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沈阳自动所自研“海鲸1000”AUV圆满完成海上验收试验和长航程试验

2020-11-20 17:15:13  来源:仪器网整合 浏览量:249次
【导读】近期,沈阳自动化研究所牵头研制的“海鲸 1000”AUV完成了最大工作深度、最大航行速度、多种载荷搭载能力等指标验证

随着海洋探测与开发的不断深入,对具有自主导航能力的水下机器人的需求越来越大。在深海复杂环境中,单一的传感器设备都无法满足高精度自主导航的要求,而采用多传感器信息融合和优化滤波算法成为必然的选择。通过对水下自主机器人组合导航系统关键技术的研究,为其向更广阔、更长程、更复杂的工作海域发展提供强有力的保证,这必将大大推动我国乃至世界水下自主机器人导航技术的发展。

近期,沈阳自动化研究所牵头研制的“海鲸 1000”AUV完成了最大工作深度、最大航行速度、多种载荷搭载能力等指标验证,完成了温跃层智能跟踪观测、湍流自主观测、中尺度涡自主观测等功能验证和试验性应用。 实现了无故障连续航行,航程均超过合同规定的技术指标。

自主式水下航行器(AUV)是水下无人航行器(UUV)的一种。水下无人航行器(UUV)技术无论在军事上、还是民用方面都已不是新事物,其研制始于50年代,早期主要用于海上石油与天然气的开发等,军用方面主要用于打捞试验丢失的海底武器(如鱼 雷),后来在水 雷战中作为灭雷具得到了较大的发展。

80年代末,随着计算机技术、人工智能技术、微电子技术、小型导航设备、指挥与控制硬件、逻辑与软件技术的突飞猛进,自主式水下航行体(AUV)得到了大力发展。由于AUV摆脱了系缆的牵绊,在水下作战和作业方面更加灵活,该技术日益受到发达国家军事海洋技术部门的重视。

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“海鲸2000”AUV是由中科院“南海环境”战略性先导科技专项和国家重点研发计划“深海关键技术与装备”重点专项联合支持,面向海洋环境多参数、移动、立体持续观测需求开发研制的一种新型观测AUV系统。“海鲸2000”AUV重量约200公斤,设计续航时间不少于1个月,续航距离不小于2000公里,最大续航速度2节。

该AUV目前可携带温盐深仪、流速剖面仪、溶解氧测定仪、浊度计等物理和生化传感器。“海鲸2000”AUV具有多种航行模式和自主观测作业模式,满足不同海洋环境特征的动态观测需求。

温盐深剖面仪,是一种用来测定不同深度的海水水温、盐度的水体检测仪器。主要由水中探头和记录显示器及连接电缆组成:探头,由热敏元件和压敏元件等构成,与颠倒采水器一并安装在支架上,可投放到不同深度;记录显示器,除接收、处理、记录和显示通过铠装电缆从海水中探头传来的各种信息数据外,还能起整套设备的操纵器功能。此设备可测定海洋不同水层或深度的海水水温、盐度、氧含量、声速、电导率及压力,用以研究海水物理化学性质、水层结构和水团运动状况。

流速剖面仪是一种用于测量水速的水声学流速计。其原理类似于声纳:ADCP向水中发射声波,水中的散射体使声波产生散射;ADCP接收散射体返还的回波信号,通过分析其多普勒效应频移以计算流速。 起初ADCP仅是RD Instruments公司于19世纪80年代推出的产品系列名称,但如今已演变为同类声学流速计的统称。

ADCP内的关键部件是压电效应换能器,用以发射和接收声学信号。测量声波的往返时间,将其乘以水中声速即可粗略计算出散射体的距离;测量声波的多普勒效应频移,则能计算出散射体在该声束方向上的速度分量。因此,要测量速度三向量,需要至少三个换能器来产生三个不同方向的声束。而在河流测速中,由于目标数据通常只含两个速度向量(即忽略垂直于河岸的水速),相应地通常仅配备两波束的ADCP。

浊度计可供水厂、电厂、工矿企业、实验室及野外实地对水样浑浊度的测试。 该仪器常用于饮用水厂办理QS认证时所需的必备检验设备。浊度计的光学系统由一个钨丝灯、一个用于监测散射光的90°检测器和一个透射光检测器组成。仪器微处理器可以计算来自90°检测器和透射光检测器的信号比率。该比率计算技术可以校正因色度和/或吸光物质(如活性炭)产生的干扰和补偿因灯光强度波动而产生的影响,可以提供长期的校准稳定性。光学系统的设计也可以减少漂移光,提高测试的准确性。

溶解氧测定仪是测定水中溶解氧的装置,工作原理是氧透过隔膜被工作电极还原,产生与氧浓度成正比的扩散电流,通过测量此电流,得到水中溶解氧的浓度。根据浓度不同,隔膜电极分为极谱式和原电池式两种类型。

极谱式隔膜电极以银-氯化银作为对电极,电极内部电解液为氯化钾,电极外部为厚度25-50μm的聚乙烯和聚四氟乙烯薄膜,薄膜挡住了电极内外液体交流,使水中溶解氧渗入电极内部,两电极间的电压控制在0.5-0.8V,通过外部电路测得扩散电流可知溶解氧浓度。原电池式用银作阳电极,铅作阴电极。阳电极和银电极浸入氢氧化钾电解池中,形成两个半电池,外层同样用薄膜封住。溶解氧在阳极被还原,产生扩散电流,通过测定扩散电流可得溶解氧浓度。


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2020-11-20 17:15:13
标签:“海鲸1000”AUV , 长航程试验
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