1.一种可沉底作业的海缆巡检AUV,其特征在于:包括扁平状的外壳,所述外壳内设有前舱、中舱、后舱;所述前舱、中舱、后舱内均设置有框架式的支撑骨架;所述支撑骨架固定在外壳底部上,所述前舱的支撑骨架通过中舱的支撑骨架与后舱的支撑骨架连接;在调试过程中,单单使用后舱的支撑骨架与前舱的支撑骨架就可以直接组装起来后下水进行调试;
所述前舱内的支撑骨架上安装有密封设置的组合磁力仪系统、多普勒测速仪和离底高度计,所述前舱内的支撑骨架上对称设置有用于AUV的上浮下沉的前垂直推进器,所述前垂直推进器与外部水流连通;所述前舱包括主舱体和对称设置在主舱体两侧的侧舱体,所述组合磁力仪系统包括一个前置磁力仪和一对分别布置在两侧的侧翼磁力仪,所述前置磁力仪通过固定卡箍固定在主舱体内的支撑骨架和主舱体的底部上并与AUV的轴线平行设置,两个侧翼磁力仪通过固定卡箍分别固定安装在相应的侧舱体内并均与AUV的轴线垂直设置;所述前置磁力仪和侧翼磁力仪外均设置有密封舱;
所述中舱内的支撑骨架上固定有摄像模组、水下灯以及声通信机;所述中舱的两侧均安装有角度可调整的侧扫声纳换能器;所述中舱的支撑骨架上固定有能伸出AUV底部进行作业的机械手;所述中舱的支撑骨架上安装有控制AUV浮力的浮力调节装置;
所述后舱内的支撑骨架上安装有密封设置的电子舱,所述电子舱内置有控制推进器和舵机动作的电子控制系统,所述电子控制系统与组合磁力仪系统、多普勒测速仪、离底高度计、摄像模组、水下灯、声通信机、侧扫声纳换能器通讯连接,所述电子控制系统通过密封好的天线与外部通讯连接,所述天线穿出外壳设置并在外部罩设有导流罩;所述电子舱的两侧安装有密封的电池舱,所述电池舱内安装有供电的电池模组;所述电池舱安装于滑轨上,所述滑轨架设在后舱的支撑骨架的下部贴近舱底设置;所述后舱的尾部设置有两块分开设置的舵板,所述舵板与控制其上下摆动的舵机连接,所述后舱的尾部在两舵板的外侧均安装有水平设置用于AUV前后推进的直流推进器,所述后舱后安装的支撑骨架上固定有用于辅助AUV的上浮和下潜以及悬停的后垂直推进器,所述后垂直推进器与外部水流连通;所述后舱的尾部与其内支撑骨架之间通过尾部拉伸件连接;
所述外壳的底部安装有用于起落的起落架结构。
2.根据权利要求1所述的一种可沉底作业的海缆巡检AUV,其特征在于:所述后舱和中舱的支撑骨架均包括若干块支撑板和若干根连接梁,所述后舱和中舱的支撑板均通过相应的连接梁固定在一起,所述后舱的支撑骨架和中舱的支撑骨架之间通过相邻支撑板固定连接,所述前舱的支撑骨架与中舱的支撑板或后舱的支撑板固定连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种可沉底作业的海缆巡检AUV,其特征在于:所述舵机的输出轴依次通过传动短轴、挠性联轴器、传动长轴、小锥齿轮、大锥齿轮与舵板连接,所述舵板通过陶瓷轴承可转动的嵌装在后舱尾部,所述传动短轴和传动长轴上均通过陶瓷轴承可旋转地安装于法兰盘式的轴承座内,所述轴承座固定在后舱内的凸台上。
4.根据权利要求1或2所述的一种可沉底作业的海缆巡检AUV,其特征在于:所述尾部拉伸件包括一伸直杆和斜拉杆,所述伸直杆的一端通过L型转接件与后舱内支撑骨架的支撑板固定连接,其另一端与后舱尾部的凸台固定连接,所述斜拉杆的一端铰接在伸直杆的中部,其另一端通过T型转接件与后舱内支撑骨架的支撑板连接。
5.根据权利要求1或2所述的一种可沉底作业的海缆巡检AUV,其特征在于:所述浮力调节装置包括浮力调节舱和直线驱动模组,所述浮力调节舱内设置有可以往复运动的活塞,所述活塞的一侧跟直线驱动模组组成不透水的耐压密封空间,活塞的另一侧是透水的;所述直线驱动模组内设有一个与活塞连接的推杆,所述直线驱动模组通过推杆的直线往复运动带动活塞跟随往复运动,从而改变浮力调节舱内的进水体积,进而实现AUV浮力的调节;
所述直线驱动模组与电子控制系统通信连接。
6.根据权利要求1或2所述的一种可沉底作业的海缆巡检AUV,其特征在于:所述机械手包括铰接在一起的第一支架和第二支架,所述第一支架的近端与转盘铰接,所述转盘铰接在中舱的支撑骨架上,所述第二支架的外端铰接有机器抓手,所述转盘上安装有带动其旋转的旋转电机和调整第一支架与转盘铰接角度的第一角度电机,所述第一支架上安装有调整第一支架与第二支架铰接角度的第二角度电机,所述机器抓手上安装带其动作的控制电机,所述旋转电机、第一角度电机、第二角度电机、控制电机均与电子控制系统通讯连接。
7.根据权利要求1或2所述的一种可沉底作业的海缆巡检AUV,其特征在于:所述外壳底部的前后左右设置有4个起落架结构,所述起落架结构包括与外壳底部固定的固定件,所述固定件的一端安装有通过直线驱动组件带动打开或收起的起落架,所述起落架的端部安装有可滚动的轮子,所述起落架的端部通过可展开提供支撑力的支撑架与固定件的另一端连接,所述固定件的下部为容纳起落架的容纳槽。
8.根据权利要求1所述的一种可沉底作业的海缆巡检AUV的沉底作业方法,其具体步骤如下:
步骤1,AUV在海缆巡检过程中发现需要疑似故障点或者需要维护的点,AUV减速,并通过在该点附近盘旋或者Z字形扫描的方式,确认该点是否需要沉底作业;如果不是,AUV继续向前巡检;如果确认该点是沉底作业点,则进入步骤2;
步骤2,调节AUV沿着海缆并朝沉底作业点方向航行,并随着离沉底作业点的距离越来越近,AUV的速度也越来越低,当AUV到达沉底作业点上方时,AUV的浮力调节装置开始工作,使系统净重增加,AUV开始降落;
步骤3,在AUV距离海底距离为起落架高度的2倍到4倍范围时,展开起落架,使AUV平稳在海底降落;
步骤4,AUV在后舱布置的两个推进器的作用下沿着海底进行小范围移动,精确调整AUV与沉底作业点的位置;如果海底淤泥或者泥沙影响AUV的平移,调节浮力,使AUV略微浮起,并结合AUV尾部推进器和垂直推进器的作用,进行AUV的小范围移动,直到AUV到达沉底作业点;
步骤5,AUV伸出机械手开始作业,可按照步骤4的方法继续调节AUV的位置,直到作业顺利完成;
步骤6,收回机械手,调节系统浮力和垂直推进器使AUV上浮;在上浮的过程中,通过控制尾部推进器使AUV沿着海缆巡检的方向继续航行;在探测到AUV距离海底距离超过起落架高度的3倍时,快速收回并展开起落架3次,以将起落架上可能带有的泥沙去除;最后收回起落架,AUV继续海缆巡检的任务。