[发明专利]海底自主航行器的高效海底充电

说明书

本公开提供了海底自主航行器的高效海底充电，所述海底自主航行器的对接/充电模块包括允许海底自主航行器对接从而在模块和航行器之间建立数据连接和电力连接的外壳，该模块配备有电池，该电池从具有电力导体的海底线缆被充电，当海底自主航行器与对接/充电模块对接或靠近对接/充电模块时，该电池可以经由电力连接对海底自主航行器充电。

相关申请

本申请要求于2020年6月23日提交的美国临时专利申请号63/042,886的权益，其内容整体并入本文。

技术领域

本发明涉及海底自主航行器(undersea autonomous vehicle，UAV)领域，并且特别地涉及为这些航行器提供电力的电池的充电。

背景技术

水下自主航行器通常包括在水下独立操作的机器人。这种航行器可以是远程控制的，或者可以由机载软件控制以执行特定的任务。UAV可以被部署为执行在商业、研究和军事部门中的各种任务。例如，在安装深海基础设施或管道之前，石油和天然气行业可以使用UAV来绘制海床的详细地图。科学家可以使用配备有各种传感器的UAV来测量海底环境的各个方面。军队具有UAV的许多应用，包括例如情报收集、监视和侦察以及战时活动(例如有效载荷递送和反水雷)。

UAV通常由可再充电电池供电。具有可再充电电池的UAV的一个限制是，电池再充电必须以周期性间隔进行，这取决于所执行的任务的强度。目前存在用于为UAV电池再充电的几种方法，包括将UAV从海底环境物理移除至陆地、通过将UAV带到船上以便进行再充电、或通过将充电端口从船降低至海底环境中。在其他情况下，UAV可以返回地面并连接到平台以便进行再充电，其中平台可以是太阳能供电、运动供电或风力供电的。然而，使UAV从其主要活动中移除以行进到岸上或在海上被恢复以便对电池再充电是低效的。此外，要求地面活动为UAV的电池再充电使UAV暴露于不期望的监视和恶劣天气的危险。

一个或多个充电站已经部署在海床上，UAV可以连接到这些充电站以便为其电池再充电。这种充电站通常连接到具有电力容量的海底线缆，当连接到该站时，该电力容量用于为UAV充电。海底线缆通常具有带有相对高电压但低电流的电力容量。因此，为UAV的电池再充电所需的时间可能是不可接受的。

因此，期望的是提供一种为UAV再充电同时将UAV保持在海底环境中的更有效手段。

发明内容

本发明包括对接/充电站，UAV可以物理地或无线地对接到该对接/充电站。对接站/充电站配置有电池或其他电力存储设备，该电池或其他电力存储设备在UAV从对接站/充电站脱离对接的同时从海底通信系统的分支线缆中的电力导体缓慢充电。当UAV与对接/充电站对接时，UAV上的机载电池可以使用对接/充电站上机载的电池快速充电。对接站/充电站也可以配置有数据传输和接收硬件，从而允许由UAV在其任务期间收集和存储的数据传送到对接站/充电站/从对接站/充电站进行传送，并且然后经由分支线缆中的光纤传送到岸上设施。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的典型海底通信系统的框图。

图2是从干线线缆转向到分支线缆的电力的示意性表示，如图2(A)所示；以及与分支线缆隔离的干线线缆中的电力，如图2(B)所示。

图3示出了从干线线缆转向到分支线缆的光纤的示意图(图3(B)中)；和背离分支线缆转向的光纤(图3(A)中)。

图4是包含用于调整将由海底有效载荷使用的电力的DC到DC转换模块(DC-to-DCconversion module，DDCM)的电力传送单元的框图。

图5是图4中示出的DDCM的一个可能实施例的框图。

图6是端接于部署托板的分支线缆的框图，对接/充电站作为多个有效载荷中的一个附接到该部署托板。