深海着陆器是将海洋观测设备运送至海底的首选设备,随着搭载设备及作业任务需求的不同,深海着陆器结构多种多样,而下潜、着陆定位、驻底防陷是深海着陆器布放过程中几项关键技术。本文分析介绍几种形式的减速下潜技术、着陆定位技术、驻底防陷技术、适用场景及应用情况。
Deep-sea lander is the preferred equipment for transporting marine observation equipment to the seabed. With the different requirements of carrying equipment and operational tasks, the deep-sea lander structure is varied, and the diving technology , landing positioning technology, anti-sagging technology are important parts of the deep-sea lander deployment process. This paper introduces several forms of diving technology, landing positioning technology, anti-sagging technology, applicable scene and application.
2022,44(24): 107-113 收稿日期:2022-09-08
DOI:10.3404/j.issn.1672-7649.2022.24.022
分类号:U674.82
基金项目:部委级资助项目
作者简介:刘佳(1982-),男,硕士,工程师,研究方向为舰船总体
参考文献:
[1] 施兴华, 曹奔, 钱佶麒, 等. ROV脐带缆水动力分析[J]. 舰船科学技术, 2022, 44(18):86-93
[2] PRIEDE I G, BAGLEY P M, WAY S, et al. Bioluminescence in the deep sea:Free-fall lander observations in the Atlantic Ocean off Cape Verde[J]. Deep Sea Research Part I Oceanographic Research Papers, 2006, 53(7):1272-1283
[3] BARCLAY D R, SIMONET F, BUCKINGHAM M J. Deep sound:A free-falling sensor platform for depth-profiling ambient noise in the deep ocean[J]. Marine Technology Society Journal, 2009, 43(5):144-150
[4] YU Z, ZHANG C, CHEN J, et al. Dynamic analysis of bottom subsidence of benthic lander[J]. Journal of Marine Science and Engineering, 2022, 10(6):824
[5] 汤叶青. 深海着陆器入水及坐底过程动力学分析[D]. 杭州:杭州电子科技大学, 2018.
[6] 张翔. 无动力水下潜航器自由下潜的运动学及致力机理研究[D]. 武汉:华中科技大学, 2021.
[7] 陈俊. 深渊着陆器技术及生物学应用研究[D]. 北京:中国科学院大学, 2018.
[8] CHEN J, ZHANG QF, ZHANG AQ, et al. Sea trial and free-fall hydrodynamic research of a 7000-meter lander[C]//OCEANS 2015-MTS/IEEE Washington. IEEE, 2015.
[9] 林杨. 小襟翼对自治式水下机器人潜浮运动的影响[J]. 机器人, 1997(1):36-44
[10] 雷阳, 王占勇. 无人潜航器无动力下潜轨迹仿真分析[J]. 舰船电子工程, 2019, 39(5):138-140
[11] 刘友, 沈清, 马东立, 等. 水下滑翔机的机翼位置与螺旋运动关系分析[J]. 浙江大学学报(工学版), 2017, 51(9):1760-1769
[12] CAO J, LU D, LI D, et al. Smart float:A multimodal underwater vehicle combining float and glider capabilities[J]. IEEE Access, 7.
[13] 曹军军. 深海机动浮标混合模式切换动力学及运动控制研究[D]. 上海:上海交通大学, 2020.
[14] 田国强. UUV坐底策略与位姿控制技术研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工程大学, 2018.
[15] ZHOU H, WANG T, SUN L, et al. Disc-type underwater glider modeling and analysis for omnidirectional and steering motion characteristics[J]. International Journal of Control, Automation and Systems, 2021, 19(1):532-547
[16] 高伟, 李天辰, 谷海涛, 等. 深海AUV无动力下潜运动特性研究[J]. 机器人, 2021, 43(6):674-683
[17] 高伟, 张玮, 谷海涛, 等. 大型深海AUV无动力螺旋下潜运动特性分析[J]. 工程设计学报, 2022, 29(3):370-383.5
[18] 潘彬彬, 崔维成, 叶聪, 等. 蛟龙号载人潜水器无动力潜浮运动分析系统开发[J]. 船舶力学, 2012, 16(Z1):58-71
[19] 徐伟哲, 张庆勇. 全海深潜水器的技术现状和发展综述[J]. 中国造船, 2016, 57(2):206-221
[20] HEALEY A J, GOOD M R. The NPS AUVII autonomous underwater vehicle testbed:design and experimental verification[J]. Naval Engineers Journal, 1992, 104.(3):191-202
[21] 张宏伟. 可着陆水下自航行器系统设计与动力学行为研究[D]. 天津:天津大学, 2007.
[22] 杜兵. 着陆式AUV动力学行为与控制策略研究[D]. 天津:天津大学, 2012.
[23] FEI L, ZHANG H, BING D. Design and optimization of overall structure for a landing AUV[C]//International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA) Conf. 2011.
[24] GLEGG S A L, OLIVIERI M P, COULSON R K, et al. A passive sonar system based on an autonomous underwater vehicle[J]. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 2002, 26(4):700-710
[25] 孙庆刚, 郑荣, 杨斌, 等. 基于浮力调节系统的AUV水底着陆策略研究[J]. 中国舰船研究, 2018, 13(6):134-139
[26] 孙庆刚, 郑荣, 安家玉, 等. 基于浮力调节系统的AUV定深悬浮控制[J]. 海洋技术学报, 2017, 36(6):33-37
[27] 张天健, 魏成柱, 张裕芳, 等. 大深度浮力驱动式水下运载器的浮潜运动研究[J]. 船舶工程, 2017, 39(12):87-94
[28] 孙斌, 黄祥兵. 潜艇大型集体逃生舱上浮速度控制仿真计算[J]. 中国舰船研究, 2020, 15(S1):42-49,60
[29] 任佰锋, 边晓阳. 阻尼板对水下航行体的力学影响作用[J]. 兵工自动化, 2018, 37(4):1-4
[30] 薛钢, 刘延俊, 薛祎凡, 等. 集成水力翼板的深海着陆器水动力特性研究与结构优化[J/OL]. 机械工程学报:1-15[2022-11-24]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2187.TH.20220602.1752.012.html
[31] 薛钢, 任平顺, 刘延俊, 等. 一种集成水力翼板的深海着陆器及其工作方法[P]. 山东省:CN114537623A, 2022-05-27.
[32] 练永庆, 王昕晔, 宋保维. 潜伏式武器水下减速着陆运动仿真[J]. 弹道学报, 2019, 31(3):79-85
[33] ZHAO ZC, GU HT, GAO H, et al. CFD modeling of damping plate and body of deep-sea vehicles for estimation of hydrodynamic coefficients[C]//2022 The International Society of Offshore and Polar Engineers(ISOPE), Shanghai, China, 2022.
[34] 赵志超, 李天辰, 谷海涛, 等. 深海运载器无动力纵倾上浮运动特性研究[J]. 水下无人系统学报, 2022, 30(5):586-596
[35] 练永庆, 宋保维, 李宗吉. 潜伏式武器水下施放后初始运动过程仿真[J]. 舰船科学技术, 2020, 42(5):67-71
[36] 徐健, 陈冬, 李娟, 等. UUV环境自适应坐底策略与控制方法研究[J]. 仪器仪表学报, 2018, 39(9):211-219
[37] SILVA E, MARTINS A, ALMEIDA J M, et al. TURTLE-a robotic autonomous deep sea lander[J]. IEEE Oceans, 2016:1-5.
[38] MARCO D B, HEALEY A J. Command, control, and navigation experimental results with the NPS ARIES AUV[J]. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 2001, 26(4):466-476
[39] AMIN R, KHAYYAT A A, OSGOUIE K G. Neural networks control of autonomous underwater vehicle[C]//2010 2nd International Conference on Mechanical and Electronics Engineering. IEEE, 2010. (ICMEE 2010), Kyoto, Japan, 2010, 2:117-121
[40] 郑荣, 马艳彤, 张斌, 等. 基于垂向推进方式的AUV低速近底稳定航行[J]. 机器人, 2016, 38(5):588-592
[41] SHIOSAWA T, TAKAGI K, INOUE T. Experimental and theoretical study on the motion of ROV with crawler system.[J] OCEANS, 2010:1-5.
[42] HENTHORN R G, HOBSON B W, MCGILL P R, et al. MARS Benthic Rover:In-situ rapid proto-testing on the Monterey Accelerated Research System[C]//OCEANS 2010 MTS/IEEE SEATTLE. 0.
[43] 卓超. 履带行走式深海着陆器设计及其动力学特性研究[D]. 青岛科技大学, 2022.
[44] 杨宝林. 深海漫游者机器人动力学建模与运动控制研究[D]. 东北大学, 2020.
[45] 张运修, 张奇峰, 杨宝林, 等. 深海小型履带式机器人转向动力学建模与分析[J]. 海洋技术学报, 2020, 39(2):22-31
[46] 张斌. 直立式水下驻留平台座底稳定性分析[J]. 数字海洋与水下攻防, 2019, 2(1):35-40
[47] 徐健, 田国强, 严浙平, 等. 一种UUV海底驻留的锚泊装置及方法[P]. 黑龙江省:CN106741647B, 2018-10-26.
[48] 宋保维, 成鹏飞, 王鹏, 等. 水下驻留航行器液压式驻留机构设计[J]. 液压气动与密封, 2012, 32(9):18-21
[49] 朱信尧, 宋保维, 王树齐, 等. 水下驻留航行器二次启动策略及影响因素[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2017, 38(11):1669-1675