水下拖曳航行器水动力和拖缆姿态仿真分析

水下拖曳航行器是被广泛应用的水下监测平台。为掌握水下拖曳航行器的水动力及其拖揽姿态,文章通过CFD仿真分析计算其零攻角下的阻力系数,并通过多刚体-球铰模型建立其运动数学模型,分析不同航速下拖曳系统的总拉力、拖缆长度和航行器位置等的参数变化。研究结果表明:随着船舶航速的变化,拖曳系统各项参数变化的差别很大;在200m深度时,6kn航速相比4kn航速的总拉力增加73%,而所需的拖缆长度仅增加1%。该数学模型可对不同航速下的水下拖曳系统的总拉力和拖缆姿态等做出预测,为拖曳系统设计提供技术支撑。

全姿态水下移动平台模式切换姿态控制研究

为了适应复杂海洋环境中多样性的观探测任务需求,本文提出了一种融合Argo浮标、水下滑翔机(Glider)和自治式水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV) 3种工作模式的全姿态水下移动平台(All-attitude Multimode Underwater Vehicle,AMUV)。首先,基于3种水下移动平台的工作原理,建立了AMUV的六自由度动力学模型;然后,针对动力学模型中的非线性耦合特性及模式切换过程中的驱动位形变化等问题,基于比例、积分、微分控制器(Proportional Integral Derivative,PID)与模糊控制概念,设计了不依赖于数学模型的自适应模糊PID姿态控制器,实现了AMUV多模式切换过程中的姿态控制;最后,开展多模式切换控制仿真实验,将自适应模糊PID控制器与传统PID控制器仿真结果进行对比,并设计了全模式任务工况,仿真结果表明,本文提出的控制器能够精确和稳定地控制AMUV进行多种工作模式的相互切换。

海上风电全自动水下打桩技术研究

本文利用水下机器人搭载高精度光纤姿态仪、3D声纳、水下摄像仪等设备,并利用声纳采集点云数据分析风电单桩基础的倾斜度和高程控制,与传统的光学测量结果对比,结果显示其精度可达到0.5‰,高程控制厘米级别。在数据解算过程中分析影响误差的主要来源,并重点讨论了光纤姿态仪对精度的影响,提出相关的处理手段,最终达到提高精度的目的。

Design of deep-water omnidirectional spirit level

Attitude adjustment is a key link in the installation process of underwater facilities in deep water.To solve this problem,an omnidirectional spirit level for deep water was developed.The sealing principle of the spirit level and the principle of deep-water pressure resistance are analyzed,and the threaded connection strength is checked.The mechanical simulation verifies that the spirit level can withstand the pressure of 2000 m water depth,and the water pressure test is carried out for 30 min in a 20 MPa hyperbaric chamber.After the experiment is completed,the appearance of the spirit level is intact and there is no leakage.The experiment results show that the deep-water omnidirectional spirit level can be used in the deep sea within 2000 m.