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ROV(Remotely Operated Vehicle)作为一种水下运载工具,由于其经济费用低、工作效率高、能在复杂的深海环境下进行长时间作业等优点,已被广泛的应用于深海环境的观测与取样、管线的检测、安装、维护与修理等众多领域中。然而,由于海上作业环境复杂,因此开发与研制ROV水下作业仿真模拟培训系统,对作业人员进行培训,对水下作业方案进行预演,降低海上作业风险,提高安全性十分具有意义。本文依托于国家科技重大专项《海洋深水工程重大装备及配套工程技术》的子课题“深水ROV作业培训装备与技术研究”,针对ROV水下作业仿真模拟培训系统对准确性与实时性的需求,基于开架式ROV几何不对称性以及运动特性,建立了一种新的适用于开架式ROV水动力模型;通过模型实验对开架式ROV几何不对称对不同成分的水动力产生的影响程度进行了量化研究,获得了开架式ROV几何不对称性对水动力系数影响规律,详细研究了开架式ROV水动力的耦合特性;采用集中质量法,考虑脐带缆的影响提出了满足实时仿真的要求的开架式ROV实时运动仿真的数学模型,以实现对开架式ROV水动力性能以及运动性能的预报仿真。本文主要的研究内容如下:基于矢量化的建模思想完成了开架式ROV运动学动力学数学模型的构建工作。总结现有的ROV水动力模型建模研究工作成果,针对现有水动力模型存在的不足,摒弃了潜艇运动方程中的基于小扰动的以纵向直航运动为基准点进行泰勒展开的水动力建模方式,基于ROV作业特点与几何不对称性,提出了一种新的开架式ROV水动力模型。根据开架式ROV运动特点与外型特性设计了模型实验对开架式ROV的水动力性能进行了研究,得到了构建开架式ROV水动力模型所需的水动力系数。特别是针对由ROV几何外型的不对称性所导致的水动力不对称性的影响进行了量化研究。所得到的实验结果还反过来用于对水动力模型进行改进,获得最终用于开架式ROV运动仿真的水动力模型,并对水动力模型的准确性进行了验证。基于本文中提出的开架式ROV水动力模型,通过龙格库塔数值算法实现了对ROV单体运动的模拟仿真,根据运动过程中不对称性质的对比研究与讨论,进一步加深了对于由开架式ROV几何外型不对称性所导致的水动力不对称性以及运动的不对称特性的认知。采用集中质量法对脐带缆进行受力分析与运动计算,提出一种适用实时解算开架式ROV耦合运动系统动态运动的数学模型。根据相关文献资料对数学模型的正确性进行了验证。并且针对不同的缆线分段长度与时间步长的划分方案进行了研究与讨论,为满足数值计算可靠性与ROV模拟器实时性要求的缆线节点与时间步长划分方案的选择提供了理论与数据支持。利用所构建的开架式ROV耦合运动系统数学模型进行仿真实验。分析与研究开架式ROV自身的水动力性能、海流和缆线对于ROV运动性能的影响。同时还对水面母船运动下ROV的运动响应进行了研究与讨论。根据仿真结果总结了共性与规律,加深了对于开架式ROV水动力性能以及耦合系统运动特性的认识,也为实际的操纵作业过程提供了参考依据。