小型水下機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及水動(dòng)力仿真.pdf

1、目前，人類(lèi)正面臨著人口、資源和環(huán)境三大難題。水下機(jī)器人(RemotelyOperatedVehicle)，是一種工作于水下的作業(yè)設(shè)備，能潛入水中代替人完成某些操作。水下資源豐富，越來(lái)越多的ROV用來(lái)資源探測(cè)和水下作業(yè)。傳統(tǒng)的ROV的航向控制都是在各個(gè)方向安裝幾個(gè)螺旋槳推進(jìn)器，要安裝這些螺旋槳推進(jìn)器一般需要使用開(kāi)架式結(jié)構(gòu)，并且開(kāi)架式ROV要想提速很難，螺旋槳推進(jìn)器則大大增加了ROV本體的重量和航行阻力。為了盡量減小ROV體積和阻力，提高觀(guān)

2、測(cè)型ROV的機(jī)動(dòng)性靈活性，基于這個(gè)目的，本文設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的水底觀(guān)測(cè)（探測(cè)）型ROV，為此，ROV應(yīng)該設(shè)計(jì)為封閉式的具有水動(dòng)力性能優(yōu)良的流線(xiàn)型外形，參考船舶上使用水動(dòng)力優(yōu)良的舵來(lái)控制方向，本文采用2個(gè)水平翼和一個(gè)垂直舵來(lái)控制ROV的運(yùn)動(dòng)方向，因此，這樣的ROV機(jī)動(dòng)性將大大增強(qiáng)，解決了傳統(tǒng)開(kāi)架式ROV提速難的問(wèn)題。
　　 本文根據(jù)課題的任務(wù)要求，設(shè)計(jì)一個(gè)ROV樣機(jī)。涉及的部分主要是本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括有耐壓殼體設(shè)計(jì)、密封設(shè)計(jì)、攝像

3、機(jī)角度調(diào)節(jié)裝置設(shè)計(jì)、整體裝配設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)的材料選擇。ROV要確保其機(jī)動(dòng)性，必須盡量減小它的航行阻力，而優(yōu)良的殼體外型是降低阻力最有效的方法。本文基于myring提出的分段設(shè)計(jì)思想，綜合考慮ROV空間需求，以設(shè)定可調(diào)參數(shù)（型值點(diǎn)）的方式，得出一款滿(mǎn)足ROV布置要求且流體性能優(yōu)良的外型，并運(yùn)用Fluent軟件分析了殼體直航阻力參數(shù)，為主推進(jìn)電機(jī)選型提供了依據(jù)。此外鑒于ROV工作環(huán)境復(fù)雜，耐壓殼體的壁厚設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)ROV的安全起到至關(guān)重要的作

4、用，本文對(duì)于耐壓殼體壁厚進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，確定壁厚以后運(yùn)用Simulation軟件，對(duì)其進(jìn)行靜力分析，得出最大工作水深時(shí)的安全系數(shù)符合規(guī)范要求，從而預(yù)測(cè)了耐壓殼體的安全性及ROV設(shè)計(jì)的可靠性。密封是ROV的關(guān)鍵問(wèn)題，本文采用了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單使用極其廣泛的O型圈密封，尤其對(duì)動(dòng)密封進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。為了最大程度上降低ROV航行阻力，由于傳統(tǒng)的ROV一般使用多個(gè)螺旋槳推進(jìn)器（也稱(chēng)為附體），這些附體大大增加了ROV的航行阻力，因此本文參考船舶上使用的舵