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船舶力学 2023年第4期27卷 590-597页

作者：陈鹏夏㛃赵敏葛彤蔡新钢中国船舶科学研究中心江苏无锡214082 上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学高新船舶与深海开发装备协调创新中心上海200240 深海技术科学太湖实验室江苏无锡214082 深海载人装备国家重点实验室江苏无锡214082

本文基于有限元方法,采用总体桁架梁单元模型和缆索单元联合的分析方法,对某型全海深arv起吊工况下框架结构强度、稳定性和刚度进行分析,并依据规范进行校核和优化,最后进行框架极限承载试验验证。结果表明:框架经受了极限承载试验的考... 详细信息

本文基于有限元方法,采用总体桁架梁单元模型和缆索单元联合的分析方法,对某型全海深arv起吊工况下框架结构强度、稳定性和刚度进行分析,并依据规范进行校核和优化,最后进行框架极限承载试验验证。结果表明:框架经受了极限承载试验的考核,框架设计合理;试验结果与计算结果接近,说明本文建立的框架结构计算分析方法,可为全海深arv框架的结构计算和优化设计提供参考。

关键词：全海深arv 框架有限元结构分析承载试验

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全海深arv抛载系统研发及深海试验

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海洋工程 2023年第1期41卷 82-92页

作者：王鹏尤云祥庄广胶赵敏上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

抛载系统是水下机器人安全工作的核心关键部分。以“思源号”全海深arv(自治缆控水下机器人)为研究对象,开展arv作业过程中压载水下释放问题研究。通过在arv底盘下侧布置下潜抛载模块,上艇体两侧对称布置上浮抛载模块,设计了一套基于电... 详细信息

抛载系统是水下机器人安全工作的核心关键部分。以“思源号”全海深arv(自治缆控水下机器人)为研究对象,开展arv作业过程中压载水下释放问题研究。通过在arv底盘下侧布置下潜抛载模块,上艇体两侧对称布置上浮抛载模块,设计了一套基于电磁驱动的超高压水下抛载系统。利用Maxwell 2D电磁场有限元分析软件对非接触式电磁铁作了静磁场数值分析,得到电磁铁的磁力线与磁通密度分布图,验证了抛载电磁铁可以满足压载吸附和抛弃的功能。设计了一种非磁性钛合金隔离片,用于消除电磁铁断电后存在的吸附效应,解决了抛载失败的问题。开展了电磁吸力测试、可靠性试验、超高压试验以及深海试验,试验结果验证了所设计的全海深arv抛载系统能够在深海环境下实现水下释放压载,为全海深arv实现上浮下潜和水下浮态控制提供重要保障。

关键词：全海深arv 抛载系统电磁驱动非接触数值分析深海试验

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全海深arv回收控制系统研究与设计

全海深ARV回收控制系统研究与设计

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作者：汪义上海海洋大学

学位级别：硕士

十九大报告中明确要求“坚持陆海统筹,加快建设海洋强国”。同时随着我国经济快速发展和对外开放不断扩大,国家战略利益和战略空间不断向海洋拓展和延伸,海洋事业的发展关乎国家兴衰安危与民族生存发展。上海海洋大学深渊科学与技术研... 详细信息

十九大报告中明确要求“坚持陆海统筹,加快建设海洋强国”。同时随着我国经济快速发展和对外开放不断扩大,国家战略利益和战略空间不断向海洋拓展和延伸,海洋事业的发展关乎国家兴衰安危与民族生存发展。上海海洋大学深渊科学与技术研究中心研制的“彩虹鱼”号全海深复合型无人潜水器(Autonomous Remotely Vehicle,arv),突破了大深度无人潜水器多项关键技术,采用电池为动力,单体结构,兼具遥控无人潜水器(Remote Operated Vehicle,ROV)或自主式水下潜水器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)的工作模式,通过微细光纤与水面进行实时通信,使我国具备研制全海深复合型arv的能力。arv在大深度海底工作,由于作业、水流等因素会使其偏离预先布放点,浮出水面后的arv可能远离出发地点,若作业海域海况较差,回收过程更会增加一定的风险甚至于丢失。arv集成很多昂贵测量与探测仪器、存储大量宝贵数据,其安全、高效回收一直备受重视。本论文针对全海深arv海试作业后回收问题,以“彩虹鱼”号全海深arv为对象,围绕以提高arv回收效率为目的,研究并设计了一套全海深arv回收控制系统,主要完成了以下几方面的工作:(1)全海深arv回收控制系统总体方案设计针对arv采用无动力上浮下潜和全海深的工作特点,结合arv在深海海底所承受的巨大压力,提出了一种利用玻璃浮球作为arv回收控制系统耐压控制舱的构型方案;综合考虑微细光缆在海面风浪、洋流和母船运动的作用下容易发生通信中断,甚至于光纤折断的情况,首次提出了以北斗通信为arv水面定位及回收控制核心的设计方案。(2)全海深arv回收控制系统关键技术研究控制系统采用了结构化和模块化的设计思想,分为若干个功能不同的模块,各自封装了相应的算法。其中以各功能模块为智能节点,基于CAN总线形成网络化控制系统,由主控模块进行调度和管理。综合采用了集中管理和分散控制的控制方法,增强了系统的可移植性和兼容性。基于所研制的“彩虹鱼”号全深海arv装置,进行了arv回收控制系统的研究与设计,并根据微细光纤的通信状况和试验时海况制定了三种可选回收控制方案,即采用船员下水回收、利用光纤通信控制潜器回收和利用北斗通信完成自主回收,从而确保在海试过程中可以根据实际情况制定最优的回收策略。(3)全海深arv回收控制系统控制算法研究运动控制单元采用了PID控制算法进行设计,根据arv的结构和运动特征对其运动规律进行了研究,采用双闭环控制arv的航线和航向角,既确保了航向角能够自动调整指向母船位置,又能通过控制推进器来缩小航线路径偏移量,减小了海流对arv运动路径的干扰。(4)全海深arv回收控制系统关键技术验证最后,通过海试实验验证了本文所设计的全海深arv回收控制系统的有效性和可靠性。

关键词：全海深arv 北斗通信控制策略光纤通信

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基于UNITY3D的水下机器人视景仿真方法

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计算机科学 2021年第S1期48卷 281-284页

作者：程宇刘铁军唐元贵王健姜志斌祁胜中国科学院沈阳自动化研究所沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院沈阳110169

水下机器人的视景仿真在整个机器人的研制中占有非常重要的地位。一方面应用在水下机器人航行时,进行实时监控,显示机器人的姿态信息。结合海底信息,为操作员的操控提供了重要的辅助信息;另一方面也应用在测试阶段的仿真航行,它可以反... 详细信息

水下机器人的视景仿真在整个机器人的研制中占有非常重要的地位。一方面应用在水下机器人航行时,进行实时监控,显示机器人的姿态信息。结合海底信息,为操作员的操控提供了重要的辅助信息;另一方面也应用在测试阶段的仿真航行,它可以反馈海底的障碍信息,提供高程深度数据。本文针对水下机器人视景仿真的需要,设计了水下机器人的视景仿真方法,利用UNITY3D技术进行开发,根据实际地图数据建立海底场景,显示水下机器人在水下航行的姿态,提高了海景的渲染效果和真实程度。本方法已经实际应用于"十三五"国家重点研发计划全海深水下机器人"海斗一号"中和国家重点研发计划全海深AUV中,在论证,测试,实用等各个阶段中,该方法都具有重要意义,为水下机器人的进一步研究提供了有力支撑。

关键词：全海深arv 水下机器人 UNITY3D 视景仿真

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