基于几何相似性的载人潜水器无动力潜浮运动预报

无动力下潜和上浮可以大大节省潜水器的能源,提高潜水器在水下的作业时间,是潜水器水下作业能力的重要基础之一。本文以载人潜水器受力分析为基础,基于几何相似性理论,获取载人潜水器潜浮速度与潜水器水中重力之间的关系,建立载人潜水器无动力潜浮运动预报模型。以“蛟龙”号载人潜水器为例,采用所建立的潜浮运动预报模型对7000 m无动力潜浮运动进行预报,通过对比分析可知,本文所建立预报模型的预报精度优于基于标准运动模型的预报精度,验证了本文所建立模型的可行性和有效性,为在实际应用中对无动力潜浮运动的准确预报提供了可靠的技术手段。

载人潜水器潜浮运动的模拟(英文)

In order to predict the dive motion of a deep manned submersible currently developed in China,a three-degree-of-freedom dynamic model is developed to simulate its dive motion restricted in the vertical plane. Being the nonlinear function of attack angle, the hydrodynamic forces acting upon the submersible are determined by a towing tank test.Based on these experimental values,the hydrodynamic forces are identified by a general regression neural network (GRNN) over a wide range of attack angles.Results of numerical examples are presented in this paper to explain practical applications of the method.

载人潜水器无动力潜浮运动压载匹配方法研究

海水密度、耐压结构体积、浮力材料体积以及液压油体积等随下潜深度的增加均会发生不同程度的变化,导致潜水器潜浮压载不匹配。潜浮压载直接影响载人潜水器在上浮、下潜过程中的速度控制以及在深海中的悬停、着陆和作业,因而对潜浮压载匹配方法的研究具有非常重要的工程实际意义。本文首先建立载人潜水器无动力潜浮运动数学模型,分析潜水器耐压结构、浮力材料和液压油的浮力损失,建立载人潜水器无动力潜浮运动压载匹配方法。通过与蛟龙号载人潜水器和深海勇士号载人潜水器的海试数据对比分析,有效验证了该方法的可行性和有效性。

大深度浮力驱动式水下运载器的浮潜运动研究

基于模型试验,对大深度浮力驱动式水下运载器的上浮运动进行研究与分析,基于数值仿真,提出大深度浮力驱动式水下运载器浮潜运动的快速预报方法,并将预报结果与模型试验结果进行对比,证明快速预报方法的准确性。使用快速预报方法,针对水下运载器比重变化、流体密度变化、水下运载器初速度以及水流扰动4种因素对浮潜运动的影响进行研究.此外,对水下运载器作六自由度运动时所受的水动力进行计算,为后续的六自由度运动预报和研究提供基础。

潜艇潜浮过程中均衡操纵的建模与仿真

该文通过分析艇体在潜浮过程中所受的力和力矩的变化,建立潜艇前浮运动的基本方程,计算出浮力差和力矩差;通过操舵与均衡水柜注排水进行行进间均衡,建立舵效模型和注排水模型;在对潜艇潜浮过程的模拟的基础上,对潜浮和均衡的操纵方法进行仿真研究,即在潜艇有总纵倾和无纵倾定深控制时,通过操随航速变化首尾舵平衡角进行控制,同时给出补充均衡的实例;结果表明所建立的模型是正确有效的。

仿生机器鱼浮潜运动建模及控制

良好的巡游和转向性能能够使仿生机器鱼在二维平面内自由游动。然而仿生机器鱼所需完成的任务不仅仅在二维平面内,还需具备上浮和下潜的功能,使其能够在三维平面内自由游动。在当前仿生机器鱼浮潜运动控制方法的基础上,采用重心改变法设计了一种重心调节机构。该机构利用电机和丝杆带动重心调节块前后移动,改变仿生机器鱼重心的位置。针对所设计的重心调节结构,建立了其浮潜运动模型,并利用PID控制器进行浮潜运动仿真。利用仿生机器鱼样机进行实验,实验结果表明所设计的重心调节结构及所建立的运动模型能够有效控制仿生机器鱼的浮潜运动。

潜艇垂直面波浪力计算与运动仿真

为对潜艇在垂直面波浪力作用下的运动规律进行研究,基于PM谱长峰不规则波,采用Hirom近似公式计算垂直面波浪力。以某典型潜艇为对象,基于潜艇操纵运动线性模型,叠加波浪力,进行了潜艇近水面潜浮运动仿真。分析了不同浪向、波高、初始潜深、航速条件对潜艇潜浮运动响应的影响。进行了波浪干扰下潜艇操舵运动响应仿真,分析了波浪对操舵运动响应的影响。仿真结果能够较为真实地反应潜艇在垂直面波浪力干扰下的运动情况。计算模型与仿真程序系统满足检验的需求。

全海深潜水器水动力学研究最新进展

随着科学技术的进步,人类开始把目光投向了被称为深渊区的6500米以下的海沟。上海海洋大学深渊科学与技术研究中心(HAST)提出建造一个由3个11000米着陆器、1个11000米复合型无人深潜器和1个11000米载人深潜器组成的全海深的深渊科学技术流动实验室。对于潜水器而言,随着下潜深度的进一步增加,水动力学科将发挥更加关键的作用,如何实现快速、稳定的潜浮运动是全海深无人和载人潜水器开发过程中所需解决的关键问题之一。论文对世界范围内现有的三艘全海深载人潜水器和一艘全海深复合型无人深潜器进行论述,总结全海深潜水器开发中水动力学最新发展趋势,重点探讨潜浮运动和水动力外形优化领域的最新进展。针对HAST正在开发的全海深载人潜水器,提出了水动力学研究和设计方面的初步设想。

自持式智能浮标的定深控制仿真及测试

为了对自持式智能浮标进行定深控制,文中先将自持式智能浮标的油箱油面偏移量作为输入,浮标的下潜深度作为输出,建立自持式智能浮标的非线性浮潜运动模型;然后根据浮标的各种实际参数,代入浮潜运动模型进行化简,设计闭环的模糊PID控制器;再将模糊PID控制器与浮潜运动方程相结合,借用Matlab中的Simulink工具对浮标浮潜运动控制进行仿真,并与普通PID控制进行对比。结果表明,闭环模糊PID控制对浮标的深度控制效果更佳,具体表现为模糊PID控制的系统更稳定,超调量比PID控制小。最后,分析在湖北宜昌所测得的自持式智能浮标的水下CTD数据,主要包括浮标所在位置水的深度、温度和盐度,再将浮标的深度数据用Matlab进行处理,进一步验证所设计的闭环模糊PID控制器的可行性。