帶纜遙控水下機(jī)器人總體設(shè)計(jì)及流體動(dòng)力特性研究.pdf

1、帶纜遙控水下機(jī)器人（ROV）是探測(cè)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(cè)、海洋結(jié)構(gòu)的安裝與維修、深海資源探測(cè)、海洋管線檢修等領(lǐng)域。本文對(duì)國(guó)內(nèi)外典型ROV及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)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(jiǎn)稱MC-ROV），對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能計(jì)算，根據(jù)加工圖紙制造樣機(jī)，下水試航并測(cè)試了其基本功能。
　　完成MC-ROV系統(tǒng)的方案

2、設(shè)計(jì)和推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。對(duì)現(xiàn)有ROV的結(jié)構(gòu)形式、應(yīng)用背景、功能配備、機(jī)械設(shè)計(jì)深入分析，設(shè)計(jì)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(jìn)器驅(qū)動(dòng)模態(tài)切換模塊運(yùn)動(dòng)，改變了縱向電機(jī)的動(dòng)力作用點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)浮游和爬行清污兩種作業(yè)方式的轉(zhuǎn)變，該水下機(jī)器人適用范圍廣、電機(jī)利用率高且控制簡(jiǎn)單。
　　進(jìn)行MC-ROV各子模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)。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(jì)，基于有限元計(jì)算軟件Simulation對(duì)關(guān)鍵

3、的載體框架、耐壓電子艙、模態(tài)切換模塊進(jìn)行了強(qiáng)度校核，結(jié)果表明設(shè)計(jì)強(qiáng)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(jī)調(diào)平衡法，依照此法進(jìn)行對(duì)機(jī)器人本體調(diào)平直至滿足結(jié)構(gòu)平衡準(zhǔn)則。
　　基于計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent，開展MC-ROV水動(dòng)力性能的初步研究，完成了推進(jìn)器電機(jī)的選型。數(shù)值模擬了不同航速下水下機(jī)器直航、側(cè)移、升沉運(yùn)動(dòng)的水動(dòng)力特性，基于最小二乘法擬合求解出相關(guān)水動(dòng)力系

4、數(shù)。進(jìn)行了水平斜航和垂直斜航的計(jì)算，繪制了不同航速下力/力矩隨漂角/攻角的變化曲線并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。數(shù)值計(jì)算與分析結(jié)果可為水下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能預(yù)報(bào)和操控性設(shè)計(jì)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(cè)試。根據(jù)設(shè)計(jì)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(jìn)行樣機(jī)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(shí)驗(yàn)。在多