海底电缆水下检测机器人仿真技术研究

摘要

随着我国海上油气开发特别是深海油气开发的日益活跃，我国在役的海洋平台逐年增多，海洋平台的重要组成部分海底管道也在逐年增加，水下机器人海缆检测系统作为海底管道检测和维修必不可少的工具，正发挥着越来越重要的价值。
　　论文首先介绍了水下机器人的历史发展阶段及一些重要的产品问世，世界各国水下机器人技术的研究进展，同时也介绍了我国水下机器人的研究状况。论文以Sub-Atlantic公司的Super Mohawk ROV为模型在SolidWorks中完成等比例建模。建模过程中加深了对水下机器人的结构和载体设备的了解，对水下机器人的主框架，浮力材的结构，及推进器、TSS350系统的工作原理的了解。
　　论文接着研究了水下机器人海缆检测的虚拟仿真系统，其在ROV领航员的培训工作中发挥着越来越重要的作用，有着传统培训无法比拟的优点。介绍了虚拟仿真系统的内容和基本特征，虚拟仿真技术的历史发展阶段和在教育培训、工程设计、工业制造等方面的应用。论文完成了ROV海缆检测虚拟仿真系统的初步设计，其基本功能是尽可能的在计算机中还原一个逼真的ROV海缆检测工作环境，让ROV领航员有一种身临其境的感觉，完成与ROV操作者的实时交互，以达到ROV领航员的初步培训。
　　论文最后完成了水下机器人阻力性能的数值模拟计算，水下机器人航行时的阻力性能直接关系到水下机器人快速性的优劣，研究水下机器人阻力对操作水下机器人具有重要的意义。水下机器人在水下航行时的阻力构成主要是由水的粘性作用产生的粘性阻力，及作用在水下机器人表面上的压力造成的压阻力。论文分析了不同航速下粘性阻力、压阻力的大小及变化规律，同时水下机器人的阻力预报数据对工程上的应用也有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状及发展

1．3 工作级水下机器人介绍

1．4 论文的主要工作任务

第2章 ROV海缆检测系统的三维建模

2．1 引言

2．2 水下机器人设备概述

2．3 水下机器人主要建模

2．3．1 框架模型

2．3．2 浮力块模型

2．3．3 推进器模型

2．3．4 TSS 350系统

2．4 ROV模型质量属性

2．5 TSS 350系统工作原理

2．6 ROV海缆检测系统装配

2．7 海缆检测系统工程作业

2．8 本章小结

第3章 ROV海缆检测虚拟仿真系统的初步设计

3．1 引言

3．2 虚拟仿真技术的介绍

3．2．1 虚拟仿真的概念

3．2．2 虚拟仿真的特征

3．2．3 虚拟仿真的发展

3．2．4 虚拟仿真的应用

3．3 虚拟仿真系统的设计

3．3．1 虚拟仿真系统的设计要求

3．3．2 虚拟仿真系统的工作原理

3．3．3 虚拟仿真系统的开发流程

3．3．4 ROV模型和场景模型导入

3．4 虚拟仿真系统的实现

3．4．1 虚拟仿真系统的控制功能

3．4．2 虚拟仿真系统的螺旋桨转动

3．4．3 虚拟仿真系统的多视角

3．4．4 虚拟仿真系统的实时显示

3．4．5 虚拟仿真系统的其它控制

3．5 虚拟仿真系统的演示

3．5．1 虚拟仿真系统的操作

3．5．2 虚拟仿真系统的价值

3．6 本章小结

第4章 水下机器人数值模拟计算

4．1 引言

4．2 CFD软件介绍

4．2．1 Gambit软件介绍

4．2．2 Fluent软件介绍

4．3 CFD方法基本原理

4．4 CFD数值模拟过程

4．4．1 问题描述

4．4．2 网格划分

4．4．3 Fluent求解

4．5 计算结果及分析

4．6 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢