一种高容积阻力比水下热滑翔机壳体外形设计

海洋温跃层的温差小,可利用的温差能的能量品质低,水下热滑翔机的热机效率较低,因此需要寻找最低阻力特性的热滑翔机壳体外形。利用水动力数值计算方法,分析了水下热滑翔机4种壳体外形的阻力成因和各自的优缺点,并采用2种不同的求解器对4种壳体外形阻力进行数值计算,不同求解器的计算结果最大偏差小于5%。提出了一个"容积阻力比"的无量纲系数,以此作为评判水下热滑翔机壳体外形综合性能的指标;将纺锤体外形与椭球体首尾外形的优点相结合,提出了水下热滑翔机的新型壳体外形。相比先前讨论的4种壳体外形,该外形具有最大的容积阻力比系数,表明该外形设计在水下热滑翔机的低阻特性与装载能力2种性能之间取得了较好的平衡和兼容。     

适用于高航速下的ROV减阻结构设计研究

为满足内河8 kn水流条件下航行器稳定航行性能要求,提出一种低流阻、可快速拆卸水下遥控航行器(ROV)总体结构。采用外部流线外形+内部开放框架的设计方法:外部采用Nystrom线型形成外形框架,通过样条曲面生成技术生成外形曲面,完成流体外形设计;内部框架采用横骨架式承载结构,使用标准型材组装框架,各传感器、机电设备、浮体及尾部平衡翼与框架固连。经流体阻力仿真及框架结构有限元冲击仿真分析,流体阻力较开架式总体结构减小90%以上,抗冲击性能可靠,能够满足高流速下的航行要求。本文减阻结构设计方法兼顾了减阻、模块化快速拆装和低成本易实现等优点,对其他水下航行器总体结构设计具有借鉴意义。     

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。     

ROV在水下工程检测中的应用初探

水下机器人全称为水下遥控运载器,(英译:Remotely Operated Vehicle以下简称:ROV)是一种高科技仪器设备的集成体,文章将介绍ROV的现状与特点,对ROV在水下工程检测中的应用前景进行了探讨,提出在水下探摸检测工作中引进ROV的建议。     

基于自抗扰控制的小型ROV姿态与深度控制研究

针对小型有缆式水下航行器(ROV)运动控制中参数不易确定和在有扰动的情况下,易出现抗干扰性能差等问题,文章提出了一种基于自抗扰控制(ADRC)的小型ROV姿态和深度控制方法.建立ROV的运动学和动力学模型,并进行模型的简化;基于ADRC控制方法设计小型ROV的姿态与深度控制器,并在有干扰和无干扰2种情况下分别进行仿真分...     

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。     

基于响应面法的矢量水听器壳体优化设计

随着海洋探测不断向深海迈进,大深度耐压矢量水听器成为未来发展的重要方向,矢量水听器的设计还应满足小尺寸、低密度的要求。针对耐压强度大与小尺寸、低密度之间相对矛盾的问题,本文在有限元软件中建立水听器耐压壳体三维模型,求解其内部应力分布,分析壳体的耐压失效形式,运用响应面法分析各设计变量对于目标参数的敏感度,对壳体结构尺寸进行优化,优化后的水听器密度从1.25 g/cm³降低至1.03 g/cm³,可以满足耐20 MPa水压的工作要求,达到理想的设计效果。     

内部含基座的加筋双层壳振动与声辐射计算

研究内部含基座的加筋双层壳振动声辐射问题.壳体的振动方程用Flügge壳体理论描述,壳体与基座结构通过接触面上离散的节点耦合,基座对壳体的振动传递力用有限元方法计算,然后将其引入壳体振动方程,最后求解双壳体声-流体-结构耦合方程,计算结果用辐射声功率和表面振动均方速度级的形式表示.结果表明:基座降低了壳体的振动及声辐射,增加基座面板厚度以及基座长度均能有效降低壳体的辐射噪声,这对水下结构的减振降噪设计具有重要的指导意义.     

基于PROE的ROV总体平衡设计

ROV是重要的水下作业平台,PROE是机械行业中应用十分广泛的三维设计软件。本文以某水下ROV为例,应用PROE进行水下机器人三维设计,利用PROE得到ROV总体平衡计算所需的数据,完成ROV的总体布置,建立ROV的三维模型。研究结果表明,将PROE软件引入到水下机器人的设计中,不仅可以建立直观的三维模型,还可以提供较为准确的数据资料,提高设计效率。     

内部含基座的加筋双层壳振动与声辐射计算

研究内部含基座的加筋双层壳振动声辐射问题。壳体的振动方程用Fltigge壳体理论描述，壳体与基座结构通过接触面上离散的节点耦合，基座对壳体的振动传递力用有限元方法计算，然后将其引入壳体振动方程，最后求解双壳体声一流体一结构耦合方程，计算结果用辐射声功率和表面振动均方速度级的形式表示。结果表明：基座降低了壳体的振动及声辐射，增加基座面板厚度以及基座长度均能有效降低壳体的辐射噪声，这对水下结构的减振降噪设计具有重要的指导意义。