文献类型：学位论文

作　　者：徐鹏飞

导　　师：崔维成 胡震

授予单位：中国舰船研究院

学科专业：船舶与海洋结构物设计制造

授予学位：博士

学位年度：2014

语　　种：中文

摘　　要：由于脐带缆的影响，传统ROV的作业范围受到很大限制。AUV的作业范围较大，但不能实现精细定点作业，人工无法及时干预。因此，中船重工七〇二所在国内较早提出了复合型水下机器人(ARV，Autonomous&Remotely-operated Vehicle)的概念。ARV技术是对最新ROV和AUV技术的组合运用，用微细光缆代替传统电缆。这样，ARV既具有AUV大面积水下探测和搜索的功能，又可以通过微细光缆像ROV一样进行手动实时遥控作业。ARV的出现代表了未来深海无人潜水器的一个重要发展方向。 本文以11000米全海深复合型水下机器人（ARV）的研制攻关为背景，具体研究工作如下： （1）11000米ARV总体概念设计 本文针对ARV在水面和海底之间大深度的上浮下潜以及ARV在深海海底复杂地形下的综合机动与作业两方面的水动力性能，提出了一种双扁平体的ARV总体构型方案。综合考虑光缆对ARV本体水下机动的影响，海面风浪流和母船运动的影响，以及光缆在水下的力学性能、光传输性能，光缆是一次性使用还是可重复的等多方面因素，首次提出了11000米ARV脐带缆概念方案以及全系统布放回收工作流程。 （2）11000米ARV水动力仿真研究 根据11000米ARV总体概念方案,本文进行了主体线型及螺旋桨布置方案的设计。在此基础上，采用RNG k模型对ARV进行了水动力数值计算，分析了ARV的相关水动力性能。最后对ARV的运动进行了动力学建模，为后续运动控制算法研究奠定了基础。 （3）11000米ARV控制技术研究 本文提出了一种包括人工干预层在内的新型ARV自主控制体系结构，对关键的远距离、高纵深水声通信方案作了初步探讨，并针对水下组合导航、自主避障和运动控制等相关技术分别提出了改进算法，提高了ARV适应水下复杂环境的综合能力。通过数值仿真，初步验证了相关算法的有效性。 （4）

关 键 词：11000米  ARV 微细光缆 关键技术  试验验证

分 类 号：U674.941]