海底观测网络接驳盒布放与回收系统的过程研究与分析

摘要

接驳盒是海底观测网的重要组成部分，在海底观测网络中起着至关重要的作用，是海底观测网络的核心，它负责电能的传输与分配、信息的转换与传输，是连接海底观测网各项设备与骨干网络的纽带，工作于海底，自身体积大、重量大，复杂的海洋环境条件直接导致了接驳盒的布放难度加大和动态性能变差。
　　 本文基于国家863重点项目海底观测网关键技术接驳盒，针对其布放与回收系统进行前沿性的研究与分析。随着海洋资源开发的推进与环境变化的需求，海底观测网应运而生，大规模的海洋装备尤其是接驳盒的布放成为迫在眉捷的研究课题，因此本文利用现有的虚拟样机技术和计算流体力学方法对接驳盒的布放与回收系统进行了动力学仿真分析，并建立了实验平台，为进一步研究有效，可靠，精确的布放与回收的系统提供了的实验基础。本文从以下几个部分来研究接驳盒的布放与回收过程：
　　 首先，分析了复杂的海洋载荷下布放船的运动规律，将其简化成六个自由度上的运动，并借助传统的经验船舶理论得到海试使用布放船的垂向和水平方向的振动幅值、固有频率等，为后面的虚拟样机分析提供必要的输入参数。
　　 然后，应用虚拟样机建模ADAMS分析软件，建立海底观测网接驳盒布放与回收过程的仿真动力学分析模型，研究接驳盒在入水前的动力学特性，该分析为实际布放和回收操作提供了理论依据，有助于保护腔体内部精密电子器件及提高接驳盒布放控制精度和稳定性，也可为接驳盒的设计与制造提供参考。
　　 其次，应用流体计算分析CFD软件，建立了接驳盒的流体分析模型，对接驳盒在入水瞬间以及入水后水中的流体力学特性进行了分析，得到了不同布放速度下，接驳盒在海洋中的压力、速度矢量云图，为以后海试过程中的布放与回收方案、系统结构设计以及参数选择提供了有力的数据支撑。
　　 最后，本文还进行了布放与回收实验平台的设计，利用相似理论将布放与回收系统缩小到实验室内可操作的尺度，然后从平台的机构设计、控制系统设计及软件编程等方面入手，设计出一个布放与回收系统过程研究的平台，为今后布放与回收过程的进一步研究提供实验基础，得到更加完善、可靠、精确的布放理论。