【摘 要】
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随着社会的快速发展和科技水平的日新月异,能源和矿产资源被开发使用的速度越来越快,导致很多不可再生资源的逐渐匮乏,海洋资源吸引了人类的注意。在海洋尤其是深海的资源开发过程中,无人无缆水下机器人（AUV）因其作业范围大等优点发挥了重要的作用。AUV在深海环境作业时,其安全性至关重要,抛载机构在保障其安全自救和升沉驱动中发挥着不可替代的作用。全海深AUV可工作于1100米深的海底,其抛载机构的功能性和可
【基金项目】
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国家重点研发计划“全海深无人潜水器AUV关键技术研究”（2017YFC0305700）,属于其子课题“全海深AUV的智能安全作业技术”（2017YFC0305703）中的全海深升沉驱动与安全自救的可靠抛载技术研究内容；
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随着社会的快速发展和科技水平的日新月异,能源和矿产资源被开发使用的速度越来越快,导致很多不可再生资源的逐渐匮乏,海洋资源吸引了人类的注意。在海洋尤其是深海的资源开发过程中,无人无缆水下机器人（AUV）因其作业范围大等优点发挥了重要的作用。AUV在深海环境作业时,其安全性至关重要,抛载机构在保障其安全自救和升沉驱动中发挥着不可替代的作用。全海深AUV可工作于1100米深的海底,其抛载机构的功能性和可靠性对AUV的安全性至关重要,因此研究全海深AUV抛载技术具有重要的研究意义和实用价值。本文针对全海深AUV抛载技术,主要研究以下内容:（1）研究全海深AUV抛载技术并论证抛载机构总体方案。针对全海深AUV课题对抛载系统的要求,通过对抛载技术进行功能分析和组成划分将技术指标具体化;针对尽可能提高抛载技术在全海深AUV中应用的可靠性的问题,研究通过增加抛载技术冗余度提高其可靠性的方法;根据全海深AUV对抛载系统的技术指标要求和对抛载系统的组成划分,从增加冗余度的角度研究抛载系统各组成的方案;根据抛载技术的可靠性论证,研究适合全海深AUV抛载机构的总体方案。（2）研究一种能够在深海环境可靠工作的抛载机构用电磁铁。为提高电磁铁驱动源的可靠性并满足在供电故障时也能完成电磁铁驱动抛载的要求,研究合适的电磁铁类型并根据作业环境设计其总体方案。为提高海深密封电磁铁吸力,通过电磁吸盘磁吸力原理研究其磁吸力特点并设计合适的磁路。针对降低电磁吸盘线圈温升和提高其使用寿命的问题,通过温升条件研究线圈的电流和漆包线的规格。针对电磁吸盘需要承受全海深大外压的问题,通过耐压设计和密封方法的研究进行耐压密封结构设计。针对电磁吸盘外壳导磁材料在海水中易腐蚀的问题,通过化学处理的方法进行电磁吸盘的防腐处理。针对本文设计的电磁吸盘磁吸力是否合理的问题,通过ANSYS软件进行电磁吸盘的磁吸力仿真。（3）研究抛载执行机构。为提高可靠性,本文设计三个驱动源冗余驱动,采用电磁吸盘、深海电机和纯机械定时装置三种驱动源,针对总体方案中在有限空间内使用三种驱动方式的传动问题,根据驱动源的传动特点研究三种驱动源的的传动执行机构。为实现压载在AUV受冲击晃动时不掉落并考虑其便于安装,研究压载的形状、安装方式、导向和固定机构,同时根据三爪抛载机构和四爪抛载机构的抛载特点研究两种不同的挂载机构。针对满足抛载机构重量要求的问题,通过减重设计研究抛载机构安装平台。针对抛载机构与AUV主框架的安装定位问题,根据强度要求研究抛载机构连接框架。为了验证两套抛载机构的抛载能力,通过ADAMS对两套集成抛载机构模型进行动力学仿真,通过抛载轨迹和抛载执行端接触力验证抛载机构的抛载能力。（4）对本文研制的两套抛载机构进行实验研究。为了验证本文设计的电磁吸盘的功能,分别进行电磁吸盘的磁吸力、退磁、发热和压力实验。为了验证本文外购的电机的功能,进行深海压力下电机的转速、功率和压力实验。为了验证本文设计的抛载机构功能性和可靠性,进行两套抛载机构的抛载功能实验、倾斜抛载实验、压力抛载实验和抛载可靠性实验。为了验证抛载机构与AUV之间的控制通讯功能,进行抛载控制系统的抛载指令和故障控制协议实验。为了验证抛载机构在AUV载体上的抛载功能性,对集成于AUV上的两套抛载机构每个驱动执行机构进行水池抛载功能及可靠性实验。为了验证抛载机构在全海深环境的抛载功能问题,对两套抛载机构进行海试实验。为了验证本文设计的两套抛载机构的抛载可靠性,进行两套抛载机构可靠性分析,确定更适合全海深AUV的抛载机构为最终装艇的抛载机构
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