AUV水下對接裝置功能模塊的研制與實驗研究.pdf

1、隨著陸地上不可再生資源的日漸枯竭，人們的目光越來越多的投向海洋。AUV是目前人類探測、開發(fā)海洋的重要工具，但其存在續(xù)航能力不足的問題。水下對接技術(shù)即是以提高AUV的水下續(xù)航能力為目標，以水下對接的形式對AUV進行能源補充的關(guān)鍵技術(shù)，研制可靠、高效、環(huán)境適應(yīng)性強的對接裝置對提高AUV的續(xù)航能力有重要意義。
　　本文從機械執(zhí)行機構(gòu)、液壓傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個方面對AUV水下對接裝置進行研究：針對機械執(zhí)行機構(gòu)和液壓傳動系統(tǒng)在安裝調(diào)試時存

2、在的問題進行改進，并根據(jù)項目任務(wù)書的要求研制水下對接裝置的控制系統(tǒng)。
　　本文首先闡述AUV水下對接裝置研制的意義。然后分別從機械執(zhí)行機構(gòu)、液壓傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個方面對國內(nèi)外研制的水下回收、水下對接裝置進行分析，借鑒其成功的經(jīng)驗，同時也對其不足之處進行分析，以期在本文研究過程中加以避免。
　　為了保證水下對接裝置進行水下對接工作時能夠高效、可靠，本文首先進行水下對接裝置總體方案的研究。針對以前設(shè)計的姿態(tài)調(diào)整模塊緊固件存在

3、強度不足以及方位調(diào)整模塊主軸抱死動作執(zhí)行效率低、制動力矩不足等問題，分析其原因，提出采用更換緊固件和改變方位調(diào)整模塊機械結(jié)構(gòu)的改進方案。針對原液壓系統(tǒng)中存在過濾功能不完善、壓力傳感器安裝位置不合理、溢流壓力和流量不易調(diào)整等問題，本文提出在回油口增加過濾裝置、改變壓力傳感器安裝位置以及采用電磁溢流閥和電磁調(diào)速閥替換原系統(tǒng)中手動調(diào)壓、調(diào)速裝置的改進方案。為了實現(xiàn)項目任務(wù)書對水下對接裝置的主從式控制要求，本文對控制系統(tǒng)的總體方案進行論證，并根

4、據(jù)最終確定的總體方案確定控制流程。
　　為了實現(xiàn)水下對接裝置的控制要求，本文對水下對接裝置的控制系統(tǒng)進行研究。為了實現(xiàn)信號的遠距離傳輸，本文制定信號傳輸方案，并搭建實驗平臺對制定的方案進行功能驗證。為了解決下位機上傳的信號可讀性差以及上位機下發(fā)命令時操作繁瑣的問題，本文基于LabVIEW進行上位機主控平臺的研制；針對主從控制形式以及各傳感器對下位機的功能要求，本文進行下位機控制器軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的研究：對下位機控制器的硬件系統(tǒng)進

5、行模塊化設(shè)計，并根據(jù)控制系統(tǒng)總體方案基于STM32的庫函數(shù)編寫下位機控制軟件程序。
　　為了保證液壓傳動系統(tǒng)工作時的高效性和可靠性，本文針對原來設(shè)計的液壓系統(tǒng)在安裝調(diào)試時存在的問題進行改進。針對以前設(shè)計的液壓系統(tǒng)存在裝配困難的問題，提出改變油管走向的解決方案；為了解決過壁接頭密封不良且易松脫的問題，本文提出改變過壁接頭壓緊形式的改進方案，并搭建實驗平臺對改進后的密封裝置進行密封性驗證。為了解決液壓馬達選材不合理，在水下易腐蝕的問題

6、，采取對液壓馬達進行噴漆處理的措施。為了保證液壓密封艙和電子密封艙的安全，本文進行漏水監(jiān)測系統(tǒng)的研究；為了應(yīng)對機械吊耳造成的安全隱患，本文從軟件系統(tǒng)和機械結(jié)構(gòu)兩個方面提出防護措施。
　　為了驗證本文的研究效果以及水下對接裝置的工作狀態(tài)，本文進行陸上試驗和水下實驗對水下對接裝置進行研究。陸上實驗部分：針對水下對接裝置的安裝、密封、功能和安全四個方面進行驗證，解決電子羅盤的安裝精度問題、驗證液壓密封艙的密封性以及驗證控制系統(tǒng)上下位機通