AUV收放裝置的研究設(shè)計

AUV收放裝置的研究設(shè)計 AUV收放裝置的研究設(shè)計 摘要：該文對AUV收放存儲裝置進(jìn)行了研究，設(shè)計了一種基于PLC控制的可以在船舶航行條件下對AUV進(jìn)行釋放和回收操作的裝置。詳細(xì)介紹了該裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計、液壓系統(tǒng)設(shè)計、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計等具體內(nèi)容。 關(guān)鍵詞：AUV 收放存儲裝置 PLC控制 中圖分類號：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-941606-0112-01 1 引言 AUV是無纜水下機器人的英文簡稱，水下機器人工作時通常由支持母船運載到作業(yè)地點，然后從母船上將其吊放至水中，而當(dāng)其完成水下作業(yè)后，又需將它回收到支持母船上進(jìn)行維護和保養(yǎng)?？梢姡醴畔到y(tǒng)是水下機器人作業(yè)系統(tǒng)的重要組成局部之一。由于受風(fēng)浪和海流的影響，吊放水下機器人時往往具有很大難度。目前常見的AUV吊放回收系統(tǒng)主要有起重吊桿、A型架、滑道、中央井和下潛平臺等。由于水下機器人的結(jié)構(gòu)形式和作業(yè)能力各不相同，所以選擇吊放回收系統(tǒng)時要根據(jù)各種水下機器人的具體情況而定。此外，選擇吊放回收系統(tǒng)時還得進(jìn)一步考慮由于使用者的作業(yè)方法不同而對系統(tǒng)提出的要求和限制。本文介紹了一種集釋放、回收與存放功能為一體的AUV收放系統(tǒng)。 2 AUV收放存儲裝置的工作要求 固定底座采用10mm普通船用鋼板拼焊成，兩側(cè)硬化導(dǎo)軌及驅(qū)動齒條的支撐局部局部加強，底座對平移架前后導(dǎo)向，上下左右限位。平移小車主要實現(xiàn)將AUV沿母船甲板平面向外平移至尾舷以外，為旋轉(zhuǎn)下放做好準(zhǔn)備，同時平移小車為旋轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)提供旋轉(zhuǎn)支點支撐和油缸推力支撐，所有支撐部位采用局部拼焊加強。旋轉(zhuǎn)架采用普通船用鋼板拼焊成矩形結(jié)構(gòu)，油缸和旋轉(zhuǎn)架支承軸局部局部進(jìn)行加強，旋轉(zhuǎn)架上裝有兩條頭架導(dǎo)軌、鎖緊裝置、V形導(dǎo)向裝置以及AUV收放滑道。頭架主要由絞車和導(dǎo)向固定裝置構(gòu)成，頭架導(dǎo)軌支撐在旋轉(zhuǎn)架導(dǎo)軌上，兩側(cè)安裝平移馬達(dá)，上部安裝收纜絞車，前部導(dǎo)向裝置懸空。 4 液壓系統(tǒng)設(shè)計 AUV收放存儲裝置各動作由液壓系統(tǒng)驅(qū)動，柱塞泵7為恒壓變量泵，給系統(tǒng)提供恒定的壓力。平移馬達(dá)和頭架平移馬達(dá)分別控制平移小車和頭架的平移動作，翻轉(zhuǎn)油缸28控制旋轉(zhuǎn)架的翻轉(zhuǎn)動作，鎖緊缸29控制鎖緊裝置的開閉，均由換向閥控制動作的啟停和換向。絞車馬達(dá)30控制收纜絞車的收放，由比例換向閥22控制收纜絞車的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 按照收放裝置的工作要求，釋放AUV時，先控制平移小車向外平移，到位后控制旋轉(zhuǎn)架翻轉(zhuǎn)釋放，隨后使頭架向外平移，在平移過程中翻開鎖緊油缸，隨后頭架繼續(xù)平移到收放位，此時可以控制收放絞車放纜，AUV即隨纜釋放到水中，AUV釋放完成后按順序收回頭架、翻轉(zhuǎn)架和平移小車，使收放裝置復(fù)位?；厥誂UV時，同樣，依次控制平移小車、旋轉(zhuǎn)架、頭架及鎖緊缸動作，使收放裝置處于收放位，再控制絞車收纜，回收AUV，平安閥24可以起到控制回收張力的作用，防止收纜時張力過大使AUV損壞。AUV隨纜回收回來后，控制鎖緊缸壓緊AUV，隨后依次控制頭架、旋轉(zhuǎn)架和平移小車回收，使收放裝置回到存放位。 5 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 控制器選用西門子公司的S7-200系列PLC，根據(jù)外部接口所需的輸入量和輸出量選擇的PLC為CPU226型和EM235模擬量擴展模塊。輸入設(shè)備包括開關(guān)、手柄、接近開關(guān)，以及壓力、溫度傳感器等。PLC的輸出通過繼電器與交流接觸器及電磁換向閥連接，通過比例放大器與比例換向閥連接。 PLC接收開關(guān)、手柄的控制信號以及接近開關(guān)和壓力傳感器反應(yīng)的位置和壓力檢測信號，據(jù)此控制電動機、電磁閥以及比例換向閥的動作，從而使油缸和馬達(dá)按照預(yù)定要求運行。 6 結(jié)語 本文設(shè)計的AUV收放存儲裝置能夠?qū)崿F(xiàn)在母船3Kn航速條件下對水中AUV的釋放和回收操作，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適應(yīng)性強，是中小型AUV收放的一種可行方法。 參考文獻(xiàn) 【1】蔣新松，封錫盛，王棣棠.水下機器人.遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2000. 【2】路甬祥.液壓氣動技術(shù)手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，2002.