Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối
Giới thiệu về thiết bị lặn. Phân tích chức năng và cấu tạo của một số loại thiết bị lặn đang được sử dụng phổ biến trên thế giới, khả năng ứng dụng và chế tạo tại Việt Nam. Phân tích ảnh hưởng của dây dẫn lên thiết bị lặn trong quá trình hoạt động. Từ đó mô phỏng động học và động lực học của tàu lặn dưới tác dụng của ngoại lực bằng phần mềm alaska và đưa ra các thông số chính của thiết bị lặn
Chương 1. GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ LẶN ................................................ 6
1.1. Lịch sử nghiên cứu và phát triển thiết bị lặn trên thế giới. ................... 6
1.2. Cấu tạo và ứng dụng của thiết bị lặn.................................................... 8
1.2.1 Cấu tạo của thiết bị lặn [17] ........................................................... 9
1.2.2 Ứng dụng của thiết bị lặn............................................................. 11
Chương 2. TÍNH NĂNG VÀ CẤU TẠO CỦA MỘT SỐ LOẠI THIẾT BỊ
LẶN PHỔ BIẾN TRÊN THẾ GIỚI ............................................................. 13
2.1. Thiết bị lặn không có người vận hành [15] ........................................ 13
2.1.1 Thiết bị lặn có dây dẫn nối với tầu mẹ ROV ................................ 14
2.1.2 Thiết bị lặn vận hành tự động AUV ............................................. 17
2.2. Thiết bị lặn có người quan sát - HOV. ............................................... 20
2.3. Phân tích một số chi tiết chính của thiết bị lăn ROV [17] .................. 21
2.3.1 Dây dẫn ....................................................................................... 21
2.3.2 Động cơ đẩy ................................................................................ 22
2.3.3 Camera ........................................................................................ 24
2.3.4 Hệ thống Laser ............................................................................ 25
2.3.5 Hệ thống siêu âm ......................................................................... 26
2.3.6 Tay máy....................................................................................... 27
2.3.7 Sensor đo độ sâu......................................................................... 29
Chương 3. MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC THIẾT BỊ
LẶN ............................................................................................................. 30
3.1. Ma trận quay [12] .............................................................................. 30
3.1.1 Thành lập ma trận quay ............................................................... 31
3.1.2 Góc Euler..................................................................................... 33
3.2 Phần mềm mô phỏng động học và động lực học [11] ......................... 34
3.2.1 Các phân tích tuyến tính .............................................................. 35
3.2.2 Các phân tích phi tuyến ............................................................... 35
3.3 Mô phỏng động học và động lực học dây dẫn..................................... 35
3.3.1. Mô hình dây dẫn bằng phần mềm alaska .................................... 36
3.3.2. Ngoại lực tác dụng lên dây dẫn................................................... 39
3.3.2.1. Lực và Mô men của dòng chảy tác dụng lên một phần tử dây
dẫn theo 3 trục OX, OY và OZ. ........................................................ 39
3.3.2.2. Lực đẩy acsimet tác dụng lên một phần tử dây dẫn .............. 40
3.3.3. Một số kết quả mô phỏng dây dẫn .............................................. 41
3.4. Mô phỏng động học và động lực học thiết bị lặn và dây dẫn.............. 47
3.4.1. Phân tích quá trình họat động của thiết bị lặn.............................. 49
3.4.2 Phương trình chuyển động của thiết bị lặn ................................... 52
3.4.2.1. Phương trình động học của thiết bị lặn................................. 53
3.4.2.2. Phương trình chuyển động học của thiết bị lặn..................... 54
3.4.3. Ngoại lực tác dụng lên thiết bị lặn .............................................. 55
3.4.3.1 Lực do môi trường tác dụng lên thiết bị lặn........................... 55
3.4.3.2 Lực đẩy của động cơ đẩy ...................................................... 56
3.4.3.3 Lực đẩy Acsimet................................................................... 58
3.4.4 Kết quả mô phỏng động học và động lực học thiết bị lặn............. 58
3.4.4.1 Quỹ đạo hoạt động của thiết bị lặn có dạng như hình 3.20 59
3.4.4.2 Quỹ đạo hoạt động của thiết bị lặn có dạng như hình 3.33 65
3.5 Nhận xét ......................................................................................... 71
KẾT LUẬN.................................................................................................. 72
1. Các kết quả đã đạt được........................................................................ 72
2. Hướng nghiên cứu tiếp theo.................................................................. 72
Danh mục các công trình đã công bố............................................................ 74
Tài liệu tham khảo........................................................................................ 75
Phụ lục ......................................................................................................... 77
MỞ ĐẦU
Trái đất có khoảng 30% diện tích bề mặt là đất phần còn lại chiếm tới
70% diện tích là ngập nước. Trong khi phần lớn diện tích mặt đất đã được con
người khám phá, khai thác, tìm hiểu và đánh giá rất chi tiết thì phần lớn diện
tích môi trường ngập nước mới đang được con người khám phá đặc biệt là
môi trường biển. Do vậy việc thiết lập một bản đồ chi tiết về tài nguyên cũng
như bề mặt đáy biển chưa được con người thực hiện. Khi dân số trên thế giới
tăng lên thì sự tiêu huỷ nguồn tài nguyên thiên nhiên cũng tăng lên. Chính vì
những lý do đó mà việc khám phá, tiềm hiểu những khu vực chưa được khám
phá này trở nên rất cần thiết. Đối với con người sự hiểu biết một cách rõ ràng
và kiểm soát được môi trường là điều rất quan trọng và có thể trở thành hiện
thực nếu được trợ giúp của các nhà khoa học và các thiết bị nghiên cứu tiên
tiến.
Nghiên cứu biển đặc biệt quan trọng đối với Việt Nam cả về mặt dân
sinh và an ninh quốc phòng. Một đất nước có bờ biển dài trên 3000km và một
diện tích rất lớn sông, hồ, đầm lầy…, nơi có một lượng lớn động vật, thực vật
và tài nguyên còn chưa được tìm hiểu. Môi trường nước này cần được tìm
hiểu vì nó không chỉ có duy nhất và không thể thay thế mà còn để bảo vệ và
gìn giữa tài nguyên thiên nhiên nơi mà hàng năm còn mang về một nguồn
ngoại tệ lớn cho đất nước. Hiện nay việc khám phá và tìm hiểu nguồn tài
nguyên dưới nước bằng các công cụ thô sơ, và thợ lặn là việc làm không thực
tế, sử dụng thợ lặn gặp nhiều rủi do và nguy hiểm hơn nữa khả năng lặn sâu
và làm việc dưới nước của con người bị hạn chế. Đối với các công trình biển
cần thường xuyên được giám sát như các giàn khoan dầu khí trên biển, đường
ống dẫn dầu, đường dây dây dẫn quang,… thì việc xử dụng thợ lặn là hoàn
toàn không khả thi và không có khả năng thực hiện. Chính vì vậy, sự trợ giúp
của các công cụ nghiên cứu, giám sát hiện đại là việc làm tất yếu, đó chính là
một trong những lý do quan trọng để phát triển các thiết bị lặn - UV.
Hiện nay, trên thế giới có nhiều dạng thiết bị lặn khác nhau như: thiết
bị lặn có dây dẫn nối với tầu mẹ ROV- , thiết bị lặn liên lạc với tầu mẹ bằng
sóng siêu âm - AUV, HOV… tất cả các dạng tầu lặn đó đều có những ưu việt
và đặc trưng riêng và được ứng dụng trong các mục đích cụ thể. Một trong
những ưu việt chung của thiết bị lặn chính là khả năng vận hành tự động của
chúng, chúng có thể hoàn thành nhiệm vụ của mình một cách tự động không
cần đến sự điều khiển trực tiếp của con người mà thông qua hệ thống các lệnh
điều khiển do con người thiết lập sẵn. Ngoài ra thiết bị lặn còn có khả năng
làm việc trong môi trường nước và ở độ sâu lớn hơn so với con người. Một
thiết bị lặn tiêu chuẩn bao gồm: Phần mềm điều khiển, hệ thống tự động hoá,
và các cơ cấu chấp hành cùng các thiết bị phụ khác, đây chính là một dạng
sản phẩm Cơ điện tử. Xu hướng hiện nay của các nhà khoa học là đưa các sản
phẩm công nghệ cao vào ứng dụng trong cuộc sống, các dạng sản phẩm của
Cơ điện tử cũng không nằm ngoài xu hướng đó. Hơn nữa hiện nay tác giả
đang công tác và làm việc tại Phòng Cơ điện tử - Viện Cơ học nên đây chính
là các lý do mà tác giả chọn nghiên cứu thiết bị lặn, mà trước tiên bằng việc
tìm hiểu, mô phỏng động học và động lực học của thiết bị lặn bằng phần mềm
mô phỏng cơ học hệ nhiều vật alaska.
Trong phạm vi của luận văn này tác giả đề cập đến thiết bị lặn có dây
dẫn được nối với tầu mẹ trong quá trình hoạt động - ROV. Thiêt bị lặn ROV
sẽ dễ dàng hơn các thiết bị lặn khác trong việc điều khiển và cung cấp năng
lượng trong quá trình hoạt động, do việc liên lạc giữa ROV và trung tâm điều
khiển trên tầu mẹ thông qua một dây dẫn. Việc sử dụng thiết bị lặn này sẽ phù
hợp với khả năng chế tạo và ứng dụng tại Việt Nam là phù hợp nhất.
wewdScRvTz9rWiQ
