Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


Разработка и исследование программно-аппаратного комплекса определения ходовых характеристик подводных аппаратов в условиях мелководного полигона

Работа №76308

Тип работы

Магистерская диссертация

Предмет

автоматика и управление

Объем работы91
Год сдачи2018
Стоимость4955 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
245
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение
1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХОДОВЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК ПОДВОДНЫХ АППАРАТОВ 8
1.1 Виртуальная продувка 12
1.2 Математическая модель движения АНПА 14
1.3 Опытовый бассейн 19
1.3.1 Глубоководный опытовый бассейн Крыловского
государственного научного центра 20
1.3.2 Маневренно-мореходный бассейн Крыловского
государственного научного центра 22
1.3.3 Опытовый бассейн Центрального аэрогидродинамического
института имени профессора Н. Е. Жуковского 23
1.3.4 Центр по проектированию, изготовлению и испытаниям
необитаемых подводных аппаратов г. Владивосток 25
1.3.5 Гравитационная буксировочная система Дальневосточного
опытового бассейна КнАГТУ 27
1.4 Аэродинамическая труба 30
1.4.1 Ландшафтная аэродинамическая труба Крыловского
государственного научного центра 31
1.4.2 Большая аэродинамическая труба Крыловского
государственного научного центра 33
1.4.3 Аэродинамическая труба Т-5 Центрального
аэрогидродинамического института имени профессора Н. Е. Жуковского 35
Вывод 36
2 РАЗРАБОТКА ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОГО СТЕНДА 37
2.1 Требования по назначению и функциональная схема стенда 37
2.2 Модель использования стенда 39
2.3 Обоснование выбора измерительного оборудования стенда 42
2.3.1 Силоизмерительные датчики 42
2.3.2 Датчики скорости буксировки 43
2.3.3 Датчики электрических параметров стенда 45
2.4 Выбор программно-аппаратных средств обработки и накопления
данных 51
2.4.1 Выбор тензометрического усилителя 52
2.4.2 Выбор многоканального аналого-цифрового преобразователя 54
2.5 Обоснование выбора электропривода стенда 56
2.5.1 Моделирование разгона и торможения ПА 57
2.5.2 Расчет параметров буксировочной лебедки 62
2.5.3 Выбор электродвигателя буксировочной лебедки 62
2.6 Разработка конструктивного облика стенда 64
Вывод 65
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОГО СТЕНДА 66
3.1 Испытания электродвигателя на нагрузочном стенде Magtrol
3.2 Разработка математической модели стенда 69
3.3 Моделирование работы стенда в режиме определения лобового
сопротивления ПА 70
Вывод 76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 77
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 79


Освоение Мирового океана - одна из важнейших и приоритетных задач Российской Федерации. Об этом говорится в концепции федеральной целевой программы «Мировой океан» на 2016-2031 годы, утверждённой распоряжением от 22 июня 2015 года №1143-р правительства Российской Федерации. Цель Программы - активизация использования ресурсного и пространственного потенциала морей России и обеспечение присутствия России в ключевых районах Мирового океана и Антарктике, а также реализация стратегических задач по научному и информационному обеспечению развития морской деятельности.
Программа включает следующие подпрограммы:
- комплексные исследования Антарктики;
- экспедиционные исследования в Мировом океане;
- прикладные исследования природы Мирового океана;
- совершенствование информационного обеспечения морской деятельности [21].
Большую роль в развитии данной программы играют автономные измерительные платформы, основу которых составляют робототехнические системы, способные функционировать в сложной подводной среде. Основные виды задач, которые способны выполнять автономные необитаемые подводные аппараты:
- обзорно-поисковые работы, включая поиск и обследование затонувших объектов, инспекцию подводных сооружений и коммуникаций;
- развертывание широкомасштабных долговременных систем наблюдения и мониторинга морских акваторий, рельефа дна, геологических образований, биологических объектов и гидрофизических полей;
- геологическую разведку, включая топографическую, фототелевизионную съемку морского дна, акустическое профилирование и картографирование рельефа;
- патрулирование морских акваторий, освещение подводной обстановки и другие задачи по охране подводных территорий [23].
Разработкой и конструированием подводных робототехнических комплексов занимается Институт проблем морских технологий ДВО РАН. С момента основания в 1988 году в Институте разработаны десятки образцов необитаемых подводных аппаратов как автономного, так и привязного типа. [11, 12, 24, 25]. Решающее значение при разработке системы управления движением подводного аппарата имеет математическая модель динамики, параметры кото-рой имеют нелинейный характер и широкий диапазон изменения в зависимости от параметров движения и не поддаются однозначному аналитическому описанию.
Целью данной работы является разработка и исследование программно-аппаратного комплекса определения гидродинамических и тяговых характеристик подводных аппаратов в условиях мелководного полигона.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Курсовые Статьи Диплом Рязань

В ходе данной работы был проведен глубокий анализ существующих методов измерения гидродинамических характеристик подводных аппаратов. Эффективными являются следующие методы:
- математическое моделирование движения АНПА;
- виртуальная продувка моделей;
- испытания АНПА в опытовых бассейнах;
- испытания АНПА в аэродинамических трубах.
Анализ данных методов выявил их недостатки: математическое моделирование движения АНПА и виртуальная продувка моделей не дают полный спектр необходимых гидродинамических характеристик, а транспортировка НПА для испытаний в существующие лабораторные комплексы неприемлема для сотрудников ИПМТ, ввиду затрачиваемого времени, стоимости логистики и услуг испытательных центров.
Решением данной проблемы послужила разработка тензометрического стенда, который может быть установлен на морском причале доступного мелководного полигона бухты Патрокл.
Исходя из требований по назначению и функциональной схемы стенда была спроектирована модель и определен состав оборудования:
- измерительное оборудование;
- программно-аппаратных средств обработки и накопления данных;
- электрический привод.
На основании расчетов и анализа современного рынка электрического оборудования был произведен подбор соответствующего оборудования. В качестве измерительного оборудования были выбраны следующие компоненты:
- тензометрический датчик Тензо-М Т2-С3;
- магнитный энкодер AS5048;
- датчик тока на эффекте Холла ACS712ELCTR-30A-T;
В качестве программно-аппаратных средств обработки и накопления данных были выбраны следующие компоненты:
- программное обеспечение ZETLab;
- предварительный усилитель ZET 411;
- многоканальный аналого-цифровой преобразователь ZET 210.
В качестве электропривода был выбран электродвигатель ДПУ87-75-1-23.
Выбранный электродвигатель ДПУ87-75-1-23 был подвергнут испытаниям на нагрузочном стенде Magtrol. В результате испытаний были получены характеристики, позволяющие построить адекватную модель тензометрического стенда. Данная модель была реализована в программном обеспечении Matlab, с помощью которой был проведен ряд вычислительных экспериментов, которые позволили составить зависимости скорости буксировки разнообразных НПА разработки ИПМТ от напряжения управления электродвигателя лебедки.



1. Автономные подводные роботы: системы и технологии / М.Д. Агеев, Л.В. Киселев, Ю.В. Матвиенко [и др.] // под общ. ред. М.Д. Агеева; Ин-т проблем морских технологи // - М.; Наука, 2005. - 398 с.
2. Агеев М.Д. - Автоматические подводные аппараты / М.Д. Агеев, Б.А. Касаткин, Л.В. Киселев // Изд-во: Судостроение, 1981 - 223 с.
3. Вельтищев В.В. - Автоматизация проектирования подводных телеуправляемых комплексов/ В.В. Вельтищев, А.Н. Кропотов, В.А. Челышев // Современные технологии автоматизации - 1997 - №2 - с. 50 - 53
4. Гравитационная буксировочная система для испытаний моделей судов/ Н. А. Тарануха, С. В. Кошкин, Е. И. Селиванов, М. П. Шадрин // Мореходство и морские науки - 2011: избранные доклады Третьей Сахалинской региональной морской научно-технической конференции (15-16 февраля 2011 г.), с. 90 - 107
5. Ильинский Н.Ф. - Общий курс электропривода / Н.Ф. Ильинский // Издательство МЭИ - 1999 г. - с. 30-36
6. Киселев Л.В - О параметрических соотношениях гидродинамики и устойчивости движения автономного подводного робота / Л.В. Киселев, А.В. Медведев // Подводные ис-следования и робототехника - 2013, №1(15) - с. 17-22.
7. Киселев Л.В. - Проблемно-ориентированные модели динамики и управления движением автономных подводных роботов / Киселев Л.В. // XII Всероссийское совещание по проблемам управления. ВСПУ-2014. Москва, 16-19 июня 2014 г. - с. 3771 - 3782
8. Киселев Л.В - Сравнительный анализ и оптимизация динамических свойств автономных подводных роботов различных проектов и конфигураций / Л.В. Киселев, А.В. Медведев // Подводные исследования и робототехника - 2012, №1(13) - с. 24-35.
9. Пантов Е.Н. - Основы теории движения подводных аппаратов / Е.Н. Пантов, Н.Н. Махин, Б.Б. Шереметов // Из-во: Судостоение, 1973 - 209 с.
10. Русецкий А.А. - Оборудование и организация гидроаэродинамических лабораторий / А.А. Русецкий // Издательство «Судостроение» - 1975 г. - с. 151
11. АНПА «Клавесин- 1Р» [Электронный ресурс] // ИПМТ ДВО РАН // Режим доступа: http://www.imtp.febras.ru/podvodnaya-robototexnika.html?start=11
12. АНПА «Чилим» и гибридный глайдер «Монитор» [Электронный ресурс] // ИПМТ ДВО РАН // Режим доступа: http://www.imtp.febras.ru/podvodnaya-robototexnika.htmPstartH4
13. Аэродинамическая труба впервые послужит для разработки кораблей ВМФ России [Электронный ресурс] // ФЛОТПРОМ // Режим доступа:
Нйр8://Ао1ргош.ги/2017/КрыловскийЦентр1/(дата обращения 18.04.2018)
14. Аэродинамическая труба Т-5 [Электронный ресурс] // Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н. Е. Жуковского // Режим доступа: http://www.tsagi.ru/experimental_base/aerodinamicheskaya-truba-t-5/
15. Большая аэродинамическая труба [Электронный ресурс] // Крыловский государственный университет // Режим доступа: http://krylov-center.ru/rus/experimental_base/base- aerodyn/(дата обращения 18.04.2018)
16. Глубоководный опытовый бассейн [Электронный ресурс] // Крыловский государственный университет // Режим доступа: http://krylov-center.ru/rus/experimental_base/basin- deepwater/(дата обращения 05.04.2018)
17. Датчики и микроконтроллеры [Электронный ресурс] // Интернет-ресурс об электронике о IT-технологиях Habr // Режим доступа: https://habr.com/post/260639/
18. Костюков В.А. - Методика расчета гидродинамических коэффициентов АНПА / В.А. Костюков, А.Е. Кульченко, Б.В. Гуренко // [Электронный ресурс] // Инженерный вест-ник Дона, №3 (2015)// Режим доступа: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2015/3226(дата обращения 05.04.2018)
19. Ландшафтная аэродинамическая труба [Электронный ресурс] // Крыловский госу-дарственный университет // Режим доступа: http://krylov-center.ru/rus/experimental_base/base- lvt/(дата обращения 18.04.2018)
20. Маневренно-мореходный бассейн [Электронный ресурс] // Крыловский государственный университет // Режим доступа: http://krylov-center.ru/rus/experimental_base/basin- mansea/(дата обращения 18.04.2018)
21. Об утверждении концепции федеральной целевой программы «Мировой океан» на 2016-2031 годы [Электронный ресурс]// Правительство России // Режим доступа: http://government.ru/docs/18570/(дата обращения 30.03.2018)
22. Опытовый бассейн [Электронный ресурс] // Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н. Е. Жуковского // Режим доступа: http://www.tsagi.ru/experimental_base/opytovyy-basseyn/
23. Разработка научных основ и технологий автоматизированного исследования океанической среды [Электронный ресурс] // ИПМТ ДВО РАН // Режим доступа: http://www.imtp.febras.ru/metody-issledovaniya-okeana.html(дата обращения 30.03.2018)
24. Робототехнический комплекс «МТ-2012» [Электронный ресурс] // ИПМТ ДВО РАН // Режим доступа: http://www.imtp.febras.ru/podvodnaya-robototexnika.html7startM3
25. Российский подводный роботизированный комплекс Платформа успешно прошел
испытания [Электронный ресурс] // Техносфера // Режим доступа:
http://tehnoomsk.ru/node/2362
26. Что такое тензодатчик [Электронный ресурс] // Разновес.ру // Режим доступа: http://www.raznoves.ru/podderzhka/stati/chto-takoe-tenzodatchik-raznica-mezhdu- tenzometricheskim-datchikom-i-tenzorezistornym-datchikom/(дата обращения 03.05.2018)
27. Электроприводы [Электронный ресурс] // Интернет-ресурс «Инженерные решения» // Режим доступа: http://engineering-solutions.ru/motorcontrol/


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Заказать работу

Заявка на оценку стоимости

Это краткая форма заказа. После ее заполнения вы перейдете на полную форму заказа работы

Каталог работ (152561)

Новости

06.01.2018 Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров

Помощь в выполнении учебных и научных работ на заказ ОФОРМИТЬ ЗАКАЗ

дальше

»» Все новости

Заказать работу

Заявка на оценку стоимости

Это краткая форма заказа. После ее заполнения вы перейдете на полную форму заказа работы

Заказать диплом

Приглашаем авторов студенчесчких работ


©2024 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.