基于CTD的浮力补偿系统研究.pdf

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1、与开发DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2013．01．024基于CTD的浮力补偿系统研究卢海洋，查智(中国船舶重工第七一0研究所，湖北宜昌443003)摘要：针对重型、大型UUV在远程航行过程中，由于所处外部环境海水温度、盐度、深度的变化会导致海水密度变化引起的UUV浮力变化问题，没计了一种基于CTD的浮力自动补偿系统。浮力补偿系统作为重型、大型UUV的重要组成部分，实现UUV航行过群中的浮力自动补偿，有效地解决了uuv远程航行过程l11浮力变化产生影响，具有较好的工程应朋前景。关键词：CTD；浮力补偿；海水密度；UUV中图分类号：TH766文献标识码：A文章编号：

2、1009—9492(2013)Ol一0092一O5ResearchofBuoyancyCompensationSystemBasedonCTDLUHai—yang．ZHAZhi(No．710R&DInstitute，CSIC，Yichang443003，China)Abstract：Forheavy—dutyandlargeUUVremotenavigationprocess，thedensityofseawaterwillchangeswiththeseawatertemperature，salinityanddepthchanges，whichwillchangetheUUVbuoyan

3、cy，SOdesignedakindofautomaticbuoyancycompensationsystembasedonCTD．Asanimportantpartofheavy-dutyandlargeUUV，buoyancycompensationsystemachievedtheUUVautomatict)uoyaneycompensationduringthenavigationprocess，efectivelysolvedtheimpactofbuoyancychanges(1uringtheUUVremotenavigationprocess，hasabetterprospe

4、ctofengineeringapplication．Keywords：buoyancycompensation；thedensityofseawater；UUV0引言不改变质量；2)改变物体的质量而不改变体积；21世纪是海洋的世纪，在广阔无垠的海洋空3)增加或减少所施加的外力，第一种和第二种方间，蕴藏着丰富的海洋生物资源、海洋矿物资案的典型工作原理分别如图1、图2所示。第一种源，是人类社会可持续发展的重要财富。水下机方案主要通过向皮囊中注}油的方式来改变其体器人在海洋资源勘探和开发中的应用越来越广积大小，从而实现浮力调节；第二种方案是通过泛，也发挥着重要的作用，具有广泛的应用前向水舱中注}

5、水的方式来改变航行体质量来实现景。对于大型或重型UUV运载平台，其在无人干浮力调节；第三种方案是通过航行体自身的动力预远程自主航行过程中，由于所处外部环境海水装置来施加一个外力，从而实现浮力平衡作用。。温度、盐度、深度的变化会引起海水密度的变化，导致UUV的浮力发生变化，对UUV的航行控制产生不利的影响，需要进行浮力补偿。如果不对这种浮力变化作出补偿则会使UUV可能沉人海底或浮于水面，影响作业任务的完成⋯。1水下航行器浮力补偿发展现状通常，物体在水中实现沉浮动作通图1油介质型原理图图2水介质型原理图常有种途径：1)改变物体的体积而收稿日期：2012—07—2j—J92IJ卢海洋等：基才CTD

6、的浮力补偿系统研究与综上所述，第一种方案，需要在UUV内部存贮相当数量的液压油，由于UUV内部空间有限，采用此种方法将占用大量的空间，不利于UUV的整体设计。第三种方案，需要UUV自身携带的动力装置来实现浮力的平衡，将消耗过多的能量，而UUV在水下航行时，所携带的能量是有限的。根据本文的研究背景，故采用第二种方案实现UUV的浮力调节功能]。2浮力补偿系统在UUV中的应用2．1系统的研究意义随着水下机器人技术不断发展和成熟，其在民用领域和军用领域都将有越来越多的应用。近年来，以UUV为代表的各种无人作战平台在现代战争中扮演着重要的角色，成为兵力的倍增器，这一趋势大大促进了人们对UUV技术的研究

7、和应用。根据美国海军发布的无人潜航器(UUV)总体规划，待发展的UUV根据尺寸和重量分为便携式航图4l1月份南海100m层密度分布图(多年平均)行器、轻型航行器、重型航行器、大型航行器四类，本文研究的浮力补偿系统，主要针对重型或l1月份南海表层海水密度变化范围基本在大型航行器，解决其在远程航行过程中的浮力补1．020～1．022g／cm之间，局部地区大于1．022g／cm偿问题。但是小于1．0225g／cm，