气控式水下滑翔机及其气动系统的仿真研究

针对目前民用水下智能装备稀缺且价格昂贵的现状,提出并设计一种气控式水下滑翔机,该设备以自带的压缩空气作为动力源,结构简单,成本低廉。对滑翔机的结构进行介绍,并设计整体气动系统,使用AMESim软件对气动系统进行仿真分析,得到的结论验证了该气动系统具有良好的稳定性。     

四自由度水下机械手系统设计与仿真

针对四自由度水下机器人操作机械手进行了运动学和动力学建模与控制研究。对水下机械手的结构进行了系统设计,并运用齐次变化法和牛顿-欧拉方法分别对其进行逆向运动学和动力学的理论分析。运用MATLAB进行了相关的运动仿真,验证了结构设计的合理性。对机械手控制系统进行相关研究,通过对控制方案以及信号传递与转换进行分析与设计,实现了对机械手的运动控制。     

水下采油树液压控制系统设计与仿真

实现对水下采油树的控制是保证水下生产正常进行的必要条件。通过分析API标准要求,结合水下采油树阀门执行器工作参数,设计水下采油树液压控制系统,包括液压动力单元和水下控制模块,并对相关元件进行计算和选型。根据控制系统要求,利用AMESim软件,建立水下采油树液压控制系统模型,对水下采油树阀执行器的开启和关闭过程进行响应分析。结果表明:所设计的液压控制系统可以满足水下采油树控制要求。     

模糊PID算法的水下机器人控制系统优化

为应对复杂的水下工作环境,提高水下机器人工作时的稳定性、灵敏度和抗干扰能力,提出一种模糊PID算法对水下机器人原控制系统进行优化。优化后的水下机器人机械结构、控制系统硬件架构不变,仅通过改变软件程序对水下机器人进行模糊PID控制。水下机器人工作时,各类传感器把现场的环境参数转化为电信号,经预设的模糊库进行模糊化处理后发送给STM32控制器;STM32控制器按预设的程序对模糊化信号进行处理,处理完去模糊化后的电信号后发送给执行元件,从而实现水下机器人的模糊PID控制。MATLAB/Simulink仿真和水下测试结果显示：与经典PID算法比较,经模糊PID算法优化后的水下机器人反应更灵敏、系统更稳定、抗干扰能力更强,达到了预期的效果。     

基于脉冲激光GMAW熔滴尺寸与过渡频率的控制

针对水下焊接修复中存在的射滴过渡可选参数范围狭窄、热输入高、焊接残余应力等问题,文中基于水下高压焊接试验舱,建立了包含多信号同步采集的激光增强GMAW试验平台,并在常压环境下进行了工艺试验.结果表明,合理选择激光作用位置和激光脉冲占空比,通过激光辅助作用,熔滴过渡摆脱了对焊接电流的主导性依赖,实现激光对GMAW熔滴过渡的主动控制.试验结果及相关理论分析为进一步的高压干法水下焊接过程稳定性控制研究及海洋工程应用奠定了基础.     

水下采油树地面测试单元液压控制系统设计与仿真

对水下采油树进行测试验证可为水下采油树的维修保养提供参考。通过对水下采油树控制系统主参数以及水下采油树测试流程的研究,设计一套水下采油树地面测试单元液压控制系统,水下采油树地面测试单元液压控制系统包括油箱、高压泵回路、水泵回路、蓄能器组、调压回路、接口回路、回油回路等。根据系统主参数及测试要求,对液压控制系统主要元件进行主参数的计算。利用AMESim软件建立水下采油树地面测试单元液压控制系统模型,对模型进行仿真分析。结果表明,所设计的液压控制系统具有良好的控制性和稳定性。     

多波束成像声纳系统及水下机器人在水工建筑物水下结构检测中的应用

介绍了多波束成像声纳系统及水下机器人的组成部分、工作原理及其在水闸及水库大坝水下结构检测中的应用。应用结果表明,其具有适用性广、效率高、成像清晰直观的技术优势,可以减小潜水员水下探摸的安全风险及避免人工描述隐患的不直观、可信度较低等问题,为水下结构隐患识别提供了一种可行、便利的途径和方法。     

水下仿生机器人设计与实现

为解决大型舰船水下部分检修的难题,设计一台水下仿生机器人。利用SolidWorks软件建立仿生机器人的3D机械模型,设计其控制系统,并分析它在水下工作的力学特性。仿生机器人工作时,利用超声波、陀螺仪等传感器将检测到的水下环境参数转换为电信号,并实时将电信号发送到STM32控制器中;通过STM32控制器根据预设的算法对各种信号进行处理;通过STM32控制器发送命令,控制推进器、摄像头等执行元件,从而实现仿生机器人的自动运行。该仿生机器人运行稳定、反应灵敏,没有发生漏水和无法控制的情况,达到预期目标。     

水下控制模块液压系统控制性能研究

为研究水下2 000 m控制模块SCM液压系统在不同工况下的控制性能,建立水下阀门执行器开启和关闭过程动力学模型、长软管模型、电液换向阀模型,对相关参数进行计算,利用AMESim软件对整个液压系统进行仿真,得出执行器、液压动力源和水下控制模块之间的系统压力、回油压差和执行器活塞杆位移的动态性能关系,同时在SCM测试装置上利用SCM液压系统开启一个和多个阀门执行器,得到开启执行器供油压降对液压系统执行性能的影响。结果表明:该液压系统能对12路油路进行控制,水下紧急关断8个执行器比单个执行器延长17 s;液压系统完全开启和关闭单个执行器的每个动作在10 s以内;开启的油路越多,新开启油路压降就会越小,响应速度越快。     

深水管汇腐蚀控制工艺

管汇系统是深海采油重要设备之一,其长时间工作在深海海水中维修难度大,成本高,其安全性关系到深海油田的开采和环境的污染。本文根据结合海洋石油工程腐蚀控制经验从深海选材、涂层和阴极保护三个方面介绍了水下管汇腐蚀防护控制措施,为水下结构的防腐蚀设计与施工提供参考。     

水下等离子切割水台的制作

介绍了水下等离子切割水台的基本结构、主要技术规格、工作特点、制造质量控制以及使用时的注意事项。     

水下高压局部干式自动焊接试验装置控制系统

研制了一套用于水下高压局部干式自动焊接试验控制系统。此试验系统采用液压作为动力源,可在由排水罩形成的局部干式空间内进行MIG焊接。此系统采用西门子PLC、压力传感器、行程开关、水下摆心传感器等作为其主要的控制部件。由焊接环境控制、液压驱动自动焊机控制和水下摄像三套子系统构成。此系统可以实现在高压有水环境下远程遥控的局部干式自动焊接。结果表明,此焊接试验装置工作稳定,水下焊接焊缝质量良好。这些研究工作为核电厂水下焊接维修奠定基础。     

一种用于SIWR—Ⅱ型水下机械手的三自由度自动工具库

工具自动换接技术是提高水下机器人的作业能力和作业水平的关键技术之一。本文针对SIWR－Ⅱ型五自由度电液伺服水下作业机械手研制了一种三自由度自动工具库,实现了水下机械手在水下可自动更换四种作业工具、在一次下潜中完成多种作业任务的目标。文中具体介绍了自动工具库的原理结构和工具自动换接的控制程序。     

基于结构光的水下焊接熔池宽度在线检测

直接拍摄水下焊接熔池图像来检测焊接熔池宽度实现难度较大,提出了一种通过成形焊缝结构光条纹图像来完成水下焊接熔池宽度在线检测的方法.将装有防水罩的激光结构光视觉传感器安装在焊枪之后置于水下,针对水下成形焊缝图像特点,经图像加窗、拉普拉斯锐化、二值化以及数学形态学滤波和图像细化处理,就能够在线获得焊接熔池宽度.结果表明,处理过程速度快,检测结果精度高.当条纹检测点和熔池中心之间的距离小于35 mm时,焊接熔池宽度相对误差可控制在3%以内.     

基于PLC的水下切割装置速度控制系统研制

水下切割装置在进行切割作业时,在水面不能直接获知其运行状态。原有系统用液压马达的流量对水下切割装置的运行速度进行估计,误差较大,响应速度慢。为解决速度检测精度等问题,对原有系统进行改造,采用深水码盘实现切割速度检测,使用比例流量阀调整液压马达流量,实现转速的实时精确控制。基于可编程逻辑控制器实现了水下切割装置的速度控制。     

水下焊接技术的研究与应用现状

随着海洋工程不断向深海推进以及核电站内部构件修复等新问题的提出.对水下焊接技术提出了更高的要求.本文简要介绍了高压干法、局部干法以厦深水结构摩擦叠焊等水下焊接技术研究与应用的最新进展,综述了水下机器人在水下焊接领域的研究现状,并对水下焊接技术的发展趋势提出了一些看法.     

第二专题 水下目视检测技术：（三）水下电位测量技术

根据海洋工程结构的腐蚀种类和形式,对水下电位测量技术进行了简要介绍,包括水下电位测量的内容、设备、程序及工艺方法等.     

SMAW水下湿法焊接工艺试验及接头性能

为了解决海洋采油平台在使用过程中出现的材料老化及结构受损等问题,开发了适用于海洋工程结构物维修的水下湿法焊接工艺,本研究采用Broco水下焊条在试验水槽内进行了初步的水下焊接工艺研究,并在焊后对接头进行无损检测、力学性能测试和金相分析等试验。试验结果表明,焊接接头的各项性能指标均满足美国水下焊接AWS D3.6:2010标准B级焊缝的要求,为后续开发更大水深的湿法焊接工艺积累了经验。     

深海水下生产设施选材与腐蚀控制

对深海水下生产设施腐蚀选材与控制方法进行了论述。分析了深海水下常见的腐蚀环境和腐蚀行为,提出了水下设施选材的基本思路和关键部件的选材要求,介绍了三种常见的深海水下生产设施的腐蚀控制方法,旨在对深海水下生产设施选材和腐蚀控制提出建议。     

水下焊接过程数值模拟研究现状与发展趋势

水下焊接是水下工程结构的安装、维修施工过程中不可缺少的重要工艺手段,常被用于海上救捞、海洋能源、海洋采矿等海洋工程和大型水下设施的施工过程中。结合水下焊接和焊接模拟的发展情况,简述了国内外有关水下焊接的数值模拟研究现状,分析了当前水下焊接模拟存在的一些问题,并对今后该项技术的发展趋势做出了展望。