绞吸式挖泥船柔性自浮式水下潜管的应用与改进

水下潜管是绞吸式挖泥船的配套机具,它既可以避免浮筒管线在水上作业碍航的影响,且抗风作用也十分显著。根据我国的实际需要,水利水电十三局从荷兰IHC公司引进了柔性自浮式潜管设备,并针对设计中存在的问题进行了改进与配套,即:(1)改进球形接头横向支座结构;(2)设备尾端增加浮体工作平台;(3)在尾部增设自制手动闸板阀和放水管段;(4)用角度弯管代替球形接头;(5)加接弯管等。经过改进后,潜管设备更具有实用性,开发挥了设备的性能和潜力。

绞吸式挖泥船水下潜管技术的应用

水下潜管是港口航道挖泥船疏浚施工中水上疏浚配套技术,以解决在航道通航条件下绞吸式挖泥船隔江取土,并通过排泥管线和水下潜管进行吹填施工,从而满足挖泥船施工而不影响航道通航的要求。本文结合施工案例就潜管长度计算、潜管下沉与上浮方法、防淤埋措施等方面进行了论述。

水下无人潜航器内部磁场有限元仿真建模及其分布特性

针对水下无人潜航器(UUV)磁场分布特性的研究需求,利用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics对UUV的磁场分布进行建模和仿真。分析UUV内部磁场来源及分布情况;对比分析磁偶极子理论计算与COMSOL磁场建模仿真,探讨利用COMSOL软件模拟方法开展磁场建模的可行性;运用COMSOL仿真软件,构建UUV几何模型,求解分析UUV平台干扰磁场分布特性。建模和仿真结果表明,利用COMSOL仿真软件实现磁偶极子建模是正确可靠的,UUV平台中后部磁感应强度最强,艏艉处磁感应强度最小,约为20 nT,为UUV平台的磁传感器安装位置和低磁性优化设计提供了依据。

水下自主潜航器集群协同围捕技术

水下自主潜航器(autonomous underwater vehicle,AUV)集群协作围捕技术是国际前沿的研究热点,研究了AUV集群水下协同围捕技术的应用,并归纳总结了5种典型的围捕场景;提出了一个全面的AUV集群协同围捕任务的系统框架,并基于该框架详细归纳分析了AUV围捕技术的研究进展,指出了一些有前景的研究方向.

悬浮式航空自导深弹水下攻潜作战效能分析

为有效提高攻潜效能,文中采用首先悬浮于水面附近探测潜艇,待发现目标后再下沉攻击的悬浮式航空深弹工作方式来提升航空自导深弹的命中概率。通过分析悬浮式航空自导深弹工作流程,建立命中概率模型,给出其深度运动规律和命中潜艇目标的条件。利用蒙特卡洛方法,分析其影响命中概率的主要因素,给出其使用场景和悬浮时间参数设定的一般原则。

无人船搭载多波束结合便携式侧扫声呐在潜堤综合监测中的应用

潜堤是建在水面以下的建筑物,长期受风浪作用,周边会产生冲刷,为了保障其安全,需掌握潜堤周边的回淤及冲刷情况。因常规陆域设备无法直接观察其状态与形态,为此采用多波束结合侧扫声呐技术方法对其进行定期监测,通过数据分析比较能够有效地判断潜堤的状态与形状,摸清潜堤回淤及冲刷情况,从而采取科学的工程技术进行加固维护,保障工程安全、提高经济效益。通过项目的实施从地形声学图上和测量数据两个方面对浅堤的形态进行了验证,获取到了直观可靠的监测结果。

水下无人潜航器集群发展现状及关键技术综述

随着水下无人潜航器技术的发展和日渐成熟,单一水下无人潜航器已不能满足需求的发展,这就使多水下无人潜航器以集群的形式互相协作执行任务成为了水下无人潜航器发展的必然趋势。本文从军事领域和民用领域两方面介绍了国外主要水下无人潜航器集群项目,包括项目设立目标和发展情况;分析了水下无人潜航器集群的一些关键技术的国内外研究现状和发展趋势,主要包括集群智能控制、通信网络设计、任务规划、路径规划、编队控制和导航定位等方面;最后对水下无人潜航器集群系统发展做出展望。

水下无人潜航器避障与导航仿真系统设计与应用

精确导航定位、有效探测和实时避障是水下无人潜航器执行远航程任务的基础。为了实现水下无人潜航器智能化功能的演示与验证,在研究组合导航模型和基于检测的动态避障策略的基础上,针对被仿对象的特点进行系统分析,提出了基于离散事件的多线程并发的仿真构架和模型组件化封装思路,设计了水下无人潜航器导航与避障仿真系统,划分功能模块,规划了仿真流程,面向不同作战想定实现水下无人潜航器数学仿真应用。试验结果表明,系统可以满足水下无人潜航器不同指标函数条件下导航与避障仿真演示验证需求。

水下无人潜航器探测与控制单元数据交互及其实现

作为探测用途的水下无人潜航器,其探测与控制单元数据交互的有效实现对确保其使命的实现至关重要;考虑到控制命令和探测参数的数据量不大,二者之间的通信采用可靠性高、抗干扰强、低速率的串口通信实现;文章探讨了水下无人潜航器探测与控制单元数据交互机制及其实现,并以PowerPC平台与RS422串口通信为例,结合VxWorks下的看门狗定时器机制,给出了一种高精度循环定时的串口通信的实现方法;系统实际长时间的运行和测试表明,该方法运行稳定可靠。

基于辨识模型集的无人半潜水下机器人系统深度动态滑模控制切换策略研究

BQ-01无人半潜水下机器人深度运动模型参数未知,无法为基于模型的控制策略提供控制参数,导致该系统不易快速达到预期的性能指标要求,为此提出一种多辨识模型动态滑模控制方法。该控制方法采用平均拟合偏差方法,减少了系统辨识过程中出现过多冗余辨识模型参数组,以切换的方式为动态滑模控制方法选取最佳模型参数;同时采用状态反馈方法实现滑模面抖动指数衰减,从而解决了系统深度运动调节问题。BQ-01系统湖泊试验结果表明,所提辨识方法能够为滑模控制策略提供最佳控制参数,且提高了系统运动控制品质。

微小型水下潜航器的底层控制技术

通过对微小型水下潜航器的建模,针对微小型水下潜航器自动定向、自动定深和定高,以及速度在内的一些参数提出了改进控制结构和底层控制的方法。针对自动定深、定高、定位等水平面控制,改进串级双闭环控制结构,提高了控制的响应速度和调节精度。通过传统PID控制、利用粒子群算法(PSO)进行参数优化的改进PID控制以及模糊控制3种控制方法,分析微小型水下无人潜航器在底层控制方面的优劣。仿真对比发现,粒子群优化的PID(PSO-PID)算法的控制效果在速度控制方面明显强于普通PID算法,但由于微小型水下潜航器数学模型的不确定性,在位置控制方面弱于模糊控制器,证明了所提出的方法具有快速动态响应特性,并具有一定的鲁棒性,拥有较高的控制性能。

X舵水下潜航器改进滑模控制策略研究

针对具有4个独立方向舵的X舵水下潜航器的姿态控制问题,设计了一种滑模控制方法。通过改进滑模趋近律,调整运动点不同阶段趋近于滑模面的速度,有效缓解了滑模控制的抖振问题。对X方向舵舵力及控制效率矩阵进行了分析,建立X方向舵控制分配方法。通过仿真验证控制方法的有效性,与未改进滑模和PID控制方法相比,该方法在航向和俯仰控制更有效,且在路径跟踪过程中,方向舵控制输入平滑,可有效减轻滑模控制的抖振。

国外水下无人潜航器及其通信技术发展综述

水下无人潜航器作为水下新质作战力量,将深刻影响和改变未来海上作战样式,世界海洋军事强国高度重视无人潜航器技术发展和作战应用。文中从单体平台、集群组网和装备能力三个角度,总结梳理国外水下无人潜航器发展现状,在此基础上,重点分析水下无人潜航器水面、水下和新质通信技术与能力,研判通信手段发展趋势,为我国水下无人装备发展提供借鉴和参考。

基于正交移动双水下自主潜航器的水下合作目标定位方法

利用水下自主潜航器(AUV)定位是水下大区域静止目标定位主要方法之一。针对单AUV定位存在的定位周期长,定位覆盖区域低,长时间定位误差累积大的缺陷,该文提出一种基于正交运动的双AUV的静止目标定位方法。每个AUV通过自身携带的惯性导航系统(INS)和多普勒计程仪进行自身定位,并在多次运动过程中通过与静止目标间的通信时延差测量进行定位。该方法需要2个相对航向角呈90°的正交移动AUV通过最少2次与静止目标间通信完成次定位。相比于传统的单移动传感器定位方法,该算法需要的定位周期更短,对同步要求更低。实验结果表明,该方法定位精度有显著提高,同时有效定位区域增大,在长时间定位过程中对AUV位置误差影响更低。

基于改进蚁群算法的水下潜航器安全隐蔽航路规划研究

针对水下潜航器的特点和实际需求,设计潜航器安全隐蔽航路规划模型。首先对水下航路规划的影响因素集进行划分,结合水下潜航器特点,通过改进信息素更新机制及启发因子的设计,建立基于蚁群算法的潜航器全局航路规划模型;其次考虑敌我距离变化量、我方位置与目标点的距离、我方声呐盲区、敌我距离最小量作为代价函数的4个因数,建立单目标动态威胁的局部航路规划;最后通过仿真得到全局规划路径和局部避碰路径结果,说明该方法在水下潜航器航路规划具有实际应用价值。

远程水下自主潜航器现状及关键技术研究

水下自主潜航器已经成为水下战争的重要组成力量,势必将在现代战争中发挥越来越重要的作用.立足现有水下自主潜航器发展现状,深入研究发展远程水下自主潜航器的关键技术,希望对我国远程水下自主潜航器的发展起到一定的借鉴作用.

多波束与水下无人潜航器联合检测技术在水工建筑物中的应用

介绍了多波束测深系统和水下无人潜航器的工作原理、作业方法,提出联合检测技术思路,通过在某水电站消能塘水下检测的工作实践,证明使用多波束与水下无人潜航器在水工建筑物联合检测中可以得到令人满意的检测结果。

自主式水下潜航器的多声呐测高策略分析

海底地形复杂多变,海底地形的匹配跟踪常采用自主式水下潜航器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)进行。为此,研究对比单声呐误差更小的三声呐地形跟踪策略,通过分析近海底地形的特性,采用彼此间相隔一定角度的三声呐地形感知系统,并对三个单波束声呐所测量的数据进行对比分析。由于AUV采用的是四桨无舵运动模型,研究姿态传感器所对应的姿态角俯仰角、航向角变化规律,结合地形特性,设计AUV航行高度指令的近海底地形跟踪策略。在Matlab/Simulink软件中对搭建的仿真模型进行仿真验证,对比单声呐和三声呐策略的优缺点,并在所得较合理的三声呐安装角度下,通过三声呐建模得出三种海底地形,通过地形建模得出仿真所需要的3种地形波形。

基于网络通信的水下无人潜航器电池管理器设计研究

在分析水下无人潜航器电池管理器功能组成的基础上,对水下无人潜航器电池管理器的结构布局、电气机械接口进行了分析设计,并对关系电池安全工作的电流、电压及通信接口电路与软件进行了研究分析,所设计的电池管理器能为水下无人潜航器电池可靠安全运行提供支持。

水下无人航行器的研究现状与展望

随着现代海洋科学和工程的发展,人们对水下无人航行器提出了更高的要求,因此,它也成为一个研究热点;高度智能化、模块化、低功耗长航程、便捷的布放回收是未来发展的必然趋势;高性能外壳材料、高效的能源推进、高精度导航与高可靠的通信和高隐蔽性是制约其发展的关键技术;首先,综述了该领域的研究背景、发展历史、著名的国内外研究机构、典型产品概况、我国的研究现状,包括几款代表性AUV和ROV产品的详细介绍,其中重点介绍了一款大深度AUV和深海作业型ROV的特点与技术难点,还介绍了UUV研究中若干个关键或瓶颈技术,并且逐一分析了每个技术的研究现状及其对UUV的重要意义;接着,对该领域中AUV和ROV未来的发展趋势进行了展望。