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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 多功能微型智能水下航行器
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本產(chǎn)品面向民用領(lǐng)域設(shè)計(jì)一種主要應(yīng)用于水庫大壩壩體安全檢查河流水體污染監(jiān)測(cè)，水產(chǎn)養(yǎng)殖網(wǎng)箱的安全監(jiān)測(cè)及維護(hù)，船舶入港后船體水下部分安全檢查，大型輸水管道安全檢查的微型水下航行器。該作品具有體積小、操縱方便、機(jī)動(dòng)性高、可擴(kuò)展、制作成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
- 詳細(xì)介紹：
- 多功能微型智能水下航行器采用模塊化設(shè)計(jì)方法，將微型水下智能無纜運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與其他水下作業(yè)功能模塊進(jìn)行結(jié)合，并加入多項(xiàng)創(chuàng)新性的技術(shù)，使作品具有體積小、操縱方便、機(jī)動(dòng)性高、可擴(kuò)展、使用成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中可完成多種水下作業(yè)任務(wù)。 本作品主要包括微型水下智能無纜運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、無線攝像模塊和水下機(jī)械手作業(yè)模塊三大模塊。其中微型水下智能無纜運(yùn)動(dòng)平臺(tái)還包括了電源模塊、控制模塊、動(dòng)力推進(jìn)模塊、轉(zhuǎn)向模塊、潛浮模塊和保護(hù)模塊等六個(gè)模塊。通過多次試驗(yàn)證明該產(chǎn)品各模塊均能安全可靠工作，多功能微型智能水下航行器已達(dá)到各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)。 多功能微型智能水下航行器定位于淺水域、小水域的水下作業(yè)，分析市場(chǎng)需求和大量現(xiàn)有技術(shù)發(fā)現(xiàn)，本產(chǎn)品應(yīng)用于水利設(shè)施壩體檢查、試產(chǎn)養(yǎng)殖網(wǎng)箱維護(hù)、船體檢查維護(hù)、大型輸水管道安全檢查等領(lǐng)域具有良好的市場(chǎng)前景。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品發(fā)明目的和基本思路 針對(duì)傳統(tǒng)水下作業(yè)設(shè)備在小水域、淺水域環(huán)境下作業(yè)的不足，提出了一種將微型水下智能無纜運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與其他功能模塊相結(jié)合的多功能水下航行器。本作品以微型水下智能無纜運(yùn)動(dòng)平臺(tái)為基礎(chǔ),采用模塊化設(shè)計(jì)，集成了無線攝像和水下機(jī)械手作業(yè)模塊，并預(yù)留出水下信息監(jiān)測(cè)等附加功能模塊。 創(chuàng)新點(diǎn) （1）整體采用模塊化設(shè)計(jì)思想，將微型水下智能無纜運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與其他功能模塊相結(jié)合；（2）采用遙控與自主航行相結(jié)合的控制方式，并加入橫滾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、漏水報(bào)警系統(tǒng)及應(yīng)急上浮系統(tǒng)以保證工作的安全性；（3）攝像模塊采用無線實(shí)時(shí)傳輸與自動(dòng)存儲(chǔ)相結(jié)合保證水下攝像的可靠性。 技術(shù)關(guān)鍵 （1）運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的高機(jī)動(dòng)性技術(shù)。利用CFD軟件輔助計(jì)算出相應(yīng)的流體動(dòng)力參數(shù)，以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)垂直舵和水平舵，并選用合適的動(dòng)力推進(jìn)裝置以及泵噴轉(zhuǎn)向裝置；（2）運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的微型化技術(shù)。采用多種微型集成控制電路以節(jié)省運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的內(nèi)部空間；（3）運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的可擴(kuò)展技術(shù)。本航行器采用模塊化設(shè)計(jì)可搭載多種功能模塊以實(shí)現(xiàn)航行器的多用途、多功能開發(fā)；（4）運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的安全防護(hù)技術(shù)。設(shè)計(jì)安裝有橫滾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、漏水報(bào)警系統(tǒng)及應(yīng)急上浮系統(tǒng)，用以保障航行器工作時(shí)的安全性。 主要技術(shù)指標(biāo)： 作品采用回轉(zhuǎn)體外形，全長650mm，航速0—3m/s連續(xù)可調(diào)，最大航深30m，巡航時(shí)間超過60分鐘，回轉(zhuǎn)半徑不大于1m。在水下可實(shí)現(xiàn)上浮、下潛、左右轉(zhuǎn)向及前進(jìn)倒退的基本功能并配合所添加的功能模塊完成水下作業(yè)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)性： 基于長期以來水下航行器技術(shù)在航行器外形設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的技術(shù)積累，以及CFD軟件應(yīng)用于水下航行器外形優(yōu)化設(shè)計(jì)方面的成熟經(jīng)驗(yàn)，完成本作品的外形、流體動(dòng)力布局和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面的工作；應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)的先進(jìn)理念，并依據(jù)系統(tǒng)工程的思想，綜合機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性及可靠性和可控性等方面因素對(duì)各模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)處理；應(yīng)用多種數(shù)字傳輸技術(shù)和控制模式實(shí)現(xiàn)水下無纜運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與無線攝像、機(jī)械手作業(yè)等模塊相結(jié)合，視頻實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和自動(dòng)存儲(chǔ)功能相結(jié)合以及遙控航行與自主航行相結(jié)合的功能。 先進(jìn)性： 與傳統(tǒng)技術(shù)相比較而言，本作品具有操作方便、運(yùn)動(dòng)靈活的優(yōu)點(diǎn)；與現(xiàn)有的水下航行器技術(shù)相比，本作品具有小尺寸、低成本的優(yōu)勢(shì)；本作品以微型水下智能無纜運(yùn)動(dòng)平臺(tái)為載體加裝了多種功能模塊，使作品具備執(zhí)行多種任務(wù)的能力。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 在2009年6月長安大學(xué)舉行的第七屆西安高新“挑戰(zhàn)杯”陜西省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中獲得科技作品制作類特等獎(jiǎng)；
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 有償轉(zhuǎn)讓，合作開發(fā)
作品可展示的形式
- 實(shí)物 圖紙 錄像 相片
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本作品在較淺水域采用遙控配合無線實(shí)時(shí)傳輸攝像的方式探測(cè), 通過可加載的機(jī)械手模塊完成水下作業(yè)。在較深水域則采用自主航行配合自動(dòng)存儲(chǔ)的方式采集視頻數(shù)據(jù)。在添加附加功能模塊后還可完成其他需要的功能。 技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)： 本作品采用了模塊化的設(shè)計(jì)，將微型水下智能無纜運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與無線攝像模塊和水下機(jī)械手作業(yè)模塊進(jìn)行了結(jié)合，具有體積小、操縱方便、機(jī)動(dòng)性高、可擴(kuò)展、成本低廉等優(yōu)勢(shì)。 本作品主要應(yīng)用在小水域、淺水域環(huán)境下的作業(yè)。 市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 水庫每隔一段時(shí)間就要進(jìn)行一次充放水來進(jìn)行水庫的裂痕檢測(cè)，如果放水后未發(fā)現(xiàn)水庫有裂痕，這樣就給水庫造成了不必要的損失，提高了維修成本。如果定時(shí)使用本作品對(duì)水庫進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并在發(fā)現(xiàn)有安全隱患時(shí)對(duì)水庫進(jìn)行修補(bǔ)，消除了水庫維護(hù)的盲目性，降低了水庫的維修成本。另外，本作品還可應(yīng)用在船舶殼體檢測(cè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖網(wǎng)箱檢測(cè)、大型管道檢測(cè)以及水體環(huán)境監(jiān)測(cè)等許多方。 由上述調(diào)查分析，本作品可以使用單位以低廉的成本完成較為豐富的水下作業(yè)任務(wù)，因而可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 可進(jìn)行水下探測(cè)和作業(yè)的航行器制造技術(shù)已有了長足的發(fā)展，并形成了成熟的技術(shù)體系。下面對(duì)國內(nèi)外具有代表性的水下航行器產(chǎn)品做以介紹，并對(duì)各自技術(shù)原理和產(chǎn)品特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。 1．瑞典博福斯公司研制的“雙鷹”ROV，高度機(jī)動(dòng)性和先進(jìn)的計(jì)算機(jī)導(dǎo)航和控制系統(tǒng)是其主要的優(yōu)點(diǎn)，目前它已被瑞典、丹麥及澳大利亞海軍選用。雙鷹載重80公斤，速度5節(jié)，可在500米深處作業(yè)。它裝有360度全姿態(tài)控制系統(tǒng)，使ROV可在6個(gè)自由度上運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定性很好，是現(xiàn)代先進(jìn)ROV設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的典型代表。 2．冰島Hafmynd公司生產(chǎn)的自動(dòng)微型水下探測(cè)器系列產(chǎn)品，其技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。該產(chǎn)品形狀類似魚雷，直徑30厘米，體長150厘米，由頭部倉、電池倉、控制倉和推進(jìn)器四部分組成，并且還可根據(jù)使用者需要增添多功能倉。該自動(dòng)微型水下探測(cè)器既可用于軍事應(yīng)用也可用于民用，該套系統(tǒng)功能完善，并可完成一系列較為復(fù)雜的水下作業(yè)任務(wù)，同時(shí)造價(jià)也非常昂貴。 3．中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化所研制的水下滑翔機(jī)，是一種無動(dòng)力推進(jìn)的固定翼水下探測(cè)航行器，其長為1.5米,翼展為1米,作業(yè)深度為50米，最大航行距離為10公里。其功能較為完善，作業(yè)能力比較強(qiáng)。 4．智能化的水下攝像機(jī)是一種新型的水下探測(cè)儀器，其主要應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖、水下勘測(cè)等，應(yīng)用深度在水下20米左右，其操作采用了有纜控制，在工作過程中，還要配合有船與之同行，這在一定程度上就限定了其機(jī)動(dòng)性及工作的范圍。 5．Stringray水下機(jī)器人是由美國Benthos公司研制，可根據(jù)客戶的不同需求進(jìn)行各種改進(jìn)。該產(chǎn)品具有開放式架構(gòu)，可以根據(jù)各種任務(wù)需要進(jìn)行配置。Stingray ROV還擁有兩個(gè)內(nèi)置滑道，可以方便的安裝和拆卸額外的浮塊、工具、攝像頭、照明燈、傳感器及其他工作所需的的設(shè)備。Stingray ROV標(biāo)配有3個(gè)可選連接器和一個(gè)額外攝像頭連接器。這些標(biāo)準(zhǔn)連接器使以后的升級(jí)工作變得更加簡(jiǎn)單易行。 從上述技術(shù)分析可以看出，現(xiàn)有的大量水下檢測(cè)和作業(yè)設(shè)備多應(yīng)用于海洋、湖泊環(huán)境下，這些產(chǎn)品能夠進(jìn)行大航深、遠(yuǎn)航程的作業(yè)，而且裝備有非常專業(yè)化的設(shè)備。然而可應(yīng)用于小水域的低成本、微型化的水下作業(yè)設(shè)備卻存在技術(shù)空缺。
