【摘 要】
：
海洋资源对人类社会的可持续发展提供中坚力量,自治式水下机器人（Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV）的发展和应用越来越重要。但是,其内部的能源有限,在水下作业一定时间之后就需要进行回收,不仅打断了作业的连续性,而且耗时耗力。随着海底观测网络的发展,AUV水下对接技术应运而生,通过与海底观测网提供的接口及其他可能设备连接,使AUV在水下自主完成充电、数据上传和新的任
【基金项目】
：
中国科学院战略性先导科技专项—南海环境变化（XDA13030204）；
论文部分内容阅读
海洋资源对人类社会的可持续发展提供中坚力量,自治式水下机器人（Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV）的发展和应用越来越重要。但是,其内部的能源有限,在水下作业一定时间之后就需要进行回收,不仅打断了作业的连续性,而且耗时耗力。随着海底观测网络的发展,AUV水下对接技术应运而生,通过与海底观测网提供的接口及其他可能设备连接,使AUV在水下自主完成充电、数据上传和新的任务下载等工作,是自治式水下机器人在深海中进行实际应用的重要保障。本文阐述目前五种典型的AUV水下回收及对接方式的国内外研究现状,重点分析AUV包容式对接方式的国内外研究成果并进行归纳总结,提出本文中包容式对接装置要解决的两个关键性问题:接触式充电和AUV入坞,主要研究工作如下:（1）针对本文中对接装置要实现的水下大功率有线充电和精准定位插拔,进行对接功能需求分析并展开对接装置结构的总体方案设计;提出一种新的AUV定位及姿态校正方法,在此基础上,对AUV的艏部结构进行相应的改动设计,展开对接装置各分机构的研究,对关键部件进行有限元分析,确保执行机构的可靠性。（2）针对AUV入坞碰撞过程展开研究,对AUV的碰撞过程进行受力分析;结合作业型AUV的自身属性,对其粘性水阻力进行相关计算,并进行STARCCM+流体仿真验证;采用经验公式估算惯性水阻力中的附加质量系数,根据Minorsky和Motora进行模型试验得到的附加水质量变化范围,查阅兰姆曲线和《潜艇操纵性》提供的舰船附加质量的量值范围表,确定作业型AUV的附加水质量系数;简单介绍研究解决接触碰撞问题的方法。（3）为促使AUV顺利入坞,提高导向罩的导向性能,在虚拟机仿真软件ADAMS中建立AUV入坞碰撞过程的物理仿真模型,通过比较试验结果和仿真结果中AUV的入坞姿态变化和前向速度的变化,验证仿真模型的有效性;在仿真模型中对凸型、锥型和凹型导向罩分别进行AUV入坞偏距和AUV入坞夹角的仿真分析,研究凸型、锥型和凹型导向罩各自的导向性能,改变导向罩的母线曲率得到“S”型导向罩;最后利用有限元软件ABAQUS对AUV与“S”型罩第一次碰撞的瞬间进行仿真。（4）搭建AUV水下对接装置试验平台,在千岛湖进行水下对接试验,试验中只要AUV能够成功入坞,充电操作就可以顺利完成,充分验证了本文中AUV水下对接装置的充电功能和AUV定位及姿态校正方法的有效性和可靠性,实现了 AUV水下有线大功率充电;在水池对凸型罩和“S”型罩分别进行AUV入坞偏距和AUV入坞夹角两个方面的入坞试验,水池试验的现象说明,“S”型罩的外环采用凹型结构,能更好的包络AUV,增加AUV入坞成功率,内环采用凸型结构,缩小AUV在导向罩内部的运动范围以顺利的将其收缩至框架口,“S”型罩的导向能力相比凸型罩具有明显的改善。综上所述,本文的主要创新点是AUV定位及姿态校正方法和“S”型导向罩的外形结构。随着国家对科研的支持和各国科研工作者的努力,相信有一天AUV水下对接技术会实际应用于海洋。
其他文献
溅射离子泵又称潘宁泵,是一种广泛用于超高真空系统中的清洁真空泵。溅射离子泵阳极筒空间中的电子在电磁场的作用下与气体分子碰撞发生潘宁放电,正离子轰击阴极溅射出钛原子,并在阳极筒上沉积成膜,对气体进行吸附,从而达到抽除气体的目的。泵腔内没有运动部件,具有结构简单、无油、无噪声、无振动、无需冷剂、使用简单可靠等优点。溅射离子泵经过不断的发展,广泛应用于高能粒子加速器、宇宙空间模拟、电子工业、重离子医疗机
高炉是一个高温密闭的反应容器,制约高炉寿命的一个关键的因素就是炉缸的使用寿命。高炉服役过程中,高温铁水与炉缸内衬直接接触,在铁水的冲刷和高温热应力作用下,高炉炉缸的侵蚀不可避免。高炉炉缸侵蚀最直接的影响就是造成炉缸的破损,更严重的危害是造成炉缸的烧穿。为了保证炉缸出铁过程的安全,并延长高炉炉缸的寿命,研究炉缸安全性的条件,进行不同干预措施的出铁仿真分析具有重要的意义。由于高炉炉缸内衬不断侵蚀的特性
人脸检测是许多相关应用的前提,它的性能将直接影响后续操作的效果。目前,人脸检测算法已经取得了较好的发展,但对大角度人脸和模糊人脸等仍有漏检情况,同时,检测速度也需要进一步提高。因此本文提出了基于Anchors优化的单阶段人脸检测算法,主要内容如下:首先,基于SSD检测框架设计了一个轻量级卷积神经网络,该网络结构主要由标准卷积、深度可分离卷积、Inception模块等组成,并采用maxout背景标签
近年来随着海洋经济的迅速发展,海洋装备制造业对于高镍铸铁的需求量日益增加,并且对高镍铸铁的性能和生产效率也提出了更高的要求。在保证高镍铸铁强度和硬度的前提下,提高高镍铸铁的生产效率及后续加工性成为生产高质量高镍铸铁的关键所在。水平连铸高镍铸铁棒材具有组织致密,石墨片细小,综合机械加工性能优异,生产效率高,材料利用效率高等特点,得到了越来越多的应用。本论文采用水平连铸生产工艺制备了直径54mm的高镍
使用有机涂层是工业上防止金属材料腐蚀应用最广泛的手段,高速列车也不例外。近年来高速列车快速发展,列车的不断提速,现役涂层体系渐渐不能满足高速列车发展的需要。发展新型纳米复合涂层,可以满足车辆对环境适应性的需要,提高车体在严苛多变的环境的耐候性,大大延缓车辆的腐蚀,增加车辆的服役寿命。针对有机涂层,自然环境暴露试验可以真实地反映出防护涂层在典型气候环境地区的耐老化性能,然而现代高性能防腐涂层体系在自
随着全球能源危机以及环境不断恶化,节能环保已是大势所趋。因此制备出轻质高强的结构材料成为了材料发展的重要方向。镁合金具有比强度高,阻尼性能良好,易于回收等特点,并且广泛应用于汽车、航空、3C等领域。然而,受到产品成本以及国家战略稀土资源控制等因素,制备出低成本、不含稀土元素的高强镁合金需求迫切。本文基于Mg-Sn-Ca-Al的成分优化及挤压变形,制备出力学性能优异的低成本变形镁合金,其中反向挤压态
数控机床加工是制造业中一种应用广泛的机械加工制造方法,在一些大型的制造类企业数控加工中,使用机械手代替人工操作已经是一种非常普遍的现象。目前大部分中小型企业无力承担昂贵的机械手,在数控加工中依然采用人工的上料卸料的方式。为提高中小型制造类企业的生产效率和自动化程度,设计研发了一种数控机床加工柱状类零件时用于自动上下料的经济型连杆机械手。论文主要研究内容如下:（1）根据取放料任务要求和工艺流程,制定
铸造铝硅合金是一种广泛应用于汽车、航空航天等工业领域的合金材料。Fe是铝硅合金中最常见的杂质元素,硬脆的针状富Fe相会降低合金的力学性能。目前为了消除富Fe相有害影响,目前工业采取一些净化除铁的方法,但效果不理想,因此改变富Fe相形貌成为降低其危害的重要途径。本文采用添加Li元素方法来改善铝硅合金中Fe相和共晶硅的形态。利用XRD、金相显微镜、SEM、DSC等现代测试手段。通过DSC测定加Li前后
纯钛因其具有较低的密度、较低的弹性模量、良好的耐蚀性以及优异的生物相容性而被广泛应用于航空航天、生物医学等军事和民用领域。然而,纯钛的强度较低,限制了其在较大载荷承力部件的应用。限制模压变形法作为一种新型的剧烈塑性变形工艺,具有实用、简便的优点,尤其可以加工大尺寸的板材而受到关注。目前,限制模压变形法已成功用于纯铝、铜等FCC结构金属,然而对于HCP结构的纯钛,室温下变形困难,限制模压变形过程中容
激光熔覆技术的含义为应用不同的送粉方式在基体表面上涂覆选择的熔覆材料,利用激光头发射激光,熔化被照射到的熔覆材料和基体,冷却凝固后使两者融合并形成良好的冶金结合,重复上述过程,逐渐熔覆出具有一定宽度和高度的熔覆层,最终生成完整零件。轴类零件是机械传动中必不可少的一部分,因此对轴类零件进行修复再制造具有实际意义。本文主要以45钢轴类零件作为研究对象,初期选用了 Fe105粉末和Ni60粉末作为熔覆材