自主水下机器人布放回收技术综述

对水下机器人布放回收这一领域的研究进行了综述并对未来研究进行了展望。首先分析了水下机器人布放回收的不同方式,主要可分为水面有人舰船、水面无人船、潜艇以及大型水下机器人布放回收方式。接着举出不同回收方式的国内外例证并对其优缺点进行总结。随后探讨和分析了实现布放回收所需的关键技术,包括自主对接技术、定位引导技术、锁紧定位技术及对接回收策略,并对技术现状及装备进行举例分析。最后对水下机器人布放回收的研究方向和重点进行了展望。综述表明,水下机器人布放回收的结构和所需关键技术还需持续研究,特别需要关注的是随着布放回收技术研究的不断深入,未来水下机器人布放回收系统将向自主化、无人化、通用化发展。

深海采矿装备布放回收过程中脐带缆动力学响应特性研究

基于时域耦合分析法,建立了母船-深海采矿装备-脐带缆三维非线性水动力学模型,并对布放及回收过程中脐带缆的水动力响应特性进行了数值计算与分析。结果表明,4级海况时,深海采矿装备(水中重10 t)可以在速度0.8 m/s条件下安全布放和回收;在波浪和海流共同作用下,深海采矿装备在布放开始阶段和回收结束阶段都有强烈的振荡和摆幅,可安装防摇止荡装置来降低振荡和摆动。

国外载人潜水器布放回收模式发展研究

安全可靠地布放回收载人潜水器是其海上运维保障和完成使命任务的基石,本文梳理了国外载人潜水器的海上布放与回收模式,对其作业模式进行了分类,通过分析各类载人潜水器布放回收模式的应用对象和应用场景,总结了各模式的主要技术特点,以期为我国载人潜水器的发展和深远海保障的建设提供参考。

海底管道防护垫水下自动布放装置框架结构有限元分析研究

海床受洋流、潮汐和波浪的冲击,带来淤泥、沙子和砾石,改变了海底地貌和管道周围海床的形态。这些变化和沉积物对海底管缆造成了损坏。为减少这些损害,常放置新型高分子复合保护垫来覆盖水下管缆等结构。本研究提出了一种新型的水下布放装置,对其进行了全系统设计、系统开发和测试,旨在解决现有维修方式成本高、效率低、经济效益差的问题。本文使用NX Nastran求解器对模型进行静态分析,再用Femap软件对布放装置框架结构计算结果进行后处理,分析研究了水下作业和水面布放两种工况。结果表明,该布放装置符合结构设计要求,同时也为优化装置结构提供了重要数据。

基于折纸机构的无人机布放回收装置研究

针对机-艇协同中无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)自主布放回收问题,本文研究了一种基于折纸机构的无人机布放回收装置,并针对该装置中可展折叠降落平台,设计两种折纸方案,通过对其平面模型进行自由度计算、可动性分析及运动路径分析,验证了方案的可行性。同时,为避免发生碰撞,将折纸方案转化为三维模型,并调整节点、转动轴的布置及板件之间的偏移,从而完成可展折叠降落平台设计。

基于KMeans的铁路电务设备布放辅助设计软件研究

为解决铁路电务设备布放设计带来的聚类问题,基于KMeans算法,提出了BiKMeans_SC算法,实现了聚类数未知且带有规模限制的自动聚类,通过仿真实验证明该算法的可用性。基于BiKMeans_SC算法开发了铁路电务设备布放辅助设计软件,根据平面位置完成对电务设备的聚类处理,利用A*算法完成电务设备线缆的路径自动规划,实现了电务设备线缆连接图和线缆工程量的自动生成。实验证明,相对于传统的手动设计手段,该软件自动化水平高,计算过程有可靠依据且结果精确,有利于提高铁路电务设备布放的设计质量,控制建设投资成本,更好地服务铁路工程建设。

浅海动态环境下蛙人探测声呐布放深度优化技术

蛙人探测声呐的探测性能及作用距离不仅与目标海区的声速剖面和自身性能参数有关,还与其布放深度有关,其布放深度的选择对于水下目标探测具有重要意义。以射线跟踪理论为基础,建立了基于探测概率感知的声呐性能评估模型;提出了一种声呐布放深度自适应优化算法,该算法以不同准则进行两次筛选优化后可得到声呐最佳布放深度。仿真结果表明:在不同水文情况下,所提优化算法可以有效选择最优布放深度,进而提高声呐对目标的探测性能。

深海采矿车布放回收中脐带缆轴向张力响应特性研究

在深海采矿车布放回收中,准确预报脐带缆在底部自由悬垂边界条件和顶部波浪载荷随机激励等共同影响下的动力响应是关键点之一。基于三维势流理论与集中质量法,结合水面支持船运动和海流联合激励,对深海布放回收中脐带缆的顶端张力等力学特性进行研究。结果表明:在布放回收过程中,轴向张力在结构载荷中占主要成分;由波浪引起的轴向张力极值与均值差距最大可达到54%;轴向张力的频谱存在双谱峰,分别为0.14 Hz的主峰和0.10 Hz的次峰;当浪向角为180°时,轴向张力处于峰谷。

基于USV的AUV布放回收系统设计与实现

为了解决目前布放回收自主水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)自动化水平低、工作效率低、危险性高等问题,研制了一款基于无人水面船(unmanned surface vessel,USV)的AUV自主布放回收系统。首先,通过分析国内外常用AUV布放回收方式和布放回收系统,设计了AUV布放回收系统,并对其工作原理进行分析;其次,分别从力学分析、数值仿真等角度研究了布放回收系统的动力学、静力学及接触碰撞问题;最后,搭建了系统原理样机并进行了陆上实验和湖上实验,通过实验验证了所设计的布放回收系统稳定可靠、操作简单、通用性好,可以有效提高AUV自主布放回收的效率。所设计的基于USV的AUV布放回收系统具有良好的应用前景。

基于多体动力学的海底管线终端布放过程分析

为了充分了解海底管线终端(Pipeline end termination,PLET)布放动态过程,提高安装质量,本文基于多体动力学方法对PLET布放过程进行研究,采用经验公式确定各结构物上的水动力,建立了布放过程动力学仿真模型,通过开展PLET动态过程响应分析,得到流速、水深、PLET尺寸对缆索伸长、PLET落点偏移以及缆索顶端受力等的影响规律,研究结果可为提高PLET安装质量提供一定的理论支撑。

深海采矿船矿物输送设备布放回收系统总体设计

该文基于主流深海采矿作业模式,提出矿物输送设备布放回收系统总体规划方法,重点针对大钩载荷、管柱张紧力、输送管存放方式、输送管转运方式、扬矿泵和中继站转运方式等关键点开展论证分析,确定系统主要技术参数,规划塔架平台、月池、堆场等区域布置,形成一套适用于目标船的矿物输送设备布放回收系统总体设计方案,该方案可作为深海采矿船船型开发的设计基础。

深海采矿船水下设备布放回收工艺

综合考虑复杂的海洋环境和水下设备形式,深入分析深海采矿作业中水下设备布放回收的技术难点和作业效率,开展布放回收系统中的集矿车、中继仓、提升泵和扬矿管等水下设备的配置和布局设计,形成深海采矿船水下设备布放回收工艺。研究结果可为深海采矿船水下设备布放回收系统的设计制造提供参考,为深海采矿船工程应用提供技术支撑。

分流扬声器用于封闭空间降噪的布放研究

分流扬声器将入射声能转化成电能进行储存和耗散,可作为一种共振吸声体.对界面刚性的长方体封闭空间建立解析模型,分析在顶面布放分流扬声器时布放方式对空间内低频噪声的控制效果.数值仿真表明:在封闭空间本征频率附近,布放分流扬声器可有效降低空间内的平均声压级;当分流扬声器数目有限时,布放在初始声压级大的区域能产生更好的降噪效果;长方体顶角是所有模态响应较大的位置,因此是宽带降噪时布放分流扬声器的较优选择.地面铺设吸声材料后,封闭空间内平均声压级整体降低,但上述分流扬声器布放方式的影响规律依然存在.最后,实验验证了数值仿真结果 .

防浪桩布放方案对波浪力影响的数值分析

针对某海工项目施工中支护钢板桩遭遇涌浪波浪力发生严重倾斜的问题,拟采用现场钢板桩排成直立防浪桩墙,分析不同的防浪桩布放方案对减小支护桩波浪力的影响,基于黏性数值模拟的CFD方法建立三维数值波浪水槽,采用SST k-ω湍流模式和VOF方法捕捉自由面,模拟涌浪在支护钢板桩和防浪钢板桩中的传播。在不同浪向角和不同防浪桩布放方案下,计算3根指定支护钢板桩所受的波浪力;分析这些波浪力的变化,从而优化出防浪钢板桩的布放方案。

一种布放回收防摇摆机构的设计与应用

为满足无人水下潜航体UUV海上的安全收放要求,在布放回收吊具的基础上设计了一种防摇摆机构。该机构能有效地减少布放回收过程中UUV潜航体的摇摆幅度,对潜航体进行防碰、减摇等保护,经工程现场验证,该机构能满足不同海况下对UUV的安全布放回收。

多制式室内分布系统智能布放方法研究

为提高建筑室内边缘区域信号场强,解决系统布放过程中的信号相互干扰问题,文章以某多制式室内分布系统为例,开展智能布放方法研究。为满足室内分布系统的布放需求,文章计算多制式室内分布系统布放干扰,并利用多目标优化算法中的Keenan-Motley模型,建立针对分布系统的室内传播模型,进行系统智能布放点规划设计。实验结果证明:文章设计方法应用效果良好,可以提高建筑室内边缘区域信号场强,同时提高室内边缘区域业务下载速率。

小型自动布放水下滑翔机概念方案及应用展望

针对水下滑翔机制造成本高、使用不方便,难以在军/民用市场上规模化推广的问题,该文提出小型自动布放水下滑翔机概念及10 kg级自动布放水下滑翔机样机的技术指标和方案设计,描述了小型自动布放水下滑翔机集群的主要应用场景,展示了其对海洋观/探测和信息化领域的深远影响,最后分析了相关的关键技术难题,并提出解决思路。

基于动态布放的潜标锚系浮力配置优化研究

通过使用MATLAB仿真计算方法,研究了潜标锚系浮力配置方案对于动态布放过程力学性能的影响。文中列举了4种锚系浮力配置方案,运用集中质量法建立了4种锚系的弹簧-质量节点模型,通过编写MATLAB仿真程序,模拟了4种锚系的布放运动过程。通过对布放运动过程中的锚系姿态轨迹、垂向运动、水平运动、海床基着底过程和缆段张力变化等指标进行对比,得出4种锚系各自布放力学性能指标上的优劣。仿真结果表明:将多个浮球集成为单个大浮力节点的方案缩短了锚系整体长度,有利于锚系在水中维持垂直度,但降低了锚系抗漂移能力;将浮力节点分散布置在各非浮力结构节点上方,可以降低连接缆段上的张力极值,但会使张力变化幅值增大。基于仿真结果,建议潜标锚系浮力配置优化的设计思路为:集中小浮球为紧凑浮力节点,适当加长上部浮力节点与下部非浮力节点之间的距离,浮力节点分散布置和适量减少上部的浮力节点数量。

深海滑翔机水下气动布放技术研究

水下滑翔机作为一种新型自航式海洋观测平台,因具有隐蔽性高、续航能力强、低功耗、水下工作范围大、制造成本低等特点,成为海洋环境监测、海洋资源探测、海底地貌测量及水下情报搜集等海洋科学研究与军事作战的理想工具。该文综述了水下滑翔机国内外研究概况,针对课题组所研制深海滑翔机水下布放特点,提出了一种基于高压气动控制技术的深海滑翔机水下布放模式。介绍了深海滑翔机水下气动布放系统结构组成、功能、工作原理,在此基础上,重点对深海滑翔机水下布放性能开展仿真研究,分析了其水下布放关键性能与参数变化规律。