智能材料在水下仿生机器人驱动中的应用综述

基于智能材料的柔性仿生水下机器人的研究是当今水下机器人研究的热点之一。智能材料驱动的水下仿生机器人具有微型化、柔性化、智能化、低噪声以及易于主动产生复杂运动等特点,其外形结构更加符合生物学特性,和传统驱动方式相比具有较大的优越性,近年来在水下机器人领域得到了较快的发展。本文对几种应用于水下机器人中常见的智能材料的驱动原理进行了比较,在此基础上介绍了国内外近年来利用上述几种智能材料作为驱动器研制的各种机器人。对机器人的外形结构和驱动模式作了简要介绍,重点对机器人驱动效率进行了分析和比较,分析了几种驱动材料性能的优劣。最后,指出了当前仿生水下机器人发展存在和需要解决的问题。     

水下开沟机的监测技术与应用

水下开沟机是海底管道、电（光）缆铺设施工中的重要作业装备,而水下监测技术和装置则是水下开沟机必不可少的重要组成部分。本文介绍水下施工作业对开沟机的监测要求着手,分析水下开沟机的基本监测方法与设备,探讨水下开沟机监测装置的配置原则,并结合对国外水下开沟机监测技术的发展应用回顾和评价,总结了我国目前在水下开沟机监测技术和装备研究开发方面的主要成果,以及在工程实践中的应用尝试与体会。     

新型作业潜艇

国外新开发了一种柴油机装备的新型水下作业潜艇,它本身配备有自给式动力,既可为作业机械手提供无限的动力,又能运载多名可出潜式潜水员到海下作业。它能延长潜水员的作业时间,又不受天气或海况变化的影响。目前意大利米兰的海下石油服务公司,正在着手建造世界上第一艘装有闭路柴油机的小型作业潜艇。该公司曾建造过一艘“劳     

南极威德尔海冰间湖形成机制的研究进展

针对南极威德尔海冰间湖的特点及影响，本文介绍了有关威德尔海冰间湖形成研究的进展情况，并对存在的问题以及未来的发展进行了分析和阐述。结果说明：动力因素、热力因素和热动力因素都只是威德尔海冰间湖形成和维持的某一方面的控制和影响因子。对威德尔海冰间湖更深入的研究，应该充分考虑较大尺度的海洋-海冰-大气相互作用。     

海水液压水下作用工具

２１世纪人类将全面进入海洋开发时代,各种海洋水下工程都需要大量的水下作业。对体积小,重量轻、灵活方便、驱动功率双大、高效节能、与环境相容的水下作业工具将是现代水下作业的首选装备。本文在分析比较现有几类水下作用机械工具特点的基础上,着重讨论海水液压水下作用工具的突出优越性,并介绍了近年来国际上关于海水液压水下作业工具的研究和发展情况,以供水下作业工具使用和研究开发工作者参考。     

海水液压水下作业工具

２１世纪人类将全面进入海洋开发时代,各种海洋水下工程都需要大量的水下作业。对体积小,重量轻、灵活方便、驱动功率又大、高效节能、与环境相容的水下作业工具将是现代水下作业的首选装备。本文在分析比较现有几类水下作业用机械工具特点的基础上,着重论述海水液压水下作业工具的突出优越性,并介绍近年来国际上关于海水液压水下作业工具的研究和发展情况,以供水下作业工具使用和研究开发工作者参考。     

江苏北部旧黄河水下三角洲的形成及其侵蚀改造

旧黄河口水下三角洲,是黄河在苏北夺淮入海期间形成的。本文根据历史资料及沉积钻孔等,揭示了这一水下三角洲的形成及演变过程,并对“五条沙”进行了论证。本文对水下三角洲所在海区的潮流及波浪动力进行了分析,提出了水动力强度平面分布的定量表示方法,并将这一分布图式与沉积物的抗冲性指标加以对比。据此指出,水下三角洲南北两侧的水动力作用强度有明显差别,从而对水下三角洲两侧海滩剖面特征及岸线夷平过程的特点,做出了动力学的解释。     

ROV虚拟监控和动力定位系统软件分析与设计

在某型ROV控制系统的基础上扩展开发了一套具有虚拟监控(VMS)功能和动力定位(DP)功能的软件,此软件不仅能够仿真ROV的水下作业过程并且能实时对ROV的水下作业进行控制。介绍了此软件的开发过程并对软件中各组成部分以及它们之间的关系进行了详细的论述。     

水下滑翔器整体外形设计及水动力性能分析

对水下滑翔器的整体外形设计与水动力性能进行研究。在Slocum等几种典型水下滑翔器样机的基础上,对滑翔器的主体和附体进行一体化设计,得到阻力最小的新型水下滑翔器构型设计。利用CFD方法对水下滑翔器进行模拟仿真,通过分析对比五种主体构型,得到了比较合理的主体线型,然后用正交设计方法和曲线拟合法对附体进行了优选工作,最后得到了性能更优的整体载体外形。模拟仿真实验表明,滑翔器在8°左右攻角航行时,具有最大的升阻比;和Slocum等经典样机相比,新的载体具有更好的水动力性能。通过上述研究工作,也可以缩短水下滑翔器研制周期,降低设计成本,并为水下滑翔器的更优设计提供了有力的技术指导和参考。     

水下自主机器人水动力预报方法研究

针对水下机器人操纵性优化设计中水动力系数预报问题,在水下机器人水动力预报中引入艇体肥瘦指数概念,确定了水下机器人艇体几何描述的五参数模型。提出采用小波神经网络方法预报水下机器人水动力,确定了神经网络的结构,利用均匀试验设计方法,设计了神经网络的学习样本。研究结果表明,只要确定适当的输入参数,选择适当的学习样本和网络结构,利用小波神经网络方法对水下机器人水动力进行预报可以达到较好的精度。     

广西沿海水下地貌及其沉积物特征

本文在广西海岸带调查资料的基础上进行综合分析,论述了广西沿岸浅海水下三角洲、水下岸坡、古滨海平原和海底平原等水下地貌的形态特征及其展布规模,通过对各种地貌类型中的沉积物组成进行研究,阐述了沉积物的粒度、碎屑重矿物、微体古生物在各种地貌部位上的分布特征。     

波浪滑翔机水下牵引机结构设计与分析

为满足对远洋环境进行长时间、大范围监测的实际需求,设计提出一种波浪动力滑翔机,该设备是一种无需携带能源即可实现自主航行的新型海洋监测平台,其主体结构由水面母船、水下牵引机和柔性缆绳三大部分组成。平台通过即时获取海洋中的波浪能、太阳能、风能作为行走的动力源,克服了传统海洋监测设备在能源供应上存在的短板。为进一步提升水下牵引机对波浪能的利用率,采用Ansys软件中的Fluent模块对水下牵引机进行水动力仿真研究,分析了侧翼板形状、侧翼板工作最大摆动角度以及侧翼板安装分布间距对滑翔机总体行走效率的影响。结果表明:NACA翼型侧翼板具有更好的水动力性能;随着最大摆动角度的增加,水下牵引机的推进效率先增大后减小,最大摆角在20°左右时,推进效果最佳;随着侧翼板分布间距的增大,水下牵引机的推进效率逐渐减小,分布间距在80 mm左右时,推进效果最佳。     

水下仿生流场探测技术研究进展

随着对海洋的探索与开发,水下探测技术的发展起到了重要作用。水生动物的敏感器官,如鱼类的侧线和海豹的胡须等,可感知物体运动产生的水动力尾迹。受此启发,仿生流场探测技术克服了光学与声学探测在水下复杂环境中近场感知的局限性,已成为目前的研究热点。首先,对典型水下探测技术的研究现状进行了总结。然后,解释了水下仿生流场探测的原理,总结了基于不同原理设计的仿生流场传感器的研究进展,分析了水动力流场探测方法的研究进展。最后,给出了水下仿生流场探测工作中亟需解决的关键问题,并对未来的研究方向做了进一步展望。     

ROV动力定位系统控制时序与逻辑设计

对ROV动力定位系统（DP）的控制时序和事件触发逻辑进行了分析和设计。解决了包含有核心控制策略算法的动力定位系统与ROV自身水下计算机（下位机）之间的控制时序的匹配问题以及事件触发逻辑关系的相互响应问题;此外,采用线程同步和时钟校验的方法以确保动力定位系统对通讯数据包的实时跟踪处理。从试验情况来看,本文提出的设计完全满足实际工程作业的要求。     

水下仿生扑翼机器人的发展现状综述

参照蝠鲼等鱼类游动方式所研制的水下仿生扑翼机器人具有效率高、机动性强、负载能力大等多方面优势。由于其广阔的应用前景,水下仿生扑翼机器人已逐步成为水下航行器领域的研究热点。本文系统地将蝠鲼的生物学特性、机器人的结构设计、动力学模型、单体运动控制、集群运动控制以及实验研究等方面的国内外研究进展进行了总结和梳理。已有的研究表明：水下仿生扑翼机器人正在朝着软体化、集群化、 高机动等方向发展,新兴的水下仿生扑翼机器人及仿生集群能够更加精确的模拟真实生物的游动姿态,并开展相关任务。当下的研究为水下仿生扑翼机器人性能的进一步优化与提升奠定了坚实的理论与实践基础。     

伶仃洋滩槽演变与水沙环境研究进展

珠江口伶仃洋是一个地貌独特、水沙条件复杂、具有重要航运功能的河口湾,其滩槽演变和水沙环境研究既有科学意义又有工程意义。在大量文献基础上,对珠江口伶仃洋滩槽演变与水动力泥沙环境的研究成果进行了归纳总结,包括伶仃洋的范围界定、成因、水下地形地貌特征及其成因、水域变化、滩槽演变及发展趋势、水动力泥沙运动特征及各种水沙现象、水动力泥沙环境模拟研究、治理与开发利用研究等,以期对伶仃洋滩槽演变、水沙环境及开发治理研究能起到一定的指导作用。     

垂直面平面运动机构

本文介绍了上海交通大学研制的垂直面平面运动机构。平面运动机构是一种使被试验船模产生正弦振荡,以测量其水动力系数的试验装置。它用于潜艇、潜水器、鱼雷、导弹等水下运动体的水动力性能研究。机构由振荡机构、驱动电控系统、测力与数据处理系统等组成。在研制中采用了一些新技术,与国外同类机构相比,它具有结构紧凑、测试精度高、获取数据多等优点。     

浅海水下地形的星载合成孔径雷达遥感

依据山东蓬莱附近海区１９９２年４月１９日的欧洲遥感卫星一号（ＥＲＳ－１）合成孔径雷达（ＳＡＲ）图像，分析了该海区的水下地形并探讨了水下地形雷达成像机理。分析结果显示，ＳＣＲ图像较好地揭示了该海区四人洲、潮待洲、新井洲等水下地形。研究指出，流经水下地形的潮流对海洋表面波的水动力调制是水下地形ＳＡＲ成像的主要机理。本研究表明星载ＳＡＲ作为浅海水下地形测量的新型手段具有广阔的应用前景。     

黄河水下三角洲浅表土体的风暴液化问题探讨

黄河水下三角洲的地质勘察揭示了海底浅表地层发生的各种灾害地质现象。本文以风暴浪导致海底土体液化观点,结合土体动力三轴试验、波浪水槽试验,对黄河水下三角洲浅表地层土体的液化发生条件、形成模式、液化土体运动以及地层发生的重新层化问题进行了分析,指出黄河水下三角洲的灾害地质由于风暴浪导致海底粉质土液化运动而形成,液化后土体运动形式与波浪运动一致,液化土体运动造成的土颗粒分异而使地层重新层化,并初步指出了风暴浪导致海底土体液化在地学、环境、工程等方面的研究问题。     

基于多体分析的浅水FPSO和水下软钢臂系泊系统运动特性研究

基于多体动力分析方法进行FPSO和水下软钢臂系泊系统的运动特性研究。相较于非线性弹簧模拟软钢臂系泊系统或者其他近似模拟方法,多体分析方法可以充分考虑系泊系统具体结构形式及其动力项对FPSO运动性能的影响,更好的预报系统运动响应和系泊力。本文将FPSO和水下钢臂结构模拟成2个具有6自由度的独立结构,两者用系泊链组进行连接。基于三维势流理论应用汇源分布法,首先在频域内进行FPSO的水动力参数分析,进而在时域内对系统进行耦合动力分析。本文重点讨论系泊系统黏性力和二阶波浪力对系统响应的影响,计算结果发现系泊系统黏性力对系泊力有一定影响,而在浅水条件下二阶波浪力的计算对准确预报系统运动及系泊力非常重要。