“禹龙号”大坝深水检测载人潜水器的初步应用及试验

为满足我国未来大坝深水检测与修补加固技术的发展需求，针对高坝大库深水复杂环境的特点，攻克潜水器宽视野观测、水下作业和安全等技术难点，形成具有自主知识产权的大坝深水检测成套技术装备——“禹龙号”大坝深水检测载人潜水器。为了验证“禹龙号”载人潜水器的工程应用性能，先后在汤浦混凝土面板堆石坝、新安江重力坝和雅砻江锦屏一级拱坝等3种坝型中开展初步应用试验，完成坝面巡检、坝面清理和水下渗漏示踪等作业。通过在不同坝型大坝水下检测中的初步应用，验证了“禹龙号”载人潜水器的性能和作业能力，形成了未来大坝深水检测技术的成功经验与发展需求，为装备的进一步完善与推广应用积累了经验。     

大深度载人潜水器搭载作业工具现状与展望

大深度载人潜水器搭载作业工具是借助深海载人运载器对深海地质、环境、生物和矿产资源等开展针对性科学研究的水下作业工具的统称,各式搭载作业工具能够不断提升和完善载人潜水器深海科学研究、调查勘探的综合作业能力。文章首先对我国首台7,000m级大深度载人潜水器"蛟龙号"及其作业工具进行了介绍,简述了国外同类型潜水器作业工具配备情况,然后在蛟龙号载人潜水器海试及应用的基础上,深入解析了我国大深度载人潜水器搭载作业工具技术现状,最后探讨了深海搭载作业工具发展趋势。     

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     

大坝深水检测作业载人潜水器载体框架设计方法研究

在国内外典型深海载人潜水器载体框架结构设计应用研究的基础上，结合大坝深水检测作业的工程应用需求，从设计原则、选材分析、设计载荷、安全系数和设计方案等方面，通过对比分析浅深度与深海载人潜水器载体框架的异同点，结合设计难点总结了大坝深水检测作业载人潜水器载体框架的设计思路与方法，并对两种载体框架设计方案的强度校核结果进行了比较分析，对载体框架进行设计优化。结论可为同类型、浅深度的水下检测作业装备载体框架设计提供参考。     

深水水下作业工具简易运输装置研究

为深水工作级水下机器人（Remote Operated Vehicle,ROV）设计配套的水下作业工具运输装置能向海底布放和回收ROV无法携带的样品、仪器及其他作业设备,从而为水下设备、水下装置和水下工具在海面与海底之间的升降运输提供手段。该深水水下作业工具简易运输装置主体主要采用框架结构,由输运模块、浮力调节模块和水下示位模块等3大模块组成,通过搭载不同体积的浮力材料和不同质量的负载执行不同深水设备在水下的运输任务。该装置安装有水下定位装置——声学应答器,能与母船和ROV 进行声学通信,通过声学信息告知其位置坐标,便于母船和ROV定位寻找。     

水下安全检测与作业型机器人控制系统

[目的]针对船体、大坝、水下钢结构等表面附着物的安全检测,以及附着物清除作业的要求,需要研制一款新型水下安全检测和作业型带缆遥控水下机器人(ROV)。此类ROV需针对不同作业任务更换机械手,实现抓取、切割的功能,从而保证去除结构物上的附着物。[方法]阐述水下安全检测和作业型机器人的整套系统组成及原理。该系统以Arduino单片机为控制面板信号采集工具、以水面监控系统开发工控机为平台,零浮力脐带缆以2对双绞线、1对电源线为信号电力传输线,水下控制系统以ARM嵌入式为主控单元。建立ROV动力学模型,设计ROV艏向控制的广义预测控制器。经过系统调试,进行水池试验和湖上试验。[结果]试验证明,该系统运行正常,整套控制系统的稳定性、可靠性、实时性均达到设计要求,满足水下安全检测及作业要求。[结论]该系统设计方案和控制算法对于其他水下机器人的控制系统研究均有借鉴意义。     

ROV在水下液飞线安装中的应用

液飞线是水下生产实施的重要一环,主要用于传递液压动力、以及各类化学药剂,是水下采油树的生命线。特别是深水油气田,水下生产设施较为复杂,液飞线更是被广泛应用。在浅水区域,液飞线安装可以依靠潜水员或者ROV(水下遥控机器人)完成,而在深水海域,ROV是安装液飞线的唯一选择。本文探讨了ROV安装液飞线的一般作业流程,以及可能用到专业ROV工具,以为类似海洋工程施工提供借鉴。     

水下机器人（ROV）系统

水下机器人（ROV）系统是一种新型水下探测工具,通过其配备双频识别声纳系统、光学黑白、彩色摄像系统对水下特定目标进行水下摄像,主要用于搜寻探测水下目标物（高于海底）,可利用ROV系统配备机械臂完成水下目标物的抓取或绳索绞断等,在潜水员不便下潜时替代潜水员下潜完成探测工作。     

大深度载人潜水器浮力块的结构设计

依据大深度载人潜水器浮力块的使用条件及主要技术性能指标,提出了浮力块的质量和质心坐标的计算方法、布置和分块原则、强度校核标准,并通过对浮力块密度测试和水压试验,测得了浮力块的主要物理性能参数。上述研究结果为浮力块的结构设计、编制我国大深度载人潜水器入级和建造规范中浮力块的结构设计、以及研制同类大深度水下载人/无人潜水器(HOV,ROV,AUV)提供了依据。     

深海载人潜水器推力器布置与容错性能

深海载人潜水器能够搭载科学家至深海海底开展精细化取样作业,已成为人类开展深海科学研究和资源勘探开发必不可少的工具。推力器是潜水器机动的主要执行机构,其合理的布置不仅关系潜器操纵性能也直接影响其故障时容错性能。本文首先系统梳理了现役国内外6台深海载人潜水器推力器的布置形式及其参与推力分配的运动模态,基于推力器布置方案分别比较分析了推力器故障情况下的容错控制方案并和优缺点。结果发现用矢量和可回转推力器代替固定推力器可以提高系统的容错控制能力,本文研究对于后续载人潜水器推力器布置和容错控制设计可提供参考借鉴。     

ROV在导管架检查中的应用与安全管理

海上石油平台安装后,需要定期对导管架水下检查,以确保人员和生命财产安全。ROV遥控潜水器类似于一种＂带缆的水下机器人＂。在超过空气潜水范围的水深处检查具有明显的安全、效率、成本优势。介绍了ROV的功能和优势,介绍了固定式平台之钢质导管架式平台特点。以某导管架为案例,详细介绍了ROV的操作步骤。并介绍了ROV作业中的风险...     

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。     

遥控潜水器载高压喷水清理作业

在北海海域进行的水下清理工作采用了各种方法。其大部分设备都是手持式的,清洗速度很低而且为了保证潜水员的安全必须十分细心。因此,使用遥控潜水器进行清理是很有吸引力的一个设想,但由于工具性能和水下可用功率的限制以及机械手不够灵活等原因,至今成效甚微。然而这类问题现正在解决之中。     

水下沉船精确定位系统的研制

为提高水下沉船定位的精确性,使得海上沉船的搜救工作能够更顺利的进行,本文研究沉船定位相关的系统问题。本研究采取超短基线定位系统,并对其相关系统的部件和功能进行阐述,重点研究机器人(ROV)和超短基线系统的关联系统,分析沉船信息采集系统、数据传输处理系统、数据校正系统等。最后推导出整个系统的定位精度。研究结果表明,该定位系统不仅能够提高水下沉船定位的精确性,同时也能够降低潜水员水下作业危险性以及提高沉船搜救成功率,更为水下沉船定位的研究提供理论指导和一定参考价值。     

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、船体观察、船底检测等作业。     

“蛟龙号”机械手水下作业的交互仿真设计

针对载人潜水器水下作业机械手操作人员的培训中存在培训成本高、安全风险大的问题,以我国第一台载人深潜器"蛟龙号"为仿真原型建立三维物理模型。采用D-H方法建立搭载机械手的运动学模型,并求出正、逆运动学解;利用VC++及OpenGL图形库搭建机械手运动学算法的验证与解算平台;基于虚拟现实技术、碰撞检测技术以及三维交互技术,调用运动学解算接口,实现机械手水下作业过程的交互仿真开发。     

美俄水下载人探测作业装备发展

对美、俄两国开展水下探测作业的载人装备进行了梳理。按载人潜水器、特种潜艇、深海工作站分类,介绍了它们的发展历程、完成的任务和取得的成绩,还分析了美、俄两国水下载人探测作业装备的技术特点和功能的互补性。在此基础上总结它们对我国水下载人探测作业装备发展的启示。     

小型观察型载人潜水器技术现状

介绍了国外小型观察型载人潜水器的发展现状,该型潜水器主要适用于海底观光、摄像和海底采样等,可以根据客户需要搭载机械手或其他采样工具,总结了该类潜水器的关键技术和发展趋势,结合国内的发展情况,简单展望了小型观察型潜水器在国内的发展前景。     

基于蠕变特性的耐压球壳多目标优化

本文针对载人潜器耐压球壳,在考虑了观察窗蠕变效应的基础上,设计了参数化计算流程,进行了设计变量的灵敏度分析,采用径向基神经网络建立了近似模型。进一步以临界应力、临界压力为约束,以球壳质量、主侧观察窗蠕变位移为目标,建立了多目标优化模型,采用第二代非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行了求解。结果表明:在耐压壳体质量增加幅度不大的情况下,观察窗蠕变变形优化效果明显,大大提高了载人潜水器的安全性,为载人潜水器耐压球壳设计提供了参考。     

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、