微细光缆的水下应用研究综述

微细光缆是一种国际上最新研制出的直径在1mm左右的光纤缆,它与传统的光纤缆相比具有重量轻、成本低等特点,现在已越来越多地在水下工程中得到应用.文章较为详细地介绍了微细光缆在水下工程领域的应用情况,其中包括在重型鱼雷、大潜深潜水器、海底监测网络建设等方面的应用.文中分析了微细光缆应用于水下工程领域所需要解决的一些主要关键技术,并对其作了初步探讨.文章最后也给出了作者的一些初步结论和看法.     

一种自带能源的观察型ROV控制体系结构

介绍一种自带能源的观察型微细光缆遥控潜水器控制系统的结构和组成.FROV自身携带锂离子电池用于水下系统的供电,同时采用细光缆进行水下、水面系统的通讯.FROV具有水下机动性较好,活动范围较大等特点.     

一种用于水下小机器人的新型喷水推进装置

目前我们正在开发一种用于水下小机器人快速定位的推进装置，其原理模拟反潜艇多筒迫击炮的喷射机构，即由气体控制液压传动装置，使之产生的生喷射水流，本文对该推进装置和将要进行的控制实验作了说明，实验准备在波浪水池中进行，所用模拟比较简单。     

一种仿生水下机器人的研究进展

近年来仿生技术在水下机器人上的应用已经成为水下机器人的重要研究方向之一.本文介绍了哈尔滨工程大学研制的"仿生-Ⅰ"号水下机器人.该机器人以蓝鳍金枪鱼为模本,长2.4m,前体固定,后体(约1/3体长)为具有3个节点的摆动装置,采用月牙形尾鳍.水动力计算和水池实验表明,仿鱼推进和操纵方式比传统的桨舵具有高效性和高机动性.     

一种模态切换水下机器人初步设计

介绍一种新型模态切换水下机器人的设计方案,该机器人用模态切换装置实现了浮游与爬行清污作业的自由切换,控制原理简单、活动范围广、功能强大。介绍了机器人的总体设计方案,重点对机器人的模态切换装置和推进系统进行了设计与论证分析。使用有限元计算软件Simulation对模态切换模块进行了强度校核,结果表明设计强度和刚度均满足使用要求。基于计算流体力学软件Fluent,开展MC-ROV水动力性能的初步研究,完成了推进器电机的选型。     

一种小型船检水下机器人控制系统

本文主要分析履带式爬壁机器人控制系统。由于船舶表面结构特殊,设计一款履带式吸附机器人应用于船舶检测,可以代替人工在相对狭小空间或危险的环境中进行船体检测工作。通过控制机器人的自由移动,实现测量方法的全方位改进,提高船舶检测效率。     

一种模态切换水下机器人设计与模型实验研究

针对现有水下机器人模态(航态)单一的不足,完成了一种新型开架式模态切换水下机器人(MC-ROV)的总体设计方案,提出了ROV浮游与爬行模态切换方法,可实现浮游与爬行清污作业的自由切换,完成了ROV样机的装配,并进行了陆上系统测试、水密性测试、整体平衡实验。在此基础上开展了下水试航实验,实现了视频捕获、直航、回转、潜浮等功能,完成了推进系统的推力测试,测试数据为进一步开展MC-ROV操控性能的研究提供了理论参考和试验数据。     

ARV-微细光缆耦合系统的数值模拟研究

混合型水下机器人（ARV）是一种自带能源并可通过微细光缆进行水面操作作业的新型水下机器人。通常的潜水器-脐带缆耦合系统一般采用集中质量法对缆索进行建模分析,忽略缆索弯曲的影响。由于微细光缆的直径较小,文章针对ARV与微细光缆这一新的耦合系统,建立了二维控制方程。该控制方程考虑了微细光缆的弯曲影响。由控制方程得到的非线性偏微分控制方程采用有限差分法和标准的Newton-Raphson方法求解。通过采用M atlab@实现数值模拟分析,给出了几种操作机动下的仿真结果。     

水下光通信LED阵列光源方法与实现

为了设计一种新的用于水下通信的光源,分析了LED光源用于水下通信的优势,介绍了水下光通信系统选择光源的条件,进行了具体的LED光源阵列及其光学系统设计,最后进行了水下光通信实验。实验结果表明：LED阵列光源应用于水下光通信,体积小,重量轻,结构简单,能较好、较快地实现水下光通信。     

水下大型搭载平台与微小型机器人的干扰性能研究

文章采用CFD技术计算大型水下搭载平台与微小型水下机器人之间的水动力干扰性能.作为对水下搭载的可行性的验证,研究了二维物体和壁面的干扰,进而计算了在不同来流速度和距离时的阻力、升力和倾覆力矩性能.同时计算了大型搭载平台与微小型机器人在不同来流速度和不同距离改变时的阻力、升力和倾覆力矩性能.此外,对微小型水下机器人的中纵剖面的压力和速度分布进行了细致的分析.     

水下拖体和拖缆运动模型研究探讨

水下拖体运动研究是水下拖曳系统研制的重要内容。文章结合工程实际,基于Newton-Euler方法建立了水下拖体的运动模型,基于有限差分法建立了拖缆的运动模型,在此基础上结合拖缆运动的边界条件建立了系统的运动模型,并给出了相应的仿真算例。从仿真结果可以看出,通过该运动模型,可以很好地研究水下拖体受拖船干扰下的运动情况。该模型的建立对水下拖曳系统的研制来说有重大的参考价值。     

AUV任务规划技术的研究

任务规划技术是水下机器人使命任务能否完成的关键，介绍了项目所研制的水下机器人体系结构、远程作业任务规划、路径规划的方法，给出试验结果验证了路径规划算法的有效性。     

浅海双层铠装海底光缆破断拉力的计算

通过讨论浅海双层铠装海底光缆破断拉力的计算方法,比较破断拉力按照铠装钢丝计算及使用抗拉强度数学模型训计算两种方法,使用两种计算方法对浅海双层铠装海底光缆破断拉力进行了计算并分析了得出的结果.     

水下自主航行器仿真建模验模方法研究

该文介绍了利用面向对象法建立水下自主航行器的仿真模型,并研制了模型验证法工具库,首次采用最大熵谱估计方法对仿真和实际系统结果进行了综合验证研究,结果表明,本项研究有助于克服传统曲线对比中定性分析法的局限性,对航行器仿真建模、验模具有实用价值。     

海底光缆制造中的优化

在计算双层铠装海底光缆拉伸强度的基础上，建立了海底光缆结构参数的优化模型，对于海底光缆的设计制造有一定的指导意义。海底光缆铠装钢丝层之间的滑动对于海底光缆的拉伸强度有重要影响，分析这种滑动产生的原因，提出控制滑动的一些方法，并建立相应的结构参数优化模型。     

圆柱形水下航行器多学科优化设计方法研究

基于Isight软件,对圆柱形水下航行器开展了多学科设计优化技术的研究。首先将圆柱形水下航行器划分为阻力、结构、能源和推进四个学科,对每一个学科进行了详细的建模与分析,然后基于序列二次规划法,霍克-吉维斯直接搜索法以及多岛遗传算法三种优化算法对每个学科进行了单学科优化,在得到优化结果的同时,确定了最适合每个子系统的优化算法。接着确定了四个学科的耦合关系,完成了协同优化框架和同时分析与设计框架下多学科优化模型的构建。基于这两个多学科优化框架,分别在系统级优化器中采用上述三种优化算法,对圆柱形水下航行器进行了多学科设计优化,得到了满意的优化结果。最后总结出了一套适用于微小型水下航行器的多学科设计优化方案。