6000m深海扬矿系统仿真分析

深海多金属结核开采系统的扬矿系统主要由扬矿硬管、扬矿泵、中间仓、扬矿软管等组成的长管线系统构成,其水下的运动学行为,决定了深海采矿的成败.运用几何非线性有限元理论对6000m深海采矿系统的扬矿系统进行了力学分析;在扬矿系统受管道及管内流体重力,海水浮力以及水平液动力作用的情况下,用有限元方法分别对几种工况下的扬矿系统进行了仿真计算,其结果可作为扬矿系统的设计和操作控制的依据.     

深海采矿扬矿管非线性动力学特性分析与仿真

通过对深海采矿扬矿管非线性动力学特性进行分析,将扬矿管简化为非线性梁单元,建立有限元模型;采用有限元法进行动力学理论分析,在MATLAB软件中运用Wilson-θ直接积分法进行数值计算.研究结果表明,在六级风况下,扬矿管纵向位移振动和速度的响应均为简谐运动,振动幅值由上到下逐渐增加,每个周期内的最大振动幅值不相同,速度...     

水下分散自重构系统设计

研究一种新的水下系统设计概念,水下分散自重构系统.该系统由数量不定的少数几类相似模块组 成,通过模块之间的连接和分离,可以实时改变系统构形.通过模块的协调变形,可以实现不同的运动方式.开发了 一个基本的样机系统,称为USS.USS目前只包括一类模块,可以实现2 种平面基本构形和2种空间基本构形.由于 具有浮力调节能力,可以通过平面构形实现海洋水体空间机动,以及海底和水下结构物中的运动.     

抗冲击性能要求下一种新型夹心板的设计研究

防护板在舰船上的应用非常广泛,它对于提高舰船抵抗水下爆炸冲击波载荷性能、抗碰撞冲击性能等都具有重要作用.文中利用薄壁圆管的吸能特性设计了离散型和紧密型圆管夹心板,使用大型非线性有限元软件MSC.Dytran建立水域、炸药及防护板的三维有限元模型,并进行水下爆炸数值仿真计算,从板的吸能能力、加速度响应、变形量三个方面分析了两种夹心板和普通平板在水下爆炸载荷作用下的抗冲击性能,仿真计算结果表明离散型夹心板的抗爆性能优于紧密型夹心板和普通平板.     

基于MSC Nastran的水下环肋圆柱壳体振动模态计算方法

介绍应用MSC Nastran进行水下振动模态的计算方法.着重介绍虚拟质量法,壳体、环向加强筋、楔环联结方式的有限元建模简化方法以及集中载荷的有限元加载处理方法. 通过对比计算结果与试验结果,验证应用MSC Nastran计算水下模态工程上的可行性.     

基于PROFIBUS-DP的扬矿测控系统

在深海中，扬矿测控系统主要检测与控制扬矿提升管道与中继仓的各种工作参量，协调各个执行机构的作业。采用SIMATIC公司的全整性解决方案，SIMATICPC、SIMATICPCS7系列、PROFIBUS-DP现场总线组成海上扬矿硬管测控系统监控站主站和从站联网通讯距离可迭15公里，可解决主站与深海6000m的从站之间的通讯问题。     

深海采矿扬矿多级分布式测控系统研究

为了深海资源研究开发的需要,进行深海采矿控制技术的研究;针对深海采矿扬矿系统测控要求,提出了多级分布式扬矿测控系统任务配置,明确各级的测量、控制、互锁参数、通信协议和接口,分析与对比测控系统不同方案特点;通过研究与实验给出了基于opto22的多级分布式测控系统结构,其中以主控制器SNAP-PAC-S1提供的两个独立的、自适应10/100Mbps的以太网进行组态形成冗余以太网链路;确定了系统主要调节对象及其控制策略,提供了一套面向深海采矿扬矿测控系统的一个基于以太网多级分布式信息管理流通与分散控制可靠的系统设计.     

圆柱壳在水下爆炸载荷作用下的动力仿真分析

圆柱壳是船舶、潜艇和海洋工程结构物的重要组成部分,研究其在水下爆炸载荷作用下的响应对提高结构物的使用周期有着重要的作用.利用LS-DYNA动力有限元程序对张效慈等人做的深水爆炸水动压力场对潜体结构的动态响应试验进行数值模拟.分析了不同材料圆柱壳和不同参数复合材料圆柱壳在水下爆炸载荷作用下的抗冲击性.计算结果表明,复合材料比钢、铜、铝合金金属材料的抗冲击性好,弹性模量小的复合材料的抗冲击性好.方法可以简单快速的计算圆柱壳的抗冲击性,为舰船的设计提供参考.     

深海集矿机多任务调度控制系统设计

设计并实现了一种基于多处理器的深海采矿实时调度控制系统,结合嵌入式ARM控制系统和实时操作系统μC/OS-II对深海集矿机的轨迹规划、实时避障、故障监测等基本实时控制任务进行划分,将划分好任务分配到固定各个多处理器系统中。采用MCDF调度算法实现全局动态调度,从理论上分析了所提出算法的可调度性,并在深海采矿多处理器集矿机控制系统中验证了算法设计有效性和可行性,为嵌入式用于深海采矿研究进行了探讨,表明了算法的有效性。     

水下爆炸冲击平台数值仿真设计研究

为研制水下爆炸冲击平台,初步设计平台隔振系统和两种船体结构,运用有限元分析软件ABAQUS,对安装隔振系统前后平台在爆炸载荷作用下的冲击响应进行计算分析,预估平台抗冲隔振效果。采用声固耦合方法,考虑空化效应和材料应变率的影响。仿真结果表明,在水下爆炸载荷作用下,采用加强的船体结构,平台船体底部的塑性变形显著减小,平台的垂向加速度峰值衰减率超过95%。经海上爆炸试验验证,数值仿真结果与试验值吻合良好,仿真设计方法合理。     

弯曲柔性立管段塞流致振动实验研究

随着深海战略的推进,海洋油气开采向深海挺进,越来越多的海洋立管投入使用.因油气输量的变化及海底地形起伏的影响,立管中经常出现气液两相段塞流,段塞流动的周期性变化使立管受到不稳定的流体力作用从而激发振动,造成立管的疲劳损伤.本文在气液两相流循环实验系统中开展了水动力段塞流诱导的悬链线型柔性立管振动响应测试,利用高速摄像非介入测试方法同步捕捉了柔性立管的振动位移与管内的段塞流动细节,研究了气液混合流速和气液比两个流动参数对柔性立管振动响应的影响,分析了振幅与振频的时空分布、管内液塞长度、压力波动的变化规律及它们间的内在联系.发现固定气液比时,随着混合流速的增大,柔性立管的振幅逐渐增大,但振动模态始终由一阶主导.液塞长度随混合流速的增大变化不明显,但压力波动随混合流速的增大愈发剧烈.固定气液混合流速时,随着气液比的增大,立管振幅逐渐增大,气塞和液塞长度也逐渐增大,进出口压差波动加剧,但压差平均值逐渐减小.     

大深度无动力运载器上浮弹道特性研究

研究无动力大深度布放导弹运载器出水动态优化问题,在姿态角、速度和角速度等参数满足一定性能指标要求时,能使导弹和运载器成功安全分离。由于无控制上浮弹道受几何外形、海流、海浪及发射速度等因素影响,使上浮特性不清。为此利用运载器流体动力参数,建立运动数学模型,研究运载器弹道,并在CFD软件上进行仿真,重点分析了运载器壳体长细比、鳍板展弦比和发射速度对弹道参数影响规律。结果表明,出水俯仰角随长细比和发射速度减小而增大,展弦比和发射速度对出水合速度影响较小。研究结果可以为导弹运载器外形和弹道设计提供一定参考。     

Lift fin stabilizers based on data fusion with wavelet denoising technology

Fin stabilizers with fin-lift feedback control can shield the mapping error of calculation between the fin angle and fin lift force, which is in the fin stabilizer with fin-angle feedback control. In practice, there are some technical difficulties in lift fin stabilizers, such as lift force detection and lift force sensor installation, so it cannot achieve the good antirolling performance. Therefore, a fin stabilizer system with fin-lift/fin-angle integrated control is brought forward. Data fusion based on wavelet denoising technology is employed in the system, which combines lift with fin angle local information from two sensors with different frequency ranges in order to eliminate redundant and contradictory information, and using complementary information to obtain the relative integrity of the lift force signal. The system model is established in this paper, and the fusion signal and the antirolling performance of this model are simulated respectively. The result shows that the control system can meet the antirolling need in different sea situations.     

深海起重机系统的实时轨迹规划方法

近年来, 随着海洋资源的不断开发与海洋工程的全球化推进, 深海起重机得到了广泛应用, 其控制问题也引起研究人员的极大关注. 在深海作业环境中, 由于吊运过程受到水流作用力的影响, 负载摆动幅度增大, 系统状态量间非线性耦合关系增强, 使系统控制难度加大. 为此, 本文针对深海起重机系统提出了一种实时轨迹规划方法. 具体而言, 通过分析系统动力学特性和状态变量之间复杂的耦合关系, 提出了一种实时规划轨迹的方法, 并从理论上证明了该方法可在使台车准确快速到达指定位置的同时, 有效抑制负载摆动. 最后, 一系列仿真结果证明了所提方法的良好性能.     

柔索牵引式力觉交互机器人控制策略

为了让航天员在没有太空真实环境的地面上模拟太空环境进行虚拟作业训练,设计了一种与虚拟现实（VR）技术相结合的柔索牵引式力觉交互机器人．首先,根据微重力环境中物体的运动特性设计机器人的构型,建立移动平台、驱动单元、人推物体运动过程的动力学模型并进行运动学分析．然后,针对系统冗余驱动及力控制任务,提出一种复合控制策略,即以柔索长度变化为速度控制内环,力的外环控制为力／速混合控制．最后,分别进行单柔索加载和人机系统力觉交互仿真分析,分析结果表明该控制策略可以使柔索驱动单元降低10%的恒力跟随误差并能稳定地跟随余弦力的变化,验证了该控制策略对多余力抑制的有效性．     

Nonlinear stress analysis of offshore pipelines during pickup operations

This paper presents a method of analyzing the stresses in a submarine pipeline as it is picked up off the sea floor by barge davits. A nonlinear large-deflection analysis is used and the pipeline is modeled as a series of finite beam segments from the ocean bottom on up. The governing equations are derived and the pipeline configuration satisfying known boundary conditions is determined by an initial-value approach using an iterativetype technique. Boundary conditions at the mudline are identified by modeling the pipeline resting on the ocean bed as a semi-infinite tensioned beam on an elastic foundation. The effects of a nonlinear stress-strain curve for the pipe material are included and both Ramberg-Osgood and Hutchinson formulations are considered. With the technique suggested, any given pickup procedure can be analyzed or a reliable procedure can be developed based on a given allowable pipe stress level and any desired improvement in the final configuration and/or stress levels may be achieved by a variation of the parameters involved. A practical example is examined to demonstrate the applicability of the analysis presented, which should provide a useful tool in either judging or developing a pickup procedure.     

海底集矿车的几何建模及运动的可视化

该文论述了OpenGL三维图形标准的操作和特点，及Delphi语言进行OpenGL程序开发的可能性。阐述了基于三维图形开发软件3DMAX建立海底集矿车几何模型的方法，分析了ASE文本数据的关于模型几何网格信息的存储格式，在基于Delphi浯言的OpenGL环境中实现了海底集矿车各部分几何模型数据的分别读取和重新绘制，再根据各部分相对位置进行移动和旋转组成整体模型。分析了海底集矿车运动的特点，利用OpenGL函数库提供的函数实现海底集矿车运动三维可视化的程序开发。     

随控布局AUV动力定位系统综合模型研究

采用随控布局的新型水下航行器配备了多个不同方向的推进器,实现了直接升力控制、直接侧向力控制.能够完成水下动力定位、三维轨迹跟踪以及地形跟随等精确的水下作业.建立了新型水下航行器在动力定位模式下的低频和高频运动模型,以及推进器系统和波浪、海流等海洋环境的模型,最后给出了航行器动力定位系统的综合状态空间模型,进行了计算机仿真.仿真结果证明了建模方法的有效性,为动力定位综合控制系统的设计奠定了基础.     

A surface ocean trajectories visualization tool and its initial application to the Galician coast

Alavai is a free tool built with Processing to visualize forecasts of drift trajectories in the sea in a very fast and user-friendly graphic environment. It plots trajectories of both passive particles trapped near the ocean surface and oil slicks. Input data come from an operational configuration of the ROMS ocean model focused on the Euroregion Galicia (Spain) – North Portugal, however, this tool is easily adaptable to run with outputs coming from any operational high resolution ocean model configuration. The Prestige accident is used here in hindcast mode to demonstrate the main characteristics of Alavai.