帶纜遙控水下機器人總體設(shè)計及流體動力特性研究.pdf

1、帶纜遙控水下機器人（ROV）是探測和開發(fā)海洋的“先鋒”，已經(jīng)成為一種重要的水下作業(yè)裝備，并廣泛應(yīng)用于內(nèi)河堤壩檢測、海洋結(jié)構(gòu)的安裝與維修、深海資源探測、海洋管線檢修等領(lǐng)域。本文對國內(nèi)外典型ROV及其關(guān)鍵技術(shù)進行細(xì)致調(diào)研與分析，提出了一種多功能、模塊化模態(tài)切換ROV（ModeConversion ROV，簡稱MC-ROV），對其進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計和性能計算，根據(jù)加工圖紙制造樣機，下水試航并測試了其基本功能。
　　完成MC-ROV系統(tǒng)的方案

2、設(shè)計和推進系統(tǒng)設(shè)計。對現(xiàn)有ROV的結(jié)構(gòu)形式、應(yīng)用背景、功能配備、機械設(shè)計深入分析，設(shè)計了可在浮游和爬行模態(tài)之間自由切換的MC-ROV。它利用吸附推進器驅(qū)動模態(tài)切換模塊運動，改變了縱向電機的動力作用點，進而實現(xiàn)浮游和爬行清污兩種作業(yè)方式的轉(zhuǎn)變，該水下機器人適用范圍廣、電機利用率高且控制簡單。
　　進行MC-ROV各子模塊的詳細(xì)設(shè)計。確定各子模塊的結(jié)構(gòu)型式、選擇加工材料及水密部件的密封設(shè)計，基于有限元計算軟件Simulation對關(guān)鍵

3、的載體框架、耐壓電子艙、模態(tài)切換模塊進行了強度校核，結(jié)果表明設(shè)計強度和剛度均滿足使用要求。利用SolidWorks完成各子模塊的虛擬建模、結(jié)構(gòu)布置和虛擬裝配，總結(jié)一套虛擬樣機調(diào)平衡法，依照此法進行對機器人本體調(diào)平直至滿足結(jié)構(gòu)平衡準(zhǔn)則。
　　基于計算流體力學(xué)軟件Fluent，開展MC-ROV水動力性能的初步研究，完成了推進器電機的選型。數(shù)值模擬了不同航速下水下機器直航、側(cè)移、升沉運動的水動力特性，基于最小二乘法擬合求解出相關(guān)水動力系

4、數(shù)。進行了水平斜航和垂直斜航的計算，繪制了不同航速下力/力矩隨漂角/攻角的變化曲線并對結(jié)果進行了分析。數(shù)值計算與分析結(jié)果可為水下機器人的運動性能預(yù)報和操控性設(shè)計提供重要參考依據(jù)。
　　完成了各零件的制作、MC-ROV的安裝與性能測試。根據(jù)設(shè)計確定特征尺寸、繪制出MC-ROV各部件的詳細(xì)圖紙，完成了零件加工。參照虛擬裝配流程進行樣機裝配，完成控制系統(tǒng)電路板的安裝、電子線路的敷設(shè)及陸上總體性能調(diào)試。
　　開展了水池自航實驗。在多