[發明專利]一種臍帶纜動力學模型驗證系統

在審

• 申請號: 202010527904.5
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111626007A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 王海龍;張奇峰;崔雨晨
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G01M10/00;G06F113/16;G06F119/14
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 何麗英

本發明涉及一種海纜試驗系統，特別涉及一種臍帶纜動力學模型驗證系統。包括可調升降平臺、臍帶纜固定支架、三維力傳感器、浮游平臺、纜線收放裝置及臍帶纜；可調升降平臺設置于浮游平臺上，浮游平臺用于在水上漂浮；臍帶纜固定支架設置于可調升降平臺上，并且通過可調升降平臺的驅動進行升降動作；三維力傳感器設置于臍帶纜固定支架上；臍帶纜的首端與三維力傳感器連接，末端為自由端，該自由端可深入水中；纜線收放裝置設置于陸地上，并且與浮游平臺連接；纜線收放裝置用于浮游平臺的收放。本發明可以穩定模擬在母船升沉和海流流速聯合激勵下臍帶纜的水下運動和受力狀態，驗證動力學數學模型的正確性。

技術領域

本發明涉及一種海纜試驗系統，特別涉及一種臍帶纜動力學模型驗證系統。

背景技術

目前，國內外深海ROV(遙控無人潛水器)的臍帶纜通常為鋼絲反螺旋鎧裝纜，在支持母船和潛水器之間起著物理連接、能源供給與信息傳輸等重要作用。臍帶纜在母船升沉、海流流速和自身剛度等影響下在水下有著復雜的動態特性。臍帶纜在海流作用下會產生彎曲和空間形狀變化，在高海況下臍帶纜內部會出現高低張力劇烈交替的現象，若纜的強度不足時，極易發生斷裂，引起ROV丟失事故。如何從原理上揭示水下臍帶纜系統在深水環境中復雜的動力學特性以及從實際措施上降低鎧纜張力是當前深海ROV走向深海作業所需解決的關鍵問題。為了防止意外的發生，有必要建立臍帶纜的動態數學模型，提前預測臍帶纜在母船升沉和海流等聯合激勵下臍帶纜的水下形態和受力狀態，用以評估能否可以安全使用，是否有必要采取其他張力抑制措施。動力學數學模型建立后，需有專用的試驗系統對模型進行驗證，但目前還沒有專門的臍帶纜動力學驗證試驗系統，這樣不利于臍帶纜的安全使用評估。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種臍帶纜動力學模型驗證系統，以便于臍帶纜的安全使用評估。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種臍帶纜動力學模型驗證系統，包括可調升降平臺、臍帶纜固定支架、三維力傳感器、浮游平臺、纜線收放裝置及臍帶纜；

所述可調升降平臺設置于所述浮游平臺上，所述浮游平臺用于在水上漂浮；

所述臍帶纜固定支架設置于所述可調升降平臺上，并且通過可調升降平臺的驅動進行升降動作；

所述三維力傳感器設置于所述臍帶纜固定支架上；

所述臍帶纜的首端與所述三維力傳感器連接，末端為自由端，該自由端可深入水中；

所述纜線收放裝置設置于陸地上，并且與所述浮游平臺連接；所述纜線收放裝置用于所述浮游平臺的收放。

所述浮游平臺上設有通孔，所述臍帶纜的自由端穿過該通孔。

所述浮游平臺包括上平臺、支撐柱及下平臺，其中上平臺與下平臺平行設置，并且所述上平臺通過支撐柱與下平臺連接；所述下平臺采用浮力材料制成；所述可調升降平臺設置于所述上平臺上。

所述上平臺和所述下平臺均為圓形結構，并且所述上平臺的直徑小于所述下平臺的直徑。

所述上平臺和所述下平臺的中心位置均設有用于所述臍帶纜穿過的所述通孔。

所述纜線收放裝置包括纜線導向器、電動絞車及收放纜線，其中收放纜線纏繞于電動絞車上，并且末端經過纜線導向器后與所述浮游平臺連接。

所述可調升降平臺包括上固定板、絲杠、導桿、滑塊、下固定板及旋轉驅動電機，其中下固定板設置于所述浮游平臺上，所述上固定板通過導桿與下固定板連接，所述絲杠的兩端分別可轉動地與上固定板和下固定板連接；所述滑塊通過絲母與所述絲杠連接，并且所述滑塊與所述導桿滑動連接，所述滑塊與所述臍帶纜固定支架連接；所述旋轉驅動電機設置于所述浮游平臺上，并且輸出端與所述絲杠連接。