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海流对水下机器人航向的影响

发布时间:2015-10-14 13:46来源:未知点击次数:

       当水下机器人受到首尾线方向以外的海流力,并且海流力的作用中心与

水下机器人的回转中心不一致时,海流的作用将对水下机器人产生转艏力矩,

另一方面,当水下机器人受到流压时,本体将向流向漂移,从而产生阻止其

漂移的水的反作用力,其结果水阻力也给水下机器人以转艏力矩,因此,水

下机器人在有海流的海域中航行时将受到海流所引起的直接转脂力矩和本体

漂移时水阻力所引起的转舷力矩,为了适应转艏力矩而取得本体平衡,机器

人将向上流或向下流转舷。

        如上图所示,海流所产生的转脂力矩,当流向有上行分量(既机器人

有顺流趋势)时,将使机器人上行转脂;当流向有下行分量(既机器人有逆

流趋势)时,将使机器人下行转艏。而水阻力(也叫迎面推力)的作用结果

始终使机器人上行转艏。

 

        由上图可知,当水下机器人顺流(趋势)航行(既海流有上行分量)时,

海流直接产生的力矩和水阻力产生的力矩都使机器人上行转艏,既使机器人

有迎风偏的倾向,而且随着海流相对流向角的增加,转艏力矩也增加,当达

到横流时,转艏力矩最大。

        当水下机器人逆流(趋势)航行(海流有下行分量)时,海流产生的力

矩和水阻力产生的力矩作用相反,但一般此时水阻力产生的力矩比海流产生

的力矩大,其结果仍是使机器人迎风偏;但当机器人的速度特别小,流速又

特别大时,海流产生的力矩占优,机器人既变成顺风偏。

        对于这种海流产生的转艏作用,一般通过“压舵”的方法来抵抗来流以保

持航向,而保向所需的操舵量与流速的平方成正比,与机器人(ROV)速度的平方成

反比,并且流向越是靠近横向所需操舵量越大,当操舵量达到最大值时,既

达到“满舵”状态时,机器人便处于无法操纵状态。

因此,在规划器规划水下机器人的探测路径时,应考虑海流对机器人航

向造成的影响,使机器人尽量接近最优艏向或处于小流向角的情况下航行,

以尽量减少推力器(舵、翼)的功率,并使机器人处于可控状态。大力金刚
水下机器人在ROV抗流性方面做了大量实验和研究,使得升级后的水下机器人
抗流性能更加优越。



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