单点系泊潜标系统动力学建模与姿态分析

通过对单点系泊潜标进行动力学分析,利用集中质量法建立系统的动力学模型,编制Matlab仿真程序,通过数值模拟获取不同海流条件下,分析潜标系统的姿态。文中将一个典型潜标系统的浮球、锚链、重力锚等部件,利用集中质量法简化为节点,通过模拟真实环境中的海流流速在垂直方向的分布,设计1～5 m/s的流速剖面分布。将节点的物理参数和海流参数代入仿真程序中,得到各节点的姿态、节点间张力以及重力锚与海底摩擦力等数据。分析仿真结果,海流流速与节点的偏降、节点间的张力以及重力锚与海底的摩擦力成正比,仿真结果与实际情况相符。文中设计的建模方法和仿真程序可以为单点系泊潜标的总体设计、姿态估算、锚系配置提供工程参考。

海洋移动平台岸基监控软件设计

针对海洋移动平台的特点和需求,利用GEPlugin Java Script API、卫星通信、数据库等技术集成,完成海洋移动平台岸基监控软件的设计与实现。该软件实现了针对不同平台的卫星通讯、定位跟踪与航迹显示、轨迹规划、数据报表与数据库管理等功能,并进行了实验室测试。文中的研究对岸基监控系统的总体设计和软件编具有一定的指导意义。

波浪动力滑翔机海洋环境监测系统

波浪动力滑翔机将海洋波浪起伏转化为前向推进运动,同时,利用太阳能系统为电气设备提供驱动电源,可以实现长时间、远距离的走航测量,具有定点虚拟锚泊和路径自动跟踪的功能。首先分析了波浪动力滑翔机在海洋环境监测中的必要性以及当前国外技术发展现状;随后,从波浪动力滑翔机工作过程解析入手,分析了其结构组成和运动机理,给出了成功设计的关键和要领,并近似确定了第三代波浪动力滑翔机的基本物理参数;最后,总结了第二代波浪动力滑翔机的性能指标,以及其在海洋环境监测中的广泛应用。

基于多传感器的波浪能滑翔器导航策略研究

以LPC2478为核心的嵌入式控制系统通过对多路传感器的数据采集,实现了波浪能滑翔器在海洋中的自主巡航监测环境。基于高斯大地线算法,计算出当前位置与预设位置的大地线距离和航向角偏差值;同时基于PID控制算法,计算出尾舵系统需要偏转的角度。2种算法构成了导航策略的算法体系,实现了波浪能滑翔器的视向跟踪和虚拟锚泊。同时,为保证导航信息的精准度,增加2组传感器:波高仪和流速仪,作为辅助导航传感器,从而建构了一个完整的控制波浪能滑翔器自主运行的导航系统结,在实际海洋试验中,取得了良好效果。

波浪动力滑翔机岸基监控系统

波浪动力滑翔机是一款新型海洋环境观测平台,具有大尺度长时序海洋环境观测能力。利用C#.net开发环境,并结合GPS北斗双模技术和Google Earth COM API为波浪动力滑翔机开发了导航定位岸基监控应用程序,该程序主要包含卫星定位与数据传输、矢量地图的轨迹显示和路径设定、环境监测数据的分类存储与管理、平台运行状态可视化查询等功能。利用该岸基监控程序可实现在岸站对波浪动力滑翔机及其搭载的仪器进行全时段的可视化监视与控制,并完成对监测环境数据的接收、分类存储和可视化展示等操作。

小型长航程AUV续航力分析

小型长航程自主水下航行器(LRAUV)是针对当前海洋长时序大范围巡航监测的要求而开发的一种新型自主水下航行器(AUV)。文中以能耗分析作为研究基础,在有限的能源携带前提下分别研究不同航行模式下小型LRAUV的最大航行距离,分析航行速度、下潜及上浮运动、电子设备能耗、通信频率等对有效航程的影响,结合理论分析、仿真计算及试验等手段得到不同航行模式下小型LRAUV的最大航行距离,同时得到提高小型LRAUV有效航程的理论方法。研究结果表明,60kg级小型AUV可实现最大2554km的理论航程,航速对航程的影响最大,低速推进是实现长航程推进的先决条件,其次减少下潜及上浮的次数,适当降低通信频率均可提高小型LRAUV有效航程。

微型缆控水下观测机器人推进动力分析

文中针对一款配置4个螺旋桨且五自由度运动可控的微型缆控水下观测机器人进行了推进动力性能分析,采用流体力学方法计算了螺旋桨推力和扭矩,以及机器人的总体运动阻力和运动效率等关键动力参数。该水下机器人利用水平配置的螺旋桨推进器可实现前后移动和横向转弯,利用两个V型配置螺旋桨推进器可完成垂向、横向和横滚运动。文章首先对单个螺旋桨转速分别为3 000 rpm,4 000 rpm,5 000 rpm时进行了水动力学分析,计算了不同转速下对应的前向推力和阻力扭矩,拟合了转速-推力和转速-扭矩曲线;其次,对水下机器人整体模型在前向、横向和垂向三个方向上进行了水动力学计算,分析了机器人的整体运动阻力,拟合了机器人的速度-阻力曲线;然后,对应比较螺旋桨的转速-推力曲线和机器人的速度-阻力曲线,大致得出不同螺旋桨转速下机器人的推进速度,明确螺旋桨转速与机器人运动速度的对应关系,为螺旋桨水动力分析确定入口速度;最终,根据螺旋桨入口速度,重新计算螺旋桨水动力,绘制了转速-推力和转速-扭矩曲线,并确定机器人的推进效率,得出了螺旋桨转动和水下机器人整体运动的关键动力参数。

水下滑翔器运动控制与自主导航策略

水下滑翔器嵌入式控制系统采用Philips公司的LPC2478为主控芯片,搭载多路高精度传感器以及伺服执行系统。通过对水下滑翔器的结构分析,构建出水下滑翔器的动力学模型,采用神经网络PID控制算法调节动力学模型中的俯仰角和横滚角,实现水下滑翔器在水下运行时的姿态调节与航迹控制。引入高斯大地线算法,分析处理经纬度坐标与航向角数据,计算得到水下滑翔器的航行距离与航向角偏差数据,从而控制伺服系统实现导航控制。同时,鉴于水面环境与水下环境的差异,为提高水下滑翔器的导航精度,引入水下航位推算算法,推算出水下滑翔器在水下的航向与姿态角,提高其在水下运行的精确度。

波浪能滑翔器走航式波浪要素测量试验分析

海洋中的海水波动作为海洋中一种重要的运动形式,关乎海洋工程建设、航海安全以及海洋能的利用等,因此波浪要素的测量成为海洋科学研究的重要对象之一。针对传统手段在波浪要素定点测量上存在的测点单一、操作复杂、成本较高等问题,提出一种使用无人自主移动平台波浪能滑翔器挂载测波传感器进行走航式波浪要素测量的方案,并与SBF7-1型测波浮标在同一海域进行比测试验。经过试验数据的对比分析,验证了波浪能滑翔器走航式波浪要素测量方案的可行性及存在的不足,为后期优化波浪能滑翔器走航式波浪要素测量方案,实现波浪要素的精准测量奠定了基础。

拖曳声源深度起伏对深海会聚区声传播损失测量的影响

深海会聚区声传播损失测量是海洋声学调查中的重要项目之一。拖曳声源深度起伏对深海会聚区声传播损失的准确测量具有直接影响。基于Argo资料和RAM声传播计算程序,对不同声源深度起伏幅度下的会聚区声传播损失进行了计算。结果表明:不同声源初始布放深度下,拖曳声源深度起伏对声传播损失测量具有相似的影响规律;与海底反射区和声影区相比,会聚区范围内的声传播损失对拖曳声源深度起伏不敏感;水平距离30 km以内的声传播损失受拖曳声源深度起伏的影响较大,即使在较低频率和较小深度起伏幅度时也会出现较大误差。

爆炸声源投放间隔对会聚区声传播损失测量的影响

会聚区声传播损失测量是水声调查的重要内容。爆炸声源投放间隔对会聚区声传播损失结构的刻画具有直接影响。基于Argo资料、与距离有关声学模型(Range-dependent Acoustic Model, RAM)和实验数据,对不同投放间隔下获得的会聚区声传播损失进行了比较。结果表明,在不同声源深度和频率下,0.5 km的投放间隔能够很好地刻画出会聚区声场结构的精细特征;1 km的投放间隔基本满足对会聚区结构精细测量的要求;2 km的投放间隔能够测量到会聚区的大致结构,但可能出现对会聚区峰值结构的漏测或欠精确的会聚区增益。考虑到实际条件难以支持全测线0.5 km的投放间隔,建议对会聚区精细测量时,在可知会聚区范围的海域使用在会聚区0.5 km的投放间隔、在影区1 km的投放间隔;在未知海域使用全测线1 km的投放间隔;对了解会聚区大致结构的调查,使用2 km的投放间隔。

波浪滑翔器测波技术研究

当前波浪观测主要采用波浪浮标进行定点观测,利用波浪滑翔器等新型海洋移动观测平台进行走航式波浪观测的研究较少。针对此,文章利用"蓝鲸"波浪滑翔器开展波浪滑翔器的测波可行性、测波方法及测波能力研究。介绍了波浪滑翔器的结构组成、工作原理和测波实现方法,在分析波浪滑翔器和波浪浮标不同测波原理的基础上设置对比试验。基于试验结果分析了波浪滑翔器和波浪浮标关于波高、波周期、波数及波向等波浪特征数据的差值和相关性,解析差值存在机理并提出消除差值和修正波浪滑翔器观测数据的理论依据。分析可知,波浪滑翔器和波浪浮标相比,波浪数据重合度较高,差值较小,相关性极高,平均相关系数达到0.9以上,数据质量可信度高,验证了波浪滑翔器测波数据的准确性,证明了波浪滑翔器用于波浪观测的可行性。

利用Fluent仿真分析波浪滑翔器的水动力性能

针对波浪滑翔器前向速度与垂向牵引速度之间的关系进行了仿真研究,分析了在不同牵引速度下波浪滑翔器所受的前向力和前进速度并给出了具体的关系曲线。通过Fluent仿真软件进行编译,使滑翔器翼板绕转轴在0°~90°范围内运动,得到翼板在不同波浪流下的转矩系数CM进而得到转矩M,将转矩M与弹簧相对于转轴产生的力矩相比较,得到翼板平衡时的升角,然后对翼板进行受力分析,计算出翼板所受前向力以及前向速度。仿真结果显示,垂向牵引速度越大,设备所受前向力和前进速度越大。

基于OBE理念的《安全人机工程学》课程建设研究

在工程教育专业认证和新工科建设背景下,基于安全工程专业人才培养目标,结合《安全人机工程学》课程建设需求,重点培养学生掌握安全人机工程学的理论和方法,在工程实践中能够发现安全人机工程学问题、能够运用专业的方法进行深入分析、能够开展岗位、环境等场所的设计,从而解决安全人机工程学问题。为了实现课程目标,亟需补充课程实践部分内容,因此,将该课程增加了课程外文教材,重新设置了教学内容,增加了网络教学手段,通过课程实践,学生提高了本课程的学习兴趣,增强了解决安全人机工程学复杂安全工程问题的能力,同时拓展了国际视野。

食品防腐栅栏技术在肉制品生产中的应用

1食品防腐的基本概念 无论是植物性食品、动物性食品或人造食品,它们都会在原料、配料、加工、包装、贮存、销售、消费的过程中以一定的速度和方式丧失其原有品质.造成食品丧失固有品质的原因,包括物理、化学、酶及微生物4个方面.前3个方面造成的品质丧失一般较小,最重要的是由微生物引起的食品腐烂变质.它不仅丧失食品的营养价值,而且人食用后还可能引起食物中毒.

“蓝鲸”号波浪能滑翔器

波浪能滑翔器是一型利用波浪能作为主驱动力、采用太阳能发电的自主航行无人水面船,波浪滑翔器由水面船和水下滑翔机组成,可以利用海洋波浪和太阳能源,实现续航能力大尺度、长时序海洋环境参数连续走航测量,具有卫星实时通信、定点锚泊、路径自动跟踪等功能。测量参数包括海气界面风、温、湿、气压等参数,海水表层温度、盐度、声场、流场,也可为水下设备提供定位和通讯中继服务,尤其在极端恶劣海况下仍具备观测能力,可为海洋气象水文数据的观测提供强有力的平台支撑。