[发明专利]一种水下稳定系统

说明书

本发明公开了一种水下稳定系统，包括：水翼装置，所述水翼装置包括水翼本体，所述水翼装置工作过程水翼本体的下翼面的压强小于其上翼面的压强，所述水翼本体为对称结构，且该水下稳定系统处于工作状态时，过所述水翼本体的重心且将所述水翼本体分为对称的两部分的竖直面为第一竖直面；牵引装置，所述牵引装置包括多组侧牵引组件，每组所述侧牵引组件包括侧牵引绳、导向轮以及绞盘，所述侧牵引绳的第一端缠绕在所述绞盘上且第二端绕过所述导向轮后与所述水翼本体的上翼面连接，且多组侧牵引组件的侧牵引绳在水翼上本体上的挂载位置对称设置；动力装置，所述动力装置能够驱动所述绞盘转动。该水下稳定系统的结构设计可使得水下设备按其使用要求保持与船只/水上作业平台具备稳定的相对位姿。

技术领域

本发明涉及水下作业技术领域，更具体地说，涉及一种水下稳定系统。

背景技术

地球上水域面积广阔，超过70％的表面积被海水覆盖，近年来，海洋领域的技术研究引起了越来越多的关注，也带动水下通信技术的快速发展。水下通信可分为有缆通信和无缆通信，有缆通信方式使目标的活动区域大大受到限制，且安装、使用、维护繁琐昂贵，因此不适于水下节点间的动态通信。水下无线通信技术中最成熟的是水声通信。水声通信具有灵活、方便、经济、不存在电缆缠绕等特点，可实现导航、定位、信息交换等功能，是实现水下综合信息感知与信息交换的主要手段。在信息化海洋数据采集、海洋资源开发、海洋环境监测及军事等有关领域扮演着重要的角色。

如图1所示，水声设备包括声发射器03、水声换能器组02和水声主机01。声发射器03通常安装于水面以下，负责发射信号；水声换能器组02通常挂载于船只/水上作业平台上，负责接收信号；水声主机03安装于船只或岸上，主机实时对接收到的声信号进行处理，识别和定位。若要实现声发射器03动态高精度定位与通信就必须保证水声换能器对于船只/水上作业平台具备相对稳定的位姿。

目前针对需要挂载于船只/水上作业平台上的水声换能器，其主要挂载和布放方式分为刚性连接和柔性连接两种。刚性连接主要是采用刚性的伸缩杆或执行机构，将水声换能器放置于刚性杆末端，通过刚性杆收缩或执行机构运动状态切换实现水声换能器的收放。这种搭载及布放方式能保持水声换能器相对于搭载的船只/水上作业平台具有稳定的位姿，发挥较好的使用效果。缺点是船只/水上作业平台航行过程中刚性的伸缩杆或执行机构在展开状态(伸长状态)时会对船只运动会造成阻力、增在能耗，甚至引起侧翻，另外，伸缩杆及执行机构的重量体积大、结构复杂、工作过程浸泡在海水中，增加维护成本。若采用刚性直杆连接，虽然结构相对简单，但工作时需将船只整体抬高收放到作业水域，增加收放及远程操作的安装难度。柔性连接主要是采用柔性的钢缆及绳索来挂载水声换能器，另一端连接在固定于船只/水上作业平台的绞盘上，通过绞盘转动来实现水声换能器的收放。这种方式结构简单、轻巧，维护成本低。但由于水的阻力影响，绳挂水声换能器会由与船只/水上作业平台相对垂直姿态变为与船只/水上作业平台相对倾斜甚至水平姿态，水声换能器的入水深度也会降低。由于水声换能器的水听器阵列和换能器指向开角的缘故，当绳挂水声换能器与船只/水上作业平台相对倾斜甚至水平姿态时，会导致换能器与水听器阵列大部分被遮挡，将会导致其灵敏度大大下降，从而严重影响水声通信定位的性能与精度。同时，漂浮的绳缆及水下设备还有可能在转弯时撞到船只推进器，造成近一步破坏。实际上，不仅限于水声换能器，其它如水下摄像头、水下探测器等在工作时需要搭载在船只/水上作业平台上的水下设备，在工作过程中也需保持与船只/水上作业平台具有相对稳定的位姿才能进行数据的收发与测量等工作。

在水下设备工作过程中由于受水流作用力，水下设备往往难以保持其与船只/水上作业平台相对位姿的稳定性，水下设备会随洋流的变化而出现漂移，水下设备相对位姿的变化不但影响了水下数据的收发，同时其随洋流运动的过程中也会对船只/水上作业平台或水面上的检测装置造成影响。

综上所述，如何有效地解决水下设备难以保持其相对于船只/水上作业平台位姿的稳定性的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容