深海剖面测量浮标节能研究

为了设计体积小、重量轻的深海水深剖面测量浮标,论文提出了一种节能方案。为了实现对深海剖面测量浮标能耗的模拟研究,通过试验获得深海剖面测量浮标特定元件功耗等特性数据。考虑海水密度变化对其浮力调节的影响,对深海剖面测量浮标建立纵向运动模型,并应用四阶五级龙格库塔法对常微分方程的初值问题进行求解。结果表明:该节能方案有效地控制了上浮速度,其上浮速度在0.1~0.19m/s之间,并节约能量约51.16%,为深海剖面测量浮标的优化设计提供了理论基础。     

剖面探测浮标上浮运动研究

文章提出一种新的改变剖面探测浮标浮力的结构方法,即通过液压缸的伸长和缩短改变浮标的体积进而改变浮标浮力.给出浮标的结构简图并介绍浮标的控制过程,校核液压缸的推力;用力学分析的方法推导出浮标匀速运动时的速度,并计算出浮标上浮所需要的体积;分两种状态推导出浮标从静止开始上浮直到匀速运动这段过程内的瞬时加速度以及速度方程.     

基于浮力调节系统的AUV水底着陆策略研究

[目的]水底着陆是自主式水下机器人(AUV)实现水下长期潜伏、定点观测的一种手段,有利于更好地掌握海洋环境的变化。[方法]介绍基于油囊式浮力调节系统的作业型AUV的基本组成结构及主要功能,提出控制浮力垂直下潜着陆和航行下潜控制浮力垂直着陆这2种水下着陆策略,分析AUV目标点偏离、能耗和离底情况,并开展湖上着陆试验验证。[结果]试验结果表明,依靠该浮力调节系统,AUV能够在水下稳定着陆并安全离底;航行下潜控制浮力垂直着陆策略比控制浮力垂直下潜着陆策略更节省能源,且着陆目标点更为准确。[结论]因此,航行下潜控制浮力垂直着陆策略更符合未来实际应用的需求。     

基于自持式剖面浮标的目标电场探测方法研究

提出了基于自持式剖面浮标的目标电场探测方法。对探测的基本原理和应用背景进行介绍,然后利用海试数据,对探测浮标在不同水深下的姿态和电场噪声进行分析。当浮标悬浮于50 m水深时,浮标晃动幅度较大(俯仰角最大约7°)且测得的电场存在明显的海浪谱特性。当浮标在100～200 m水深范围内缓慢下降时,浮标晃动幅度明显降低(俯仰角低于0.5°),方位角基本不随时间变化;在该水深区间,频率为0.5～30 Hz的环境电场噪声峰值约为0.08～0.15μV/m,明显较浅水深时低。综合浮标晃动姿态、环境电场噪声等信息,认为探测装置应该工作在100～200 m范围内。     

水下滑翔机浮力调节系统研制

[目的]浮力调节系统是控制水下滑翔机潜浮状态及滑翔速度的关键组件。为了深入研究浮力调节系统,[方法]通过对水下滑翔机及其浮力调节系统的理论分析和CFD计算,以获得浮力调节量这一重要的设计参数。研制了具有出油和回油两通路的浮力调节系统、采用高压柱塞泵实现在深水环境下向外出油、低能耗齿轮泵实现在浅水环境下回油的浮力调节系统。在不同压力环境下对出油和回油特性及其能耗进行实验测试。[结果结果]结果表明:在2.5 MPa压力环境下,浮力调节系统出油过程正常;在大气压力环境下,浮力调节系统的回油过程正常,所研制的实验装置可模拟水下滑翔机实际运行环境的海洋压力。[结论]研制工作可为浮力调节系统的工程应用提供有益参考。     

浮力驱动式水下滑翔机姿态调节机构研究

浮力驱动式水下滑翔机对我国海洋勘探和国防建设有着重要的应用前景。本文介绍了水下滑翔机的工作机理,对某一滑翔机,重点设计了实现姿态调整的横滚控制组件和俯仰控制组件,同时提出总体布局的原则,并给出了滑翔机总体结构布局方案。对所设计的滑翔机的总体衡重参数和流体动力参数进行了计算,初步验证了总体设计方案的可行性,可以满足设计指标要求。     

高精度UUV浮力调节装置控制驱动技术研究

在分析高精度浮力调节装置结构及功能的基础上,提出了该装置的控制驱动器硬件及软件设计方案。该控制驱动器选用TMS320F28335作为主控制芯片,采用容积、速度、电流三闭环控制以实现控制驱动器对浮力调节装置容积的高精度控制;采用模拟加载台对该浮力调节装置中的泵进行加载试验,验证了该控制驱动器的带载性能;采用试验验证了基于多级液压缸的容积控制算法的控制精度,表明该控制驱动器能够满足高精度浮力调节装置的性能要求。     

深海剖面浮标上浮运动能耗优化及控制策略

主动排油上浮过程是剖面浮标的应用中最耗能的环节之一,直接影响到剖面浮标的续航能力,本文通过对剖面浮标运动特性及其耗能原因分析,建立了剖面浮标上浮运动过程动力学模型,并基于能量转化分析,利用变分法推导了剖面浮标在给定时间、给定深度条件下所对应的最为节能的上浮速度.在此基础上设置了速度区间并提出了有效的闭环控制算法,使得浮...     

AUV浮力调节装置的设计及试验

[目的]自主式水下航行器(AUV)在使用过程中受不同水域密度差异的影响,需相应计算和调整其配平状态及控制参数,而增加浮力调节装置可以使AUV具备更好的自主调节能力,适应更多的应用场景.[方法]基于可变体积原理,设计一种采用油囊吸排油方法的浮力调节装置,实现双向定量传油,通过改变外油囊体积来调节AUV的浮力状态.[结果]...     

水下滑翔机浮力系统的机理和调节性能

为掌握温差能驱动水下滑翔机浮力系统的调节性能,对浮力系统的工作机理和浮力调节部件的体积变化规律进行了动态分析.分析提供的数据和结果,为优化阀口的通流面积确定了具体方向,并保证了浮力调节系统达到设计的标准;获得的浮力调节时间长度数据为阀门闭合控制的动作设计提供了确切依据.     

GPS声呐浮标定位系统研究

介绍GPS声呐浮标定位系统的组成及工作原理。相对于传统声呐浮标,GPS声呐浮标会使浮标电路功耗增大。但受浮标结构和体制所限,单枚浮标所携带的能量有限,为保证浮标的正常工作时间,系统中增加了一个电源管理模块电路来控制浮标工作的启动时间以减少不必要的电路功耗。     

空投声呐浮标空中运动轨迹研究

声呐浮标是航空反潜最有效的手段之一,为了充分认识声呐浮标高空投放条件,高效率地布放声呐浮标,开展声呐浮标空中运动轨迹研究。描述了声呐浮标空投过程,对模型进行简化假设,建立坐标系;利用飞行力学的相关知识详细地分析声呐浮标自由飞行、开伞变速、稳定下落等3个运动阶段,建立运动方程;举例进行数值仿真,绘制俯仰角、弹道角、速度、运动轨迹等参数的变化曲线;声呐浮标会在一定的时间内实现稳定下落,最大水平位移不变,落水区域可控,竖直位移随时间匀速增加。可以在本文研究基础上进一步开展工作,增加更多随机条件,生成声呐浮标的空投射表。     

浮标在波浪中的试验研究

对于用于测量目的的浮标来说,为了保证仪器仪表的正常工作,浮标在波浪中的运动要受到一定的限制,因此必须采取合适的锚泊系统.本文针对一三锚系统进行了波浪水池中的模型试验,浮标由三根锚链系泊,每根锚链在靠近浮标处都放置一个浮筒.试验结果表明,此锚泊系统能满足浮标的运动,锚链张力也比较小,具有较好的工程应用价值.     

基于Envirtech海啸预警浮标的改进研究

2010年我国从意大利Envirtech公司进口一套海啸预警浮标,并在南海海域成功布放,这是我国首次开展海啸预警浮标业务。浮标的布放和数据资料接收过程中,发现该海啸浮标标体长度太长,对布放作业船只要求太高,布放操作相当困难,数据接收率也不高。针对该海啸浮标的运行情况,本文研究了意大利海啸浮标的工作原理、结构组成及布放方法,并提出了改进措施。对原海啸浮标进行了升级改造,通过海上布放验证发现,改造后的海啸浮标布放操作明显方便,数据接收率由80%提高到100%,该研究为我国自主开展海啸浮标设计研发提供有力参考。     

三峡库区深水航道浮标设置实用技术研究

三峡库区175m蓄水运行后,先前航道上配布的浮标变成了深水标,尤其是在部分桥区和河心独立礁石处的浮标,已经成为航道内的深水标或孤立标。文章结合三峡库区蓄水后浮标设置的现状,对目前采用的抛设法和吊设法的方式进行了分析,研制出适合库区深水设标的辅助工具设标止缆器,能实现远程遥控和人缆分离,有效提高工作效率,和保障人身安全,并总结了其设标操作流程。     

网位仪用于浮标位置检测研究

本项目从优化浮标维护工作的基本点出发,提出了航标位置实时检测的研究课题。通过分析现有技术条件,确定了利用配套的VTS船舶交通管理系统与在浮标上安装AIS终端设备,组成浮标位置实时检测系统的方案。通过经济技术分析,最终选定了用于远洋渔业的网位仪作为安装到浮标的AIS终端设备,用于对浮标进行定位和向外发送位置信号。通过浮标位移模拟试验,验证了VAS9型网位仪与现有的VTS系统能有效配合,实现浮标位置的实时检测和超范围位移告警功能。     

坡地地下结构浮力计算方法的研究

由于坡地本身的渗流特性比较复杂,坡地地下结构的浮力计算问题,是一个有待解决的问题.根据改进阻力系数法原理和渗流基本理论推导出计算不同地下水类型的坡地地下结构浮力计算公式,用室内沙槽试验与剖面有限元程序对推导的计算公式进行了验算.结果证明,推导公式不仅简单、便于进行手算,还具有较高的精度,为坡地地下结构的抗浮设计提供了一种简单、科学的计算方法.