AUV收放装置的研究设计

摘要：该文对auv收放存储装置进行了研究，设计了一种基于PLC控制的可以在船舶航行条件下对AUV进行释放和回收操作的装置。详细介绍了该装置的结构设计、液压系统设计、电气控制系统设计等具体内容。

关键词：AUV 收放存储装置 PLC控制

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）06-0112-01

1 引言

AUV是无缆水下机器人的英文简称，水下机器人工作时通常由支持母船运载到作业地点，然后从母船上将其吊放至水中，而当其完成水下作业后（或发生意外情况），又需将它回收到支持母船上进行维护和保养。可见，吊放系统是水下机器人作业系统的重要组成部分之一。由于受风浪和海流的影响，吊放水下机器人时往往具有很大难度。目前常见的AUV吊放回收系统主要有起重吊杆、A型架、滑道、中央井和下潜平台等。由于水下机器人的结构形式和作业能力各不相同，所以选择吊放回收系统时要根据各种水下机器人的具体情况而定。此外，选择吊放回收系统时还得进一步考虑由于使用者的作业方法不同而对系统提出的要求和限制。本文介绍了一种集释放、回收与存放功能为一体的AUV收放系统。

2 AUV收放存储装置的工作要求

固定底座采用10mm普通船用钢板拼焊成，两侧硬化导轨及驱动齿条的支撑部分局部加强，底座对平移架前后导向，上下左右限位。平移小车主要实现将AUV沿母船甲板平面向外平移至尾舷以外，为旋转下放做好准备，同时平移小车为旋转架旋转提供旋转支点支撑和油缸推力支撑，所有支撑部位采用局部拼焊加强。旋转架采用普通船用钢板拼焊成矩形结构，油缸和旋转架支承轴部分局部进行加强，旋转架上装有两条头架导轨、锁紧装置、V形导向装置以及AUV收放滑道。头架主要由绞车和导向固定装置构成，头架导轨支撑在旋转架导轨上，两侧安装平移马达，上部安装收缆绞车，前部导向装置悬空。

4 液压系统设计

AUV收放存储装置各动作由液压系统驱动，柱塞泵7为恒压变量泵，给系统提供恒定的压力。平移马达和头架平移马达分别控制平移小车和头架的平移动作，翻转油缸28控制旋转架的翻转动作，锁紧缸29控制锁紧装置的开闭，均由换向阀控制动作的启停和换向。绞车马达30控制收缆绞车的收放，由比例换向阀22控制收缆绞车的转速和转向。

按照收放装置的工作要求，释放AUV时，先控制平移小车向外平移，到位后控制旋转架翻转释放，随后使头架向外平移，在平移过程中打开锁紧油缸，随后头架继续平移到收放位，此时可以控制收放绞车放缆，AUV即随缆释放到水中，AUV释放完成后按顺序收回头架、翻转架和平移小车，使收放装置复位。回收AUV时，同样，依次控制平移小车、旋转架、头架及锁紧缸动作，使收放装置处于收放位，再控制绞车收缆，回收AUV，安全阀24可以起到控制回收张力的作用，防止收缆时张力过大使AUV损坏。AUV随缆回收回来后，控制锁紧缸压紧AUV，随后依次控制头架、旋转架和平移小车回收，使收放装置回到存放位。

5 电气控制系统设计

控制器选用西门子公司的S7-200系列PLC，根据外部接口所需的输入量和输出量选择的PLC为CPU226型和EM235模拟量扩展模块。输入设备包括开关、手柄（带电位器）、接近开关，以及压力、温度传感器等。PLC的输出通过继电器与交流接触器及电磁换向阀连接，通过比例放大器与比例换向阀连接。

PLC接收开关、手柄的控制信号以及接近开关和压力传感器反馈的位置和压力检测信号，据此控制电动机、电磁阀以及比例换向阀的动作，从而使油缸和马达按照预定要求运行。

6 结语

本文设计的AUV收放存储装置能够实现在母船3Kn航速条件下对水中AUV的释放和回收操作，结构简单，操作方便，适应性强，是中小型AUV收放的一种可行方法。

参考文献

[1]蒋新松，封锡盛，王棣棠.水下机器人.辽宁：辽宁科学技术出版社，2000.

[2]路甬祥.液压气动技术手册[M].北京：机械工业出版社，2002.