【摘要】：帶纜遙控水下機器人(ROV)作為應(yīng)用最廣泛的潛航器,是近年來學術(shù)研究的熱點之一。它分為觀察級和作業(yè)級。觀察級ROV具有結(jié)構(gòu)小巧、操縱靈活、經(jīng)濟性好等優(yōu)點,可以代替潛水員進入危險環(huán)境或深水環(huán)境工作,完成對港口碼頭、海洋結(jié)構(gòu)物、海底地形等的觀察監(jiān)視任務(wù),在民用工程和軍事領(lǐng)域均展示了誘人的應(yīng)用前景。本文完成了一種新型觀察級ROV的方案設(shè)計與樣機制作,其可在水下進行多自由度靈活運動,并基于三維建模軟件SolidWorks、計算流體力學軟件Fine/Marine、ROV本體多自由度運動數(shù)學模型、ROV樣機制作與水池、外場實驗等研究方法開展了自主航行模式下水下機器人的操縱性能數(shù)值預報:完成了觀察級ROV的三維建模;初步探究了其水動力性能,并基于滑移網(wǎng)格理論完成了ROV本體-多槳耦合系統(tǒng)的自航性能數(shù)值仿真預報;根據(jù)設(shè)計方案完成了ROV實體樣機組裝;開展了開闊水域中ROV航行功能試驗和探測功能試驗。主要研究內(nèi)容包括:基于模塊化設(shè)計思想確定ROV系統(tǒng)設(shè)計方案,完成了ROV本體各功能模塊的材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計及關(guān)鍵設(shè)備選型,并根據(jù)浮心和重心平衡準則驗證了其靜穩(wěn)性能;基于有限元方法校核了耐壓艙體與框架結(jié)構(gòu)不同工況下的結(jié)構(gòu)強度。最終完成了ROV各功能模塊三維建模及樣機的虛擬裝配�；贑FD數(shù)值計算方法完成了觀察級ROV水下本體和臍帶纜在不同航速下的多自由度水動力性能數(shù)值模擬,并總結(jié)了不同水深和航速下臍帶纜對ROV本體的動力學影響;采用Fine/Marine軟件滑移網(wǎng)格求解技術(shù),對T200型導管螺旋槳的敞水性能進行數(shù)值計算,給出了T200型導管槳的敞水性能曲線,并探究了導管槳槳葉壓力分布及導管推力機理。建立了觀察級ROV本體-多槳耦合系統(tǒng)多自由度運動數(shù)學模型�；诨凭W(wǎng)格傳遞多計算域流場數(shù)據(jù)方法對ROV本體直航、下潛等自由度運動過程中本體與多槳全耦合運動等動力學問題進行了數(shù)值計算,開展了自主航行模式下觀察級ROV的操縱性能數(shù)值預報研究,驗證了這一更接近實際狀況的多推進器ROV運動數(shù)值預報方法的可行性。根據(jù)ROV系統(tǒng)及水下本體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案選取最優(yōu)制作工藝,通過機械加工等手段完成零部件的生產(chǎn)制造和裝配;完成ROV系統(tǒng)各功能模塊、整體樣機的組裝和并進行調(diào)試。最后開展了水池試航和外場開闊水域航行試驗。結(jié)果表明其航行、觀測功能滿足設(shè)計要求。
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U674.941

【參考文獻】

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本文編號：2653900