作复杂，容易引发对接操作时的安全隐患；

②湿插拔系统整体安装价格昂贵，不利于推广；

③湿插拔技术后期维护复杂，难度较高，容易产生漏电隐患；

第二、水下无线充电技术，很好的解决了水下无线充电时，需要接头插拔的安全隐患，但水下无线充电不同于地面无线充电技术，水下无线充电技术难点较大，包括：水下的线圈对位是三维立体空间对位，不同于路面汽车无线充电的二维对位，而且远距离引导无法使用GPS、蓝牙、红外线等对位方式，上述信号均不适合水介质的穿透效应，使得水下引导与精确对位成为水下无线充电的一大难题；

为了克服水下无线充电时，保证精确对位的充电难题，现有技术中，申请号为：201810457676.1的发明专利，发明名称为“水下无线充电机器人、水下无线充电方法及系统”，该发明采用第一定位单元和第二定位单元，分别利用生定位与视觉定位技术，为水下不便移动的设施充电，达到其所述的精确对位，但该专利设计，文字描述结合附图可以发现，存在诸多设计不足：

①水下机器人水下无线充电是三维空间，立体对接，参照其说明书附图6及文字描述可知，该专利理想化为水下无线充电为二位平面对齐，无需立体三维对齐，很显然，水是流动的液态，而不是陆地上的平面；

②该专利的第二定位单元采用水声定位或者光学定位，其未考虑到水声定位的误差较大，而光学定位时，水下是黑色的，并不像路面的可见光那样可以看到待对位的状态，根本实现不了其所阐述的精确定位；(即便开强光灯照射，这也违背了水下充电对隐蔽保密性的要求)。

③该专利完成其所为对位后，便利用磁耦合等无线充电技术开启充电，水流是运动的，如何保证带充电装置的固定不动？需要不停地重复开启推进模块持续动作，该定位方式过于复杂，难于实现精确定位；