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機械社區

標題: 關于AUV向998師父取經，希望大家踴躍提問 [打印本頁]

作者: 單車居士 時間: 2011-4-17 22:40
標題: 關于AUV向998師父取經，希望大家踴躍提問
本帖最后由單車居士于 2011-4-17 22:42 編輯

998師父，我也讀了下您發的關于AUV設計的論文，讀后感就不寫了，讀書時作文一直在及格線附近，非要寫的話論文目錄就是對論文最好的概括。英語也不行，看了這篇文章，專業詞匯基本都不懂。

我就關于論文中作者遇到的工程技術問題，怎么解決這些問題來交流下吧，很多問題我多沒有接觸過，希望您能提供一些更詳細的資料，來開闊我們小輩的眼見。

1.
如何處理深海的高壓問題？

文章好像提到了在AUV內部充高壓油，有沒有這方面的資料？還有就是材料如何選擇？內部力學結構怎么設計？

2.
高腐蝕性怎么解決？

作者好像是選擇鋁合金，然后在外面鍍鋅，我看過海上天然氣平臺工程視頻，好像提到過鍍鋅問題，求資料。

3.
AVU的浮力怎么由什么產生

作者用什么陶瓷等泡沫材料吧，求資料。

4.
其他材料問題？

作者提到多容易解決，但是我不了解，求資料

5.
請更詳細的解釋下圖為什么這樣設計？

圖中各種部件分別叫什么，有什么作用，作者對于為什么這樣設計只是一比帶過，請更詳細的講解下，有資料不。

(, 下載次數: 41)

今晚先到這，明天在來

作者: 舟航 時間: 2011-4-17 22:41
大俠，打擊下，你那資料都看不明白，還求其他資料干嘛啊，哈哈，俺就不求，因為求了也沒用啊，哈哈

作者: 單車居士 時間: 2011-4-17 22:46
本帖最后由單車居士于 2011-4-17 22:49 編輯

回復舟航的帖子

哈哈打擊好了，反正一點不懂，屬于沒資格為師父跑腿的那種，慢慢學，不管用不用，先拿來再說，漲見識也挺不錯的

作者: 2266998 時間: 2011-4-17 23:13
大致說幾句
殼體問題，資料里面說了一些，你沒有看，殼體分為承壓和非承壓的，2000米，一般是鈦合金的，米國有非標公司可以定做，超過6000，是陶瓷的，陶瓷耐腐蝕性好，金屬材料可以表面處理，5年壽命沒有問題，
浮力是計算出來的，有比例系數，
誰有興趣，可以深入討論，殼體計算的論文，都幾百頁，誰讀，還是許諾一下，寫筆記，這些東西發上來沒有價值，不讀就是廢紙，一錢不值，哈哈，

作者: leftwall 時間: 2011-4-18 12:28
回復舟航的帖子

舟版，接下來這篇靠你了，上一篇通訊導航那部分我算是廢了，得先讀些中文的東西，我這部分基本是空白狀態……

作者: leftwall 時間: 2011-4-18 12:32

2266998 發表于 2011-4-17 23:13
; h2 \ }! i9 s. g: o x大致說幾句6 B7 y$ c& s, S r! |* H
殼體問題，資料里面說了一些，你沒有看，殼體分為承壓和非承壓的，2000米，一般是鈦合金的，米 ...

大俠說這個東西國內玩的少，能否說說目前我國能玩到哪個層次？材料、傳感器等還是依靠進口么，我們做外殼、支承結構外加組裝？如果做是給誰做呢，老外？國家？

作者: 油桃 時間: 2011-4-18 14:02
大俠能否詳談一下動力系統中的電池部分。文章中提到鉛酸，鎳鎘，銀鋅，堿性，鋰離子，鋰聚合物等，還專門提到燃料電池，但是都較寬泛。另大俠對金屬（鎂、鋁、鋅等）/氧氣（空氣）電池（Me/O2）怎么看？個人認為這是一種比其他燃料電池更有前途的動力裝置。電池問題也是目前炙手可熱的電動車問題的關鍵，鄙人只知道北京的中航長力在做鋅空，大連物化所也在做

作者: 2266998 時間: 2011-4-18 16:11
回復油桃的帖子

世界上有幾個流派，一部分用鋰電池，有常壓鋰電池，還有耐壓鋰電池，鋰電池是一個統稱，還有多種分類。
另外一部分用燃料電池，但燃料有差異，日本用燃料電池為主電池，以鋰電池為備用，
而以挪威‘休金’為代表的一派，單獨采用氫/氧燃料電池，能量密度比鋰電池大10-15%，續航能力有所提高，
空氣電池用在水下，要進行特殊設計，

作者: 2266998 時間: 2011-4-18 16:22
回復舟航的帖子

假如真讀，阿拉可以給你一個涉及AUV機電一體化的論文，也不是特別長的，里面講控制，傳感器都有，你應該能讀懂，簡單易懂，讀一下，試試水，順便再小小地打擊一下自信心，哈哈，

還是阿拉在各處的老規矩，承諾一下讀就可以，甭論結果，不以能力論英雄，還有就是時間，你自己定，讀后，1500字，不要多，帖上來，

要讀就承諾，就象阿拉給人家玩項目，甭論多大的公司，爺說玩就真玩，絕不打馬虎眼，不跑，哈哈

作者: 2266998 時間: 2011-4-18 16:37
回復舟航的帖子

時間隨你了，這個我沒有什么要求，何況也不是為俺打工，哈哈，看附件吧！

作者: 單車居士 時間: 2011-4-18 16:56
回復 2266998 的帖子

拋磚引玉，抽空寫了下筆記，深受打擊啊，知識面太狹隘了

工程用無人水下探測器的設計

自動水下航天器作為實用的工具運用于海洋科學是可行的。水下航行器作為一個無電纜的獨立的個體，它將填補載人潛水和移動操作潛水器對海洋開發的缺陷，水下航天器具有誘惑性，因為與傳統的技術相比，它經濟又實用，而且將開辟許多新的應用領域。設計一個水下航天器在嚴酷的深海環境工作是具有挑戰性的。這片論文討論了如何用現在的工程技術來滿足水下航天器的設計要求。

近來，自動水下航天器技術是成熟的，我們看到它被用于各種領域，從測量海面到海床的距離和描繪海床地圖。設計水下航天器，有很嚴格的限制，對它的目標領域非常的敏感。圍繞這個思路，論文的目標是理解在設計水下航天器時遇到的主要問題是如何解決的。這篇論文也會涉及到力學和材料問題，能量系統問題，電腦技術，航海和通訊系統，傳感器運用和長的外殼壽命將影響它的設計。

工程學的隨時間的發展，為了它最佳的性能水下航行器的設計將會改變。因而，此論文對基本問題的討論將繼續協助用先進技術對水下航行器的有價值設計。

AUV的發展歷史及其與到的一些問題。

拖網收集海底樣本。人類深潛探險。電子和材料的發展，載人潛水，深海電纜的發展出現遙控AUV，水中電磁波衰減速度非常快，聲波有延遲性，不能實施控制車輛，需要完全自主的AUV。

AUV的種類及各自特點：淺水層AUV（＜500米）：承受壓力小，體積小而輕，動力足，速度快，分辨率低。中水層AUV（500-2500m）：壓力相對較大，笨重，要更大的能量，速度慢。深水層AUV（＞2500m）：承受高海洋壓力，軸承座龐大，下潛時間長，能量儲存要大，體積又變大，高分辨率調查。滑翔機：通過浮力和水溫的變化航行，巡航能力強，巡航半徑大。

AUV形狀和他們的優缺點：魚雷形（需要設計平移的速度來完全控制車輛，6個自由度，自主控制較難。但工作范圍廣），非魚雷型（完全獨立控制，導航精度高，分辨率高的攝影）。

材料問題：耐高壓力，耐高腐蝕性，又要輕。內部充油，材料有鋼合金，鋁合金，鈦合金，復合陶瓷，其中復合陶瓷又耐壓又耐腐蝕，鋁合金比較輕，廉價，便于制作外表鍍鋅來提高耐腐蝕性能。

浮力主要由復合泡沫塑料提供，即玻璃，陶瓷，聚合物或金屬球體懸浮在環氧樹脂中的復合材料。

傳感器，電子，電池各有其自己的外殼，中間的連接電纜符合壓力下的水密性。

介紹了典型的水下機器人（2000m以下）結構和傳感器，浮子，電池的放置位置，軸承座的材料和設計形式。螺旋槳用磁性聯軸器，摩擦馬達驅動。

能源系統：典型的為電池，也有閉式循環發動機和燃料電池。電源存儲系統的重要設計參數為特定的能源，能量密度，充放電壓和電流特性。作者列出了模型，說明用電池作為動力源更合適。閉式循環發動機分為封閉循環柴油機，封閉循環汽輪機，斯特林循環發動機，他們多非常成功，但是可燃，不安全，昂貴，增加設計的復雜性。

電池最受歡迎，技術發展成熟，1.堿性電池，壽命短，效率低，不能充電。2.鉛酸蓄電池，便宜，方便，可充電，汽車上常用，功率低密度大，小毛病釋放氫，有爆炸危險。3. 鎳鎘電池，能量密度好，但需要一個大氣氣空間，難辨認，發熱大。4.鋰電池，能量密度高，壽命長，但壓力不補償，可用高能量密度彌補，價格貴，運用廣泛。5.鋰集合物電池，壓力可補償，能量密度比鋰電池好，可能是最佳的電池選擇。

燃料電池，高功率密度，要有密閉的空間。

核電，潛艇上運用成熟，AUV上用比較復雜，將來可能會運用廣泛。

作者介紹了典型的電力系統，動力源為可充電鋰電池組，海洋充電站，電力的負載（主處理器，GPS，馬達，電機控制，傳感器，相機，等等）

作者: 單車居士 時間: 2011-4-18 16:57
計算機系統：硬件和軟件的設計
水下運行控制的分類：1.分層體系，控制比較簡單，設計和調試的函數簡單，可以方便的進行測試，但是更改和添加功能時比較復雜，適合預知的環境，不適合海洋環境。2.分布式體系，具有并行結構，每個函數可以無中間級別的與每個其他函數交換數據，系統模塊話和靈活話，但是管理和調試比較困難，沒有監督的通訊。3.包容體系結構，它是獨立并行結構，每個行為直接與傳感器通訊，具有靈活性，可靠性，計算效率的分布式體系結構的特征。4.混合式體系，以上3種體系的合成，是最好的結構。5.pc104基于x86的計算機，傳感器與計算機的通訊和控制。6.自主資源管理器，7.海底計算機體系。8.哨兵等軟件系統。
AUV的導航技術：收集各地傳感器信息，使用原有的地圖信息進行導航，并在導航中實現數據的地圖更新，類似于是先有雞還是先有蛋的問題。水下電磁波衰減快，作者詳細介紹了水下導航問題的解決：1.對AUV跟蹤和定位，各種傳感器的應用，聲學多普勒系統，慣性導航系統，GPS，磁輪盤（受AUV磁場干擾，精度差），機械羅盤（精度好，時間久了也要有問題），環形激光陀螺儀和光釬陀螺儀（最好，但是貴）。
長距離的導航：LBL系統，類似路上的GPS系統，1.異頻雷達收發機部署，海洋底部部署轉發器。2.異頻雷達收發的調查，轉發器與AUV進行數據交流，修復誤差 3.AUV的導航，在先前布置的轉發器之間進行數據交換，來確定自己的位置。LBL的缺點是產生高頻率噪聲虛假點幾率，航跡推算的問題是錯誤的的頻率漂移。LBL與多普勒計程儀的結合使用，具有高精確的導航。AUV使用多普勒導航，LBL實現修復。
超短距離的定位：需要矯正，依賴陀螺和深度傳感器來獲得可靠的絕對位置，可以用于水下航行的基本導航，但是不復合高精度的水下測量，許多水下測量還是使用船的超短系統。
通訊：水下電磁波衰減嚴重，很難控制車輛。唯一可靠的是聲波。聲波調制解調器與LBL異頻雷達收發機來導航AUV。Mit使用微調制解調器和GPS感應器來導航，尤斯蒂斯中南工業大學用聲調制解調器與高精確時鐘和船上的傳感器精確導航，無任何LBL轉發器。
傳感器的水下測量，例如深度，多普勒計程儀，等需要導航和控制的傳感器，他們是如何控制AUV的，1.標量傳感器，深度傳感器，鹽度傳感器，深度儀等。2.矢量傳感器，多波束聲納，側掃聲納，磁力儀等，連續的方式傳輸數據，導航的數據來自它們，所以數據質量高。3.海底成像，用于科學考察和研究。問題a，海底沒光源，為節能，一般用閃光燈，降低后向散射，相機與光源高分離。b，水不均勻吸收光，用photomosaic軟件來處理。
自適應采樣：根據指令，有目的性的自動采集海底信息。傳感器的舉例。
船塢的設計：1.能夠與物理存儲、電力傳輸和數據傳輸的水下鎖機械、電動和計算，2.在碼頭應有足夠電源和數據的存儲3.在碼頭必須能夠與遠程的科學家進行通信。4.系統必須能夠適應近表面或底棲的應用程序； 5.應該能夠與各種不同的水下停靠。此外，為每種類型的水下航行器在不同尺度上，更好地執行，或者可能配備多種不同種類的傳感器，塢站應該能夠處理多個水下。6.另一個基本的要求是海洋的它應該能夠承受的不利條件中的自然生物污垢，這可能是海洋的長任期部署的最大挑戰之一。7.最后，對現有的水下AUV碼頭的使用應要求最小的修改，這樣可以有效地使用甚至更小的水下AUV。
對接問題：1.機械鎖定。2.酒吧門式的碼頭3.電纜型的碼頭。
對AUV的充電，非接觸式，接觸式的。
與AUV的數據傳輸，直接方法、光學方法、電磁方法。
船塢對AUV的導航：聲的方法、光學方法、電磁方法。
船塢的外形。
總結：任何設計，沒有一個正確的設計，只有一個最理想的設計。最好的一種AUV應用程序可能在另一種完全無用。隨著技術的進展，AUV的設計將不得不改變以適應它。隨著我們更好更高分辨率傳感器和照相機的出現，更好的動力源變得可用，材料的發展又將導致更小、更輕的車輛。隨著這些組件的變化，可能會更改水下航行器的優化設計。從而獲得最大的水下機器人技術的前沿，永遠是一項挑戰，并希望，在本文中所討論的問題可以幫助應對這一挑戰。

作者: 2266998 時間: 2011-4-18 17:15
哈哈，大蝦，內容太多了，讀書筆記有1500字就足夠了，簡單敘述一下內容就可以，但要全面，不必過于詳細，有問題再看原版，

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