【摘要】：隨著海洋活動的進一步開展、海洋資源的深入開采以及近年來國內外海底觀測網技術的大力發(fā)展,無人遙控潛水器(ROV)被越來越廣泛地得到應用。但是,母船在波浪作用下產生橫搖、縱搖和升沉運動,這種運動特別是升沉運動通過主臍帶傳遞到吊放的ROV等水下設備,將導致設備無法正常工作或對連接的纜索或臍帶系統(tǒng)造成破壞。因此,有必要研制一套升沉補償系統(tǒng),以減小升沉耦合運動傳導、吸收加速度動力、減少臍帶松弛,以改善ROV運動控制條件、防止臍帶纜破壞、提高系統(tǒng)作業(yè)安全性。 本文源自國家863重點項目——“4500m深海作業(yè)系統(tǒng)”,其目標是研制一套實用化的強作業(yè)型深海遙控潛水器(ROV)及其作業(yè)工具系統(tǒng)(水下升降裝置、升沉補償器、水下作業(yè)與救援工具等),以實現(xiàn)海底探測和取樣、深海海底觀測網布放和維修等作業(yè)功能。本文采用理論分析、計算機仿真和模型實驗相結合的方法,對ROV系統(tǒng)的被動式升沉補償器進行了研究。 首先,論文在深入分析國內外現(xiàn)有的各種升沉補償技術及各自優(yōu)缺點的基礎上,確定以串聯(lián)被動式升沉補償器作為4500m ROV系統(tǒng)的升沉補償方案。同時根據4500m ROV的本體結構特征和吊放使用的臍帶纜參數(shù)以及海況特征,提出了補償器的性能指標,并對其進行了參數(shù)設計。 其次,由于所設計的被動式升沉補償器是非線性彈性系統(tǒng),本文對串聯(lián)被動補償器的帶纜式ROV系統(tǒng)建立了完整的動力學模型,推導并計算出系統(tǒng)在不同深度下的彈性剛度、自然周期等特性,并采用經典四階龍格庫塔法解微分方程、使用MATLAB仿真的方法,計算了系統(tǒng)在三種典型海況下的動力響應,進而分析補償器的補償性能,還對臍帶纜彈性的影響進行了分析。此外,針對補償器系統(tǒng)在長周期海況下,特別是大深度作業(yè)時,補償效率低,甚至可能產生共振的問題,本文提出了在補償器設置流量調節(jié)閥調節(jié)系統(tǒng)阻尼來提高補償效率的解決方案,并對該方案通過數(shù)值仿真計算進行了驗證。 最后,本文對被動式補償器進行了縮尺比為1:4的模型試驗研究,通過模擬補償器在不同海況和ROV不同作業(yè)深度下的補償效果,來驗證和提高設計及計算分析的可靠性,并為實際系統(tǒng)提供經驗。
【圖文】：

電動主動升沉補償絞車Fig.1-1ElectricalDrivenActiveHeaveCompensationWinch

主動升沉補償原理示意圖
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：P715.5

【引證文獻】

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1 湯磊;升沉補償器的關鍵技術研究[D];哈爾濱工程大學;2012年

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本文編號：2676346