AUV水下對(duì)接裝置功能模塊的研制與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著陸地上不可再生資源的日漸枯竭，人們的目光越來(lái)越多的投向海洋。AUV是目前人類(lèi)探測(cè)、開(kāi)發(fā)海洋的重要工具，但其存在續(xù)航能力不足的問(wèn)題。水下對(duì)接技術(shù)即是以提高AUV的水下續(xù)航能力為目標(biāo)，以水下對(duì)接的形式對(duì)AUV進(jìn)行能源補(bǔ)充的關(guān)鍵技術(shù)，研制可靠、高效、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的對(duì)接裝置對(duì)提高AUV的續(xù)航能力有重要意義。
　　本文從機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)方面對(duì)AUV水下對(duì)接裝置進(jìn)行研究：針對(duì)機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在安裝調(diào)試時(shí)存

2、在的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，并根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)書(shū)的要求研制水下對(duì)接裝置的控制系統(tǒng)。
　　本文首先闡述AUV水下對(duì)接裝置研制的意義。然后分別從機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)方面對(duì)國(guó)內(nèi)外研制的水下回收、水下對(duì)接裝置進(jìn)行分析，借鑒其成功的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也對(duì)其不足之處進(jìn)行分析，以期在本文研究過(guò)程中加以避免。
　　為了保證水下對(duì)接裝置進(jìn)行水下對(duì)接工作時(shí)能夠高效、可靠，本文首先進(jìn)行水下對(duì)接裝置總體方案的研究。針對(duì)以前設(shè)計(jì)的姿態(tài)調(diào)整模塊緊固件存在

3、強(qiáng)度不足以及方位調(diào)整模塊主軸抱死動(dòng)作執(zhí)行效率低、制動(dòng)力矩不足等問(wèn)題，分析其原因，提出采用更換緊固件和改變方位調(diào)整模塊機(jī)械結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方案。針對(duì)原液壓系統(tǒng)中存在過(guò)濾功能不完善、壓力傳感器安裝位置不合理、溢流壓力和流量不易調(diào)整等問(wèn)題，本文提出在回油口增加過(guò)濾裝置、改變壓力傳感器安裝位置以及采用電磁溢流閥和電磁調(diào)速閥替換原系統(tǒng)中手動(dòng)調(diào)壓、調(diào)速裝置的改進(jìn)方案。為了實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目任務(wù)書(shū)對(duì)水下對(duì)接裝置的主從式控制要求，本文對(duì)控制系統(tǒng)的總體方案進(jìn)行論證，并根

4、據(jù)最終確定的總體方案確定控制流程。
　　為了實(shí)現(xiàn)水下對(duì)接裝置的控制要求，本文對(duì)水下對(duì)接裝置的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸，本文制定信號(hào)傳輸方案，并搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)制定的方案進(jìn)行功能驗(yàn)證。為了解決下位機(jī)上傳的信號(hào)可讀性差以及上位機(jī)下發(fā)命令時(shí)操作繁瑣的問(wèn)題，本文基于LabVIEW進(jìn)行上位機(jī)主控平臺(tái)的研制；針對(duì)主從控制形式以及各傳感器對(duì)下位機(jī)的功能要求，本文進(jìn)行下位機(jī)控制器軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的研究：對(duì)下位機(jī)控制器的硬件系統(tǒng)進(jìn)

5、行模塊化設(shè)計(jì)，并根據(jù)控制系統(tǒng)總體方案基于STM32的庫(kù)函數(shù)編寫(xiě)下位機(jī)控制軟件程序。
　　為了保證液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)的高效性和可靠性，本文針對(duì)原來(lái)設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)在安裝調(diào)試時(shí)存在的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)。針對(duì)以前設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)存在裝配困難的問(wèn)題，提出改變油管走向的解決方案；為了解決過(guò)壁接頭密封不良且易松脫的問(wèn)題，本文提出改變過(guò)壁接頭壓緊形式的改進(jìn)方案，并搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)改進(jìn)后的密封裝置進(jìn)行密封性驗(yàn)證。為了解決液壓馬達(dá)選材不合理，在水下易腐蝕的問(wèn)題

6、，采取對(duì)液壓馬達(dá)進(jìn)行噴漆處理的措施。為了保證液壓密封艙和電子密封艙的安全，本文進(jìn)行漏水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究；為了應(yīng)對(duì)機(jī)械吊耳造成的安全隱患，本文從軟件系統(tǒng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面提出防護(hù)措施。
　　為了驗(yàn)證本文的研究效果以及水下對(duì)接裝置的工作狀態(tài)，本文進(jìn)行陸上試驗(yàn)和水下實(shí)驗(yàn)對(duì)水下對(duì)接裝置進(jìn)行研究。陸上實(shí)驗(yàn)部分：針對(duì)水下對(duì)接裝置的安裝、密封、功能和安全四個(gè)方面進(jìn)行驗(yàn)證，解決電子羅盤(pán)的安裝精度問(wèn)題、驗(yàn)證液壓密封艙的密封性以及驗(yàn)證控制系統(tǒng)上下位機(jī)通