作业级rov结构介绍.docxVIP

PAGE 2 典型作业级ROV结构介绍 前言 地球上海洋面积为3.6亿平方公里，约占地球表面的71.8%，是生命的摇篮、资源的宝库，人类可持续发展的源泉。进入21世纪后，重视海洋、探索海洋、研究海洋、开发海洋，以及保护海洋成为全球各国的重要课题。我国十八大提出了海洋强国战略，国家发改委等4部委近日下发《关于印发海洋工程装备产业创新发展战略（2011－2020）的通知》，推动海洋工程装备产业发展。国家“深海关键技术与装备”重点专项也将全海深（最大工作深度11000米）潜水器研制及深海前沿关键技术作为重点攻关方向。 水下机器人是一种具有人的一部分或大部分功能，能够在海洋环境下代替人进行某种作业的自动控制装置。通常是依靠电缆提供的动力或自身携带的能源驱动，载体上装有推进器在水下做三维空间运动，并可装设照明、摄像、声纳等观测设备，多种传感器及用来完成某些作业的机械手和作业工具。 水下机器人大致可分为三类：有缆遥控水下机器人ROV、自治水下机器人AUV、载人潜水器HOV，最近国外如美国伍兹霍尔海洋研究所研究一款混合水下机器人HROV。 ROV根据用途不同又分为观察型、调查型、作业型，就不再展开讲，本文以下内容以作业型机器人为例展开介绍。 作业级ROV系统概述 一套ROV由支持母船、配电系统、控制室、布放与回收系统、中继器（大型ROV）、脐带缆、无人潜水器、作业机械手等部分组成。 支持母船 支持母船作为水面支撑系统，承担ROV的长途运输、布放及回收、动力支持、及水面控制等任务。ROV的作业半径有限，必须有母船承载进行远程运输；为了将水下机器人ROV安全、迅速地下放和回收，在船体上需要有吊放系统，主要是由A型吊和绞车组成；一般ROV为了减轻重量、节省空间，以及长时间水下作业需要，不带动力装置，由母船提供；工作人员可以通过水面控制系统的大屏幕看到ROV所处环境，操作机械手进行相应作业。另外支持母船必须具备动力定位能力，否则会因为母船移动拉扯ROV造成损坏。 配电系统 主要负责给ROV长距离输电，为保证电力供应，需将船电（三相电）进行升压，将高压电通过滑环连接到脐带绞车，在ROV端再通过变压器降压。 布放和回收系统 布放和回收系统主要由吊车和脐带绞车组成。吊车的作用主要是把ROV从码头起吊至母船甲板；ROV入水有两种，一种是通过吊车直接将ROV从甲板吊起通过母船舷侧放入水中 另一种是通过船尾的A型架吊入水中。 脐带系统 脐带绞车 脐带绞车的主要是储存脐带缆，在ROV布放是负责放缆，回收时负责收缆，为控制放缆及收缆长度，安装有计米器。为了保证ROV的安全，防止缆绳过分张紧或松弛，减少波浪起伏对ROV的冲击，脐带绞车需具备恒张力控制功能，并防扭。 液压型绞车 电动型绞车 为了减少缆的冲击性张力，根据船的升降收放缆（船尾上升时放缆，船尾下降时收缆），还需要为绞车增加升降补偿功能。 脐带缆 ?通过脐带缆，水面控制台不但能将动力、控制信号传递给ROV，也可以接收返回的图像信息，所以说脐带缆是水下通讯的桥梁。但由于海况、海底结构复杂，如果脐带缆发生损坏、断裂就会造成水下机器人的丢失，所以脐带缆要选用强度大、防水、抗压、绝缘的材质。 脐带缆为动力和数据的传输提供了便捷，但也一定程度上限制了ROV的活动范围，同时脐带缆的断裂也有会造成机器人的丢失。 浅水区域，几百米的脐带缆可以直接由船体下放。但深水区长距离脐带缆下放，会增加水下ROV运动和作业的阻力。这时可以储存、收放脐带缆的水下装置——中继器（Tethe Management System, TMS）出现了。 中继器 中继器的主要作用是隔离水面支持母船升沉运动对ROV的影响，减少ROV的运动阻力，对副缆进行管理。当ROV开始下潜准备作业时，中继器可以和ROV一起吊放至作业深度，之后中继器放出ROV，开始作业。借助中继器的重力下潜，既节省了能量，也提升了下潜的速度。 顶置式中继器 车库式中继器 缆 线缆的主要作用是传递机械载荷，动力以及信号，有主缆和副缆之分。主缆支持母船平台至TMS，副缆支持TMS至ROV。信号衰减小，抗干扰，通过光纤通信，能承受静态载荷（缆自重、ROV重量、附加载荷重量）、动态载荷及自身产生的阻力。 主缆 副缆 无人潜水器 组成 系统示意图 无人潜水器ROV由支撑框架、配平系统、推进系统、光学观察系统、耐压仓、密封系统、动力系统组成，还需要安装作业机械手。 框架 机械、电气、推进、传感器工具单元都需要安装到支架上，另外起到保护作用，要求使用的材料重量轻、强度高，一般为复合塑料和铝合金。 框架 配平系统 配平系统包括了浮态配平和姿态配平。 浮态配平主要由浮力块构成，保证ROV具有微正浮力，减少能耗，保证安全。一般置于