Стабилизация глубины погружения подводной зарядной станции для автономного необитаемого подводного аппарата

• Автор: Чепурин, Павел Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 191 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СУДОВЫЕ СПУСКОПОДЪЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА

1.1 Общая характеристика судовых спускоподъемных устройств и их классификация

1.2 Способы проведения спускоподъёмных операций

1.3 Конструктивные особенности судовых СПУ

1.4 Особенности систем автоматического управления глубиной погружения подводного объекта судовых СПУ

1.5 Выводы по первой главе

ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ МОРСКОГО ВОЛНЕНИЯ И ПРОДОЛЬНОЙ КАЧКИ СУДНА-НОСИТЕЛЯ

2.1 Регулярное и нерегулярное морское волнение

2.2 Синтез аппроксимирующего спектра

2.3 Определение параметров фильтра, формирующего нерегулярное морское волнение
2.4 Продольная качка судна
2.5 Передаточная функция вертикальной1 качки судна на нерегулярном морском волнении
2.6 Редукционная функция вертикальной качки судна, расположенного навстречу морскому волнению
2.7 Передаточная функция килевой качки судна на нерегулярном морском волнении
2.8 Редукционный коэффициент килевой качки судна
2.9 Моделирование продольной качки судна, расположенного навстречу морскому волнению
2.10 Выводы по второй главе

ГЛАВА 3 ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ СПУ
3.1 Конструктивные особенности СПУ
3.2 Выбор параметров грузовой лебёдки
3.3 Выбор параметров компенсаторной лебёдки
3.4 Выводы по третьей главе
ГЛАВА 4 СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ГЛУБИНОЙ ПОГРУЖЕНИЯ ПОДВОДНОГО ОБЪЕКТА (САУГПО)
4.1 Функциональная схема САУГПО
4.2 Синтез регуляторов САУГПО
4.3 Ограничения координат САУ
4.4 Интегрирующие фильтры
4.5 Результаты моделирования САУГПО
4.6 Выводы по четвёртой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Прогресс в области исследования и освоения Мирового океана обусловлен, главным образом, развитием новых технических средств, в том числе, подводных аппаратов (ПА). Их совершенствование происходит быстрыми темпами. Интенсивное развитие подводного аппаратостроения определяется возросшими потребностями, при решении ряда прикладных задач. Среди них большое значение имеют разведка сырьевых ресурсов на дне морей и океанов, в частности, нефтяных и газовых месторождений, их разработка и обслуживание, поиск объектов на грунте, выполнение подъемных работ и многие другие.
По существенным признакам- все известные ПА могут быть подразделены на несколько классификационных групп, среди которых особое место занимают автономные необитаемые подводные аппараты (АНПА). Каждый класс аппаратов обладает своими преимуществами и недостатками, взаимно дополняя друг друга. К существенным преимуществам АНПА можно отнести следующие: высокая манёвренность, позволяющая проводить исследования в непосредственной близости к наблюдаемому объекту, в стеснённых условиях, например, внутри затонувшего судна; большее время автономной работы по сравнению с обитаемыми подводными аппаратами; возможность работы на предельных глубинах; отсутствие опасности для* обслуживающего персонала и другие.
Тем не менее, АНПА присущ один существенный недостаток - это ограниченное время непрерывной работы, которое зависит от класса аппарата и его энерговооруженности. АНПА должен периодически возвращаться к судну-носителю из-за необходимости восстанавливать ёмкость аккумуляторной батареи (АБ), разряжающейся во время выполнения подводных работ. Доля рабочего времени АНПА в общей продолжительности нахождения судна-носителя в районе проведения подводных работ сокращается также тем, что операции спуска АНПА на воду и его подъёма на борт судна можно проводить только при малой интенсивности морского волнения.

По словам авторов, спектр Вознесенского-Нецветаева смещён в сторону высоких частот, что даёт заниженные по сравнению с экспериментальными значениями ординат результаты в области нижних частот. Указанное смещение спектра может привести к существенным Погрешностям при расчётах, если исследуемые объекты обладают свойством фильтра нижних частот. Подобным свойством обладают все без исключения суда.. От указанного недостатка спектра можно избавиться путём: значительного усложнения формулы (2.7) [25, 29, 30]; что в свою очередь ведёт к усложнению расчётов: Таким образом, в дальнейшем будем использовать спектр 12-ой МКОБ как имеющий наибольшее распространение.
Для избавления этого спектра от указанного выше недостатка, его необходимо аппроксимировать дробно-рациональными функциями от аргумента х.
Из [31, 40] известны дробно-рациональные аппроксимации такого нормированного спектра: £12(х) (х) и £3б(х) . Как заявлено в. [25], наилучшее при-
ближение среди них имеет спектр $з6(х) Нижние индексы у обозначения, спектров означают наибольшую степень 5 (аргумента изображений функций времени с помощью преобразования Лапласа [39]) числителей и знаменателей передаточных функций, соответствующих этим спектрам и используемых для генерирования ординат нерегулярного морского волнения. Например, для £12(х) порядок числителя равен единице, знаменателя — двум, а для 536(х) эти значения равны, соответственно, трём, и шести.
Ниже приведены эти аппроксимирующие нормированные дробнорациональные спектры:
(2.9)
(2.10)
^36 (*) =
4,34л х
(2.11)
(х4 -1,18х2 +0,52)(х4 -1,38х2 + 1,29)(х4 -2,95х2 + 11,73)