小型水下機器人本體結(jié)構(gòu)設(shè)計及水動力仿真.pdf

1、目前，人類正面臨著人口、資源和環(huán)境三大難題。水下機器人(RemotelyOperatedVehicle)，是一種工作于水下的作業(yè)設(shè)備，能潛入水中代替人完成某些操作。水下資源豐富，越來越多的ROV用來資源探測和水下作業(yè)。傳統(tǒng)的ROV的航向控制都是在各個方向安裝幾個螺旋槳推進器，要安裝這些螺旋槳推進器一般需要使用開架式結(jié)構(gòu)，并且開架式ROV要想提速很難，螺旋槳推進器則大大增加了ROV本體的重量和航行阻力。為了盡量減小ROV體積和阻力，提高觀

2、測型ROV的機動性靈活性，基于這個目的，本文設(shè)計一個機動性強的水底觀測（探測）型ROV，為此，ROV應(yīng)該設(shè)計為封閉式的具有水動力性能優(yōu)良的流線型外形，參考船舶上使用水動力優(yōu)良的舵來控制方向，本文采用2個水平翼和一個垂直舵來控制ROV的運動方向，因此，這樣的ROV機動性將大大增強，解決了傳統(tǒng)開架式ROV提速難的問題。
　　 本文根據(jù)課題的任務(wù)要求，設(shè)計一個ROV樣機。涉及的部分主要是本體結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括有耐壓殼體設(shè)計、密封設(shè)計、攝像

3、機角度調(diào)節(jié)裝置設(shè)計、整體裝配設(shè)計以及結(jié)構(gòu)的材料選擇。ROV要確保其機動性，必須盡量減小它的航行阻力，而優(yōu)良的殼體外型是降低阻力最有效的方法。本文基于myring提出的分段設(shè)計思想，綜合考慮ROV空間需求，以設(shè)定可調(diào)參數(shù)（型值點）的方式，得出一款滿足ROV布置要求且流體性能優(yōu)良的外型，并運用Fluent軟件分析了殼體直航阻力參數(shù)，為主推進電機選型提供了依據(jù)。此外鑒于ROV工作環(huán)境復(fù)雜，耐壓殼體的壁厚設(shè)計對于整個ROV的安全起到至關(guān)重要的作

4、用，本文對于耐壓殼體壁厚進行了詳細(xì)的設(shè)計，確定壁厚以后運用Simulation軟件，對其進行靜力分析，得出最大工作水深時的安全系數(shù)符合規(guī)范要求，從而預(yù)測了耐壓殼體的安全性及ROV設(shè)計的可靠性。密封是ROV的關(guān)鍵問題，本文采用了結(jié)構(gòu)簡單使用極其廣泛的O型圈密封，尤其對動密封進行了詳細(xì)設(shè)計。為了最大程度上降低ROV航行阻力，由于傳統(tǒng)的ROV一般使用多個螺旋槳推進器（也稱為附體），這些附體大大增加了ROV的航行阻力，因此本文參考船舶上使用的舵