搭载于ROV的深海半自动沉积物保压取样器设计

随着ROV(Remotely Operated Vehicles)在大洋科考活动中应用越来越成熟,为了运用ROV取得更丰富的样品,需要针对ROV的特点研发专用的取样工具。考虑ROV搭载的可行性和深海沉积物样本的采集及保存需要保持取样原点压力的需求,设计一套ROV可以搭载使用的深海半自动沉积物保压取样器,研究其深海半自动密封、体积置换及压力损失补偿技术3项基本技术,并对以上技术进行计算分析和实验验证,结果表明该技术方案具有较好的原位保压能力。     

深海沉积物取样器的楔形密封方式研究

楔形块密封属于接触式静密封范畴,其原理是在楔形块上施加一定的压力,使得楔形块和取样筒接触面在深海取样过程中产生闭合的密封环带,阻止介质流出,从而达到密封和保压的要求.本文通过理论计算和数值仿真的方法开展了楔形块结构优化和密封环带的仿真分析.结果表明:优化的密封结构密封效果较好,可以保持样品的原位压力并有效地阻止样品泄漏;该结构比传统的密封结构具有更好的保压能力,是一种能够适应全海深沉积物取样的新型密封结构.     

多型ROV统一操控技术研究

当前操控设备通常只适用于特定型号ROV,为满足深海空间站搭载多型ROV装备统一操控的需求,在调研国外ROV操控技术发展现状的基础上对多型ROV统一操控技术进行研究,梳理ROV操控标准信息接口,完成ROV操控通用软件的架构设计,并提出设备免驱的ROV操控电气接口,可为ROV通用操控设备的研制提供参考。     

“海马”号4500米级ROV系统研发历程

作为国家863计划重点项目"4500米级深海作业系统"的主要研究成果,"海马"号4500米级无人遥控潜水器(ROV)于2014年2~4月在南海成功完成了海试。"海马"号是我国自主研发的第一套大深度ROV系统,最大工作水深4500m,主要作业功能是进行海底探测、取样以及其他水下作业。"海马"号的研发和海试成功是我国海洋技术领域继"蛟龙"号后的又一个标志性成果。介绍了"海马"号ROV的立项背景、研究目标、系统组成、总体技术性能和功能及其研发历程和海试情况。     

援潜救生用作业级遥控无人潜水器的发展现状及趋势

遥控无人潜水器（ROV）作为一种水下作业的重要装备，逐渐成为深海介入作业的主力，在援潜救生和军事打捞作业中发挥了重要作用。论文概述了援潜救生用ROV的主要使命、技术特点以及典型应用案例，从功能特性和技术参数方面介绍了国内外援潜救生用ROV的发展现状，最后总结了援潜救生用ROV的关键技术及发展趋势。     

江蘇科技大學海洋装备研究院水下结构检测与作业型ROV(一)

正水下结构检测与作业型ROV由本体、操控台、电源柜、脐带缆及缆车等4大部分构成。控制台与本体之间采用光纤通信。本体为开架式设计,配备5台轴流推进器、1台自动对焦高清半球云台摄像机、2个大功率水下照明灯、1个直臂式作业机械手,可根据需要配置声呐、搭载其他仪器设备。ROV最大作业水深300 m,最大运动距离400 m,具有浮游和爬行两种可互相切换的模态,适用于水下地形地貌观察、水中环境监视、     

水下结构检测与作业型ROV(二)

<正>水下结构检测与作业型ROV能实现以下功能:在水面控制平台的控制下在水中进行自由浮游勘察作业,能够完成升沉、进退、转艏、俯仰、横移、翻转等浮游运动,也可按规划路径运动;可通过水面监控台对水下结构物进行全方位细致的实时观察,实时捕获、传输和记录水下视频信息;爬行模式中,ROV压附于水下结构物表面运动,增加了抗流能力及作业稳定性;可利用机械手对水下结构开展作业,水下机械手具备夹持、剪切和旋转的功能,能够完成螺旋桨解缠绕、水下取样等作业;可搭载检测仪器和清污装置代替潜水员进入水下危险环境和深水区域,对港口码头、水库大坝、船底等海洋工程水下     

“海马”号无人遥控潜水器

本文介绍了自主研发、国产化率90%、工作深度达4 500 m的"海马"号无人遥控潜水器。首先介绍ROV作业系统构成,描述ROV总体设计,提出核心框架的设计理念,对ROV的电子控制系统进行说明和分析。最后,重点介绍自主研发的ROV控制系统软件,并对该软件的特点进行阐述。自主研发的深海作业型ROV"海马"号,实现关键技术国产化,在海洋科学研究、海底资源调查、水下油气工程、深海救助打捞以及水下军事领域等方面具有重要的价值和战略意义。     

典型ROV/AUV在深海科学考察中的丢失过程及原因

潜水器（ROV/AUV）是进入深海进行科学研究和调查作业必不可少的运载作业装备。随着科学和工程技术的不断发展，各类ROV/AUV的作业深度在不断增大、作业时间也在不断边长。然而，由于水面和水下环境的异常复杂，ROV/AUV将不可避免的发生各种各样的故障，甚至导致它们丢失在深海大洋中。本文以日本海沟号ROV、美国Nereus号HROV、美国ABE号AUV和英国Autosub-2号AUV等4台潜水器为例，探讨了它们在深海/冰下作业时的丢失过程和原因。     

干湿转换舱自动启闭舱口盖的设计及试验

针对ROV干湿转换舱耐压壳体的结构形式及试验需求,设计了供ROV出入的自动启闭舱口盖；利用PTC Creo软件建立了三维参数化模型,通过ANSYS有限元分析对自动启闭舱口盖进行了结构强度和刚度校核、舱口盖密封性能研究。通过在压力筒内进行了试验验证,证明了该舱口盖结构合理,工作可靠。     

新型箱式采泥器研制及在长江口航道回淤研究中的应用

为获取河床沉积物原状样品,研制一种新型箱式采泥器,并在长江口12.5 m深水航道回淤研究中开展应用。结果表明:新型箱式采泥器密封性好、适应性强、成功率高、样品量多且保持原状。新型箱式采泥器采集的原状样品揭示出长江口南港北槽河床沉积物包括沙、泥、沙泥混合、沙泥分层4类,沉积物类型及变化特征反映了泥沙来源和沉积过程。基于沉积物原状样品粒度参数,开展南港底沙输运趋势研究及底沙对深水航道淤积影响的定量估算。     

考虑螺旋桨体积力的水下机器人水动力特性仿真

为在初步设计时预测ROV的水动力性能,使用CFD技术进行分析,以ROV模型为例,最大程度地保留ROV内部的构件,使模型更加接近真实状况。分别计算ROV在不同工况下的阻力、不同漂角下的横向力和转艏力矩以及添加体积力模型之后的螺旋桨流场状况,很好地模拟出ROV周围的流场,并与已有的试验数据进行对比。结果验证了CFD水动力仿真的可行性和准确性,并还可预测ROV在螺旋桨作用下的进速等,对ROV设计具有实际的参考价值和指导意义。     

微型开架式水下机器人水动力系数测定

水下机器人水动力系数的准确测定,是对机器人运动进行仿真和控制的前提。以形状复杂的开架式有缆水下机器人(ROV)作为研究对象,通过一系列水动力试验,计算出适用于开架式水下机器人模型的几个重要的实时水动力系数,为自主遥控水下机器人(ARV)的运动仿真提供了数据支撑,进而为ARV的控制奠定了基础。     

ROV attitude control based on multi-motor cooperative propulsion北大核心CSCD

[目的]为了提高遥控水下航行器(ROV)在复杂水下环境中的姿态控制性能,开展多电机协同推进的ROV姿态控制研究。[方法]首先,针对多电机系统的结构和算法,分别提出一种基于PID速度补偿器的偏差耦合结构和一种新型非奇异终端滑模控制(SMC)算法,并设计一种新颖的基于多电机协同推进的ROV姿态控制方法;然后,建立ROV的运动学和动力学模型,开展推进器组推力建模分析、解耦简化ROV动力学模型研究;最后,设计一种ROV滑模姿态控制器。[结果]仿真结果表明,所提的结构和算法可提高多电机系统的抗干扰性、同步性和快速响应能力,进而提高ROV姿态控制系统的稳定性与鲁棒性。[结论]所提方法可为ROV姿态控制提供一种新的可用方案。     

无模型自适应控制算法在ROV定深控制中的仿真

将无模型自适应控制方法应用于ROV(Remote Operated Vehicle)定深控制当中。该控制方案的设计仅利用ROV的垂向推力输入数据和深度输出数据，用动态线性化时变模型替代ROV非线性系统模型，算法中不包含ROV模型及水动力参数信息。因此，解决了ROV因系统复杂，水动力参数难以确定所导致的控制器设计复杂度高，控制效果不理想的问题。为了便于仿真，本文建立含有补偿参数的ROV简化模型，模型仅用于产生系统的I/O数据，不参与控制器的设计。仿真结果表明，在ROV定深控制当中，无模型自适应控制(Model-free adaptive control，MFAC)比PID控制具有更强的抗扰能力。此外，在欠阻尼ROV系统中，基于偏格式动态线性化的无模型自适应控制(partial form dynamic linearization based Model-free adaptive control，PFDL-MFAC)方案相比于基于紧格式动态线性化的无模型自适应控制(compact form dynamic linearization based Model-free adaptive control，CFDL-MFAC)方案具有更好的控制效果。     

一种新型水下机器人的研究与开发

详细介绍了一种全新概念的水下机器人-ARV(Autonomous& Remotely-operated Vehicle).它综合了遥控水下机器人(ROV)和自治水下机器人(AUV)的优点,既可以像AUV一样依靠预设指令进行自主巡航来完成大范围搜索探测任务,又可以像ROV一样,通过水面遥控完成精细作业.ARV最显著的特点是用微细光缆取代了传统的脐带电缆,使水下机器人更具长距离、大深度、实时操作、机动灵活及高可靠性等特点.着重阐述其研究背景、关键技术、实物样机的研制及其发展的重要意义.     

"海马"号无人遥控潜水器

本文介绍了自主研发、国产化率90%、工作深度达4500 m的"海马"号无人遥控潜水器.首先介绍ROV作业系统构成,描述ROV总体设计,提出核心框架的设计理念,对ROV的电子控制系统进行说明和分析.最后,重点介绍自主研发的ROV控制系统软件,并对该软件的特点进行阐述.自主研发的深海作业型ROV"海马"号,实现关键技术国产化,在海洋科学研究、海底资源调查、水下油气工程、深海救助打捞以及水下军事领域等方面具有重要的价值和战略意义.     

基于参数扰动模型的遥控潜水器滑模控制方法

[目的]遥控潜水器(ROV)的运动控制易受到环境和模型参数不确定性因素的影响,难以达到预期控制效果,针对此情况,提出一种基于参数扰动模型的ROV滑模控制方法。[方法]以标准ROV模型为基础,将环境干扰与模型自身参数的不确定性作为模型扰动参数,建立带参数扰动的ROV模型,并对模型进行解耦得到深度方向的控制模型,基于带参数扰动的模型完成定深运动滑模控制器设计,开展仿真试验验证。[结果]结果表明,基于参数扰动ROV模型的滑模控制器能够对ROV进行稳定、高效的定深控制,并且该控制方法可以改善外干扰和模型参数不确定性带来的影响。[结论]该控制器设计方法可为解决ROV控制过程中受到的环境与模型不确定性问题提供一种解决方案。     

大深度载人潜水器耐压壳极限承载力分析

通过对钛合金材料的力学性能试验数据的研究拟合出钛合金材料曲线,同时对泰勒水池公式的计算结果和有限元计算结果进行比较,将泰勒水池公式的有关思想应用于有限元分析结果的处理,对有限元分析的结果进行改进,较好地评估大深度载人潜水器耐压壳体的极限承载力。据此提出在大深度载人潜水器的耐压壳体初步设计阶段可以用该方法对结构的承载力进行预测。