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進行能源補充的關鍵技術，研制可靠、高效、環(huán)境適應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、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)行機構和液壓傳動系統(tǒng)在安裝調試時存

2、在的問題進行改進，并根據項目任務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、液壓傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個方面對國內外研制的水下回收、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。針對以前設計的姿態(tài)調整模塊緊固件存在

3、強度不足以及方位調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整模塊機械結構的改進方案。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速閥替換原系統(tǒng)中手動調壓、調速裝置的改進方案。為了實現項目任務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、據最終確定的總體方案確定控制流程。
　　為了實現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、行模塊化設計，并根據控制系統(tǒng)總體方案基于STM32的庫函數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，本文針對原來設計的液壓系統(tǒng)在安裝調試時存在的問題進行改進。針對以前設計的液壓系統(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；為了應對機械吊耳造成的安全隱患，本文從軟件系統(tǒng)和機械結構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