大深度载人潜水器浮力材料的应用现状和发展趋势

在所有海洋装备中,大深度载人潜水器代表深海技术的制高点,而大深度载人潜水器的研制所要解决的关键问题之一就是浮力材料的选择。文章概述浮力材料的分类以及浮力材料在三代大深度载人潜水器上的应用情况,并对能够满足大深度尤其是全海深载人潜水器需求的浮力材料进行对比研究。研究结果表明:微珠复合泡沫虽然能满足7 000m载人潜水器的需求,但应用在全海深载人潜水器时存在密度大和吸水率高的缺点,且不能满足1.5倍安全压力要求;陶瓷等新型浮力材料的密度小和吸水率低,是未来浮力材料的重要发展方向。本研究可为大深度载人潜水器浮力材料的选择提供一定的理论支持。     

AUV用高精度吸排油浮力调节系统

针对黑潮等海洋现象的长期、间歇性观测需求,研发了一种长期定点剖面观测AUV系统。为降低能耗,在观测间隔期间,采用浮力调节技术实现定深悬浮,并关闭主要设备实现休眠节能。传统的油囊式浮力调节系统不能精确测量调节量,难以满足AUV悬浮休眠节能的需求。为实现浮力调节量的精确控制,设计了一种内油箱为活塞式油缸的吸排油浮力调节系统,通过活塞位置的精确测量实现浮力调节量的精确测量和控制。试验结果表明,该浮力调节系统性能满足设计指标,调节精度可达到10 mL,搭载该浮力调节系统的AUV可实现高精度定深控制和剩余浮力的精确调节。该研究为拓展AUV的作业模式、提高AUV作业时间奠定了基础,为高精度浮力调节系统的开发提供了设计参考。     

国内外载人潜水器的研发与应用

<正>载人潜水器是最早开始发展的一种深海运载器。人类为了满足对深海的好奇,借鉴高空气球原理,采用深水载人球和浮力舱(汽油舱)相组合的方式建造了载人潜水器,开启了探索深海历程。这种潜水器被称为第一代载人潜水器。从20世纪50年代末到60年代中期,载人潜水器的技术得到迅猛发展,自由自航式潜水器取代了     

“远游”滑翔机的浮力调节系统设计及试验研究

设计开发了一种新型的滑翔机浮力调节系统,并对该系统进行了大量的内外场测试。文中结合浮力原理设计了一种轴向柱塞浮力泵,并通过Workbench对关键零部件进行强度仿真及优化,最终完成了浮力调节系统的设计开发。然后对该系统进行了大量内场测试,以及在南海进行多次外场试验。试验结果表明,该浮力调节系统完全能够满足远游滑翔机下潜600m所需的浮力变化要求,并为水下滑翔机的优化设计提供了可靠的依据。     

基于浮力调节系统的AUV定深悬浮控制

定深悬浮是AUV实现虚拟锚泊的主要形态,一般可通过在AUV艏艉配置垂向槽道推进器或浮力调节单元实现。文中主要介绍了AUV浮力调节系统的基本原理、两种定深方式的能耗对比、无模型反馈控制策略、温度对浮力调节系统流量的影响等。湖上试验中,对AUV进行了3 m,10 m定深悬浮,试验结果表明,采用无模型反馈控制策略能够使配置浮力调节系统的AUV在合理的误差范围内实现定深,满足实际工程需要;温度对浮力调节系统的流量有一定的影响,两者大致为三次函数关系;浮力调节方式下AUV的定深悬浮较槽道推进器方式节约能源。     

近水面大型载人潜水器的波浪升力与空吸现象

本文采用势流法计算近水面载人潜水器的波浪力。对在波浪气象条件下,航行在水面的潜水器,如果不增加负浮力,就无法下潜,以及在潜望镜深度时有空吸现象,潜水器有浮出水面的倾向,进行了理论解释。这对潜水器的潜水动力环境分析和潜水器操纵是有实用的意义。     

浮力调节舱进水上浮仿真分析

浮力调节舱是一种用于将自身负浮力的水下产品调整为弱浮力或者零浮力的装置,当水下产品与浮力调节舱分离后,浮力调节舱上浮.为了避免浮力调节舱上浮出水暴露位置目标,在浮力调节舱上设计有进水口.通过对浮力调节舱上浮进水和进水上浮的过程进行分析,验证了上浮进水和进水上浮的边界条件,为工程应用提供了一定的指导,并在湖上进行了试验验...     

基于浮力调节的液压系统动态特性仿真

AUV在水下作业时浮力会受到海水温度、深度等的影响而发生变化,为了解决浮力变化引起的航行性能问题研制了浮力调节装置,它对于大航程、大潜深AUV的发展具有重要的意义。针对以上问题,设计了一套活塞缸式浮力调节装置,它利用液压系统驱动液压缸吸排海水改变浮力从而实现浮力调节的目的,浮力调节的大小是通过直线位移传感器测量油液的改变量间接计算得到的;接着利用AMESim进行液压系统仿真,重点分析了液压缸的动态特性,为实际系统的试验提供了理论的指导意义;最后为了验证液压库建模和HCD库建模的等效性,采用HCD库建模进行比较分析。     

高精度测深侧扫系统在载人潜水器中的应用

为提升"蛟龙号"载人潜水器海底综合探测能力,介绍一种采用多子阵海底自动检测—子空间拟合的信号参数估计技术的高精度测深侧扫声纳系统。该系统安装于载人潜水器的两侧,能够测量海底的微地形地貌以及海底和水中的目标,同时获得探测区域高分辨率的地形图和地貌图。通过介绍该高精度测深侧扫系统的工作原理、技术指标及系统组成,结合"蛟龙号"载人潜水器试验性应用航次获得的高分辨率地形地貌数据,对该系统在载人潜水器中的应用和海底地形地貌探测结果进行了分析和展望。     

水下机器人主动升沉补偿系统研究

介绍一种基于水下机器人常规液压收放绞车的主动升沉补偿系统,利用加速度传感器获得母船的升沉运动信号,控制绞车的运转来降低母船的升沉运动对水下机器人的影响。通过理论计算建立主动升沉补偿系统的数学模型,仿真分析绞车运动对水下机器人升沉运动的补偿效果,并利用主动升沉补偿系统实验台验证基于常规液压收放绞车的主动升沉补偿方案的可行性。     

一类水下自治漂流浮标的定深控制技术研究与应用

针对一类未配置推进器,仅依赖于舱体内的水泵和控制阀进行油体输送和浮力调节的水下自治漂流浮标系统,研制设计了定深控制技术方法。首先介绍了水下自治漂流浮标的浮力调节系统及其浮力调节原理,然后根据控制目标设计了关于深度跟踪误差和期望速度的特征函数曲线,进而基于试差法设计了水泵和控制阀的自动控制率,实现了浮标系统的定深控制。海上试验应用结果验证了所设计控制方法的有效性。     

一种新型潜水器HROV及其关键技术综述

介绍一种新概念潜水器———混合型潜水器(HROV)。该潜水器能在两种不同的模式下工作,可以像AUV一样进行大范围的探测和搜索,也可以通过直径小于1 mm的微细光纤,执行传统ROV的近距离观察和采样任务。介绍了HROV的系统组成和工作过程,探讨与之相关的关键技术及其主要研究内容,并对HROV技术的应用前景也作了一些分析。     

"蛟龙"号载人潜水器的布放回收系统及其关键技术

“蛟龙”号是我国首台载人潜水器,也是全球下潜深度最大的作业型载人潜水器。为使“蛟龙”号具有更大的作业空间,其布放回收系统须满足三级海况下布放和四级海况下回收的作业需求。文章介绍“蛟龙”号布放回收系统的系统组成和关键技术,并对其实际应用情况进行分析和总结。研究结果表明：“蛟龙”号的布放回收系统主要包括A形架、拖曳绞车和升降轨道车;拖曳绞车和A形架主吊缆的恒张力控制系统实现布放回收系统的升沉补偿功能,可满足“蛟龙”号三级海况下布放和四级海况下回收的需求;升降轨道车同时可作为“蛟龙”号日常存放、保养和维修的载体。     

近年来国外潜水器制造和使用情况

潜水器作为一种深水作业,必不可少的技术工具,是随着近代海洋开发特别是海底油气资源开发迅速发展起来的。目前全世界有各种民用的潜水器近400艘,与1970年相比数量增长近六倍,特别是遥控无人作业潜水器发展更为迅速,已成为当前潜水器发展的主流。一、潜水器的种类目前在世界各海域工作的潜水器种类繁多,归纳起来基本上有两大类,即:载人潜     

海洋绞车主动升沉补偿控制系统建模与仿真分析

针对海洋绞车主动升沉补偿系统的控制要求,通过对主动升沉补偿系统的控制机理进行分析,于Simulink软件中搭建海洋绞车主动升沉补偿控制系统的仿真模型。根据负载所处不同海况,设置相应仿真参数,得出负载在不同海况下主动升沉补偿控制系统的补偿特性,绘制了负载在升沉补偿作用下的位移响应曲线及补偿时电机转速响应曲线,并与无升沉补偿作用下的仿真结果进行对比。仿真结果表明,该主动升沉补偿控制系统具备理想的补偿精度。将主动升沉补偿控制系统应用于海洋绞车进行模拟试验,得到了电驱动海洋绞车主动升沉补偿控制系统在四级模拟海况下的试验数据。试验结果表明该主动升沉补偿控制系统满足补偿能力设计要求。研究可为海洋绞车主动升沉补偿控制系统补偿性能的改进与完善提供参考。     

6000m AUV“潜龙一号”浮力调节系统开发及试验研究

"潜龙一号"是我国2011年启动研发的6 000 m级自主水下航行器(AUV),用于深海海底锰结核探测,是"十二五"规划重点项目之一。由于潜深大,AUV在未知大深度水域航行时,一般需要2~3次下潜才可完成预定深度航行配平要求。研发了"潜龙一号"使用的单向浮力调节系统,在陌生水域进行初次下潜时,将浮力调节装置搭载于"潜龙一号"外部,在航行深度进行自动浮力调节,通过浮力调节,单次便可实现预定下潜深度的最优化配平,并可同步开展该深度下的探测任务。实现了在未知海域、大潜深探测过程无需进行配平的目的,极大提高了"潜龙一号"AUV使用的经济性和方便性。该系统具有功能独立、体积小、使用维护方便等优点,该工作对大潜深航行器具有很高的工程应用价值和一定的开发理论指导价值。     

载人潜水器发展现状及趋势

海洋蕴藏着国家经济发展和国防建设不可或缺的丰富的战略资源,世界各国不断加大在国际海域活动的力度,展开了空前的技术研究与竞赛。深海活动离不开高技术运载装备的支撑,以载人潜水器为代表的运载装备不仅对资源调查与科学研究做过杰出的贡献,而且在军事领域也产生过深远的影响。文中对国内外载人潜水器的发展现状进行了重点分析,对世界范围内重型深海载人潜水器及轻型中浅海载人潜水器的进展现状进行了全面调研,同时介绍了我国"蛟龙号"、"深海勇士号"等载人潜水器发展情况,也对世界范围内载人潜水器的技术性能和应用情况进行了分析对比,在此基础上,展望了载人潜水器的发展趋势,并讨论了潜水器装备的未来技术进展。     

600米深海遥控观察系统研制方案通过专家评审 中国准备向深海开发迈出步子

一九九二年三月十六日到三月十八日,中国大洋矿产资源开发协会在上海交通大学召开专家论证会,对上海交通大学水下工程研究所提出的“6000米深海观察系统”研制方案进行评审。该系统是一个装备水下电视摄像机和水下照相机等观察设备的系缆无人遥控潜水器。上海交大科研人员对国内外潜水器的发展水平作了介绍,提出了一个带有中继器的系缆无人潜水器方案,分析了该项研究的技术难点和介决途径。与会专家认为上海交通大     

载人潜水器发展现状及趋势研究

随着我国综合国力的提升和战略安全环境及新空间的需求,习总书记提出了“海洋强国”的战略目标及深海进入、深海探测、深海开发的发展三部曲战略构想。海洋强国的发展离不开大型运载装备的进步,载人潜水器不仅对资源调查与科学研究做过杰出的贡献,而且在军事界领域也产生过深远的的影响。本文对国内外载人潜水器的应用发展现状进行了重点研究,对世界范围内重型深海载人潜水器及轻型中浅海载人潜水器的应用进展现状进行了全面调研研究,同时介绍了我国蛟龙号、深海勇士号等载人潜水器应用发展情况,也对世界范围内载人潜水器的技术性能和应用情况进行了分析对比,在此基础上,展望了载人潜水器的发展趋势,并讨论了潜水器装备的未来技术进展。     

深海设备的升沉补偿系统

随着深海开发的不断增长,可靠安装方式的需求也在增加。为了响应市场的需求,研发了一种适应于深水设备的新型主动升沉补偿系统。这套系统在2003年早期就建造完成并成功测试。本文介绍了AHC175／40／6200型主动升沉补偿系统,它安装在“Normand Progress”号船上,目前在水深达到2400m的非洲海域进行海底结构安装操作。