浅水观察级小型ROV设计与实现.pdf

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1、应用技术与研究学术探讨2015年第4期浅水观察级小型ROV设计与实现辛光红冯德忠潘若男（三亚学院理工学院，海南三亚572022）[摘要]本文主要阐述了浅水观察级ROV的功能及设计方案。重点介绍了ROV的舱体设计与仿真，磁耦合防水推进器的原理及设计方案。ROV主要功能为图像采集并传输到地面站。本方案改变了传统的模拟图像传输方式，改用数字图像采集，使用TCP/IP协议传输。为了提高传输距离，缆线采用了光缆。数字图像采集使用了开源的openwrt系统实现。本方案有效提高了数据的传输效率，同时实现控制信号的同步传输。[关键词]ROV；o

2、penwrt；磁耦合推进器；TCP/IP；solidworks中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1008-66609(2015)04-0071-031引言表1ROV设计技术指标近年来国外水下机器人技术发展迅速，技术水平较高。设计水深（m）150其中，具有代表性的产品有：美国VideoRay公司开发出的运动自由度3Scout、Explorer、Pro等系列遥控式水下机器人，美国Seabotix航速（m/s）0~2节公司研发的LBV-ROV系列，英国AC-CESS公司的AC-ROV水下持续工作时间（h）2小时系列。随着海

3、洋开发、探测的需求越来越强，水下机器人成摄像机自由调节角度（°）横向180°，纵向180°为全世界研究的热门课题。小型自治水下机器人具有低成图像传输及控制TCP/IP协议同步传输本、小型化、操作灵活等特点成为近年来国内外研究的热点。（2）ROV3D模型及推进器排列设计ROV，即无人遥控潜水器（RemoteOperatedVehicle），系如图1所示，采用2020型材的骨架结构，7075铝合金圆统组成包括：动力推进器、遥控电子通讯装置、黑白或彩色摄筒型系统密封舱，包含4个推进器，分别是艉部的2个主推进像头、摄像俯仰云台、用户外围

4、传感器接口、实时在线显示单器、中部2个垂向推进器。为了实现3个自由度运动，该ROV元、导航定位装置、自动舵手导航单元、辅助照明灯和凯夫拉采用4个推进器，左右对称于纵中剖面，推进器均为正反双转零浮力拖缆等单元部件。功能多种多样，不同类型的ROV向推进器，通过该4个推进器实现运动自由度要求的控制过用于执行不同的任务，被广泛应用于军队、海岸警卫、海事、程[1]。海关、核电、水电、海洋石油、渔业、海上救助、管线探测和海洋科学研究等各个领域。ROV分为观察级和作业级。观察级ROV的核心部件是水下推进器和水下摄像系统，有时辅以导航、深度传感

5、器等常规传感器。本体尺寸和重量较小，负荷较低。成本较低。作业级ROV用于水下打捞、水下施工等应用，尺寸较大，带有水下机械手、液压切割器等作业工具，造价高。2ROV结构设计主要根据选用的推进器、摄像机、控制板等元件的尺寸，设计舱体形状尺寸，需要实现的功能，安排舱体空间位置，并设计安装框架及其导流罩外形。根据需要实现的运动形式，安排推进器的布局。在材料选择的过程中，运用强度计算公式分析计算，完成ROV解构设计。图1ROV3D模型及推进器排列布局（1）ROV设计技术指标——————————————作者简介：辛光红，男，甘肃金昌人，实验

6、师，研究方向：单片机系统开发创新实践教学。-71-学术探讨应用技术与研究2015年第4期（3）密封耐压舱结构设计及材料选型上式成立则为长圆筒，否则为短圆筒。耐压舱为一个圆筒舱体，舱体内部装载工作元件，首部由于现成316L不锈钢管材的外径是固定的，壁厚有为半圆透明罩，对于耐压舱体的设计外径设计，由于涉及到5mm、6mm、8mm、10mm、12mm、16mm。经过耐压模拟以及壁厚，需进行强度分析，是耐压设计的一个重要部分。对于考虑到合适的加工尺寸，这里选择壁厚6mm进行计算。此部分单独阐述，在第5节中进行了详细描述。耐压舱体构D在外

7、径为219mm和壁厚t=6mm时，4.0D=3742>1，2t造图如下图2所示：远大于舱体的筒长L=500mm，故可以得出该设计舱体为短圆筒。短圆筒必须考虑两端边界对稳定性的影响，其失稳时的波数为n>2的整数。计算短圆筒的临界压力的公式很多，但广泛应用的公式是米塞斯（Mises）公式：P=Et+E(t/R)3σ2R(n2-1)[1+(nL)2]212(1-v)πRéù（2）ê2ú×ê(n2-1)+2n-1-vú图2耐压舱体构造êê1+(nL)2úúëπRû式中：Pσ——筒壁厚为t的圆筒可以承受的临界压力；1-半球罩固定法兰，2、

8、4-硅胶密封垫圈，3-透明半圆罩，DR——圆筒的半径，R=；N——失稳时的波数。5-前法兰，6、7、9、10-橡胶密封O圈，8-不锈钢舱筒，11-后法2兰盖。工程上常用拉姆公式计算短圆筒的稳定性，它是由简化选取316L不锈钢无缝管作为耐压舱材料。316L不锈钢的