浅水观察级ROV结构设计与仿真

摘要

随着科技的发展，水下机器人应用越来越广。有缆水下机器人（ROV）的应用具有非常广阔的前景,其中浅水观察级ROV的应用更是十分广泛，浅水观察级ROV的研究对于我国浅水水域探索具有重大意义。针对目前的应用，结合国外商业化ROV设计方法与结构，本论文设计了一种左右对称式一体化的流线型浅水观察级ROV。
　　本论文在研究了国内外浅水观察级ROV的发展现状、设计形式和设计方案等的前提下，根据本论文设计的ROV的工作环境与作业目的设计了ROV的样机。
　　本论文主要介绍了ROV的形体选择、耐压壳体方案选择、动力系统与电源方案设计以及观测和照明系统方案设计；重点提出了对耐压壳体、透明罩、水下推进器和云台的详细机械设计方案；用理论计算方式和Ansys分析相互结合相互补充的方式解决了所设计的耐压壳体、透明罩等ROV关键部件的强度校核与稳定性分析的问题，并且通过实际压力测试证明了分析计算的正确性与设计的可靠性。
　　本论文建立了简单的ROV运动学与动力学数学模型，介绍了ROV的空间运动在固定坐标系与运动坐标系之间的转换关系，给出了ROV的空间六自由度运动方程。利用Fluent软件对所设计的ROV进行了水动力仿真，计算了ROV在一定速度下前进过程中的水阻力，并且设计了ROV水动力测试实验，通过设计的试验验证了计算仿真的正确性，得出了ROV在前进过程中水阻力可以满足要求的结论。同时对ROV在波浪中的稳定性作了试验测定，试验结果表明ROV在现有所能设计的最大浪高15.43cm的浪高环境下可以平稳运行，不会出现失稳侧翻现象。

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1 绪论

1.1引言

1.2水下机器人的分类

1.3 ROV国内外研究现状

1.4 本论文完成的主要工作

2 ROV系统方案设计

2.1 ROV的系统组成

2.2 ROV的系统设计

3 ROV 机械结构设计与强度校核

3.1 ROV结构设计

3.2 ROV主要零部件设计

3.3 ROV主要零部件耐压计算与有限元分析

4 ROV数学模型与水动力仿真

4.1 ROV运动学模型

4.2 ROV动力学模型

4.3 ROV整体水动力仿真

5 ROV系统试验

5.1密封性与耐压性试验

5.2 推进器动密封打压试验

5.3 ROV水中运动试验

6 论文总结与展望

6.1 工作总结

6.2 展望

参考文献

致谢

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