Lời cảm ơn LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy LÊ KHÁNH ĐIỀN, người theo sát chúng em thời gian luận văn vừa qua, tận tình hướng dẫn, dạy chúng em kiến thức thực tế để áp dụng vào luận văn Qua buổi hướng dẫn thầy tận tình bảo giúp chúng em đối chiếu kiến thức học lớp, tích lũy thêm kinh nghiệm cho cơng việc sau Một lần em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy LÊ KHÁNH ĐIỀN suốt thời gian theo thầy Em xin gửi lời cảm ơn đến q thầy Khoa Cơ Khí, Trường đại học Bách Khoa – đại học Quốc Gia Tp HCM, người truyền đạt kiến thức quý báu cho em suốt thời gian học tập vừa qua Do vốn kiến thức, thời gian nghiên cứu tìm hiểu có hạn nên khơng tránh sai sót trình thực hiện, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy bạn đọc để luận văn hoàn thiện sau TP.HCM, ngày 28 tháng 05 năm 2019 Sinh viên thực Nguyễn Thị Thanh Trúc i Tóm tắt luận văn TÓM TẮT LUẬN VĂN Ở nước với kỷ ngun cơng nghệ kinh tế đa chiều, tồn cầu hóa, việc phát triển hệ thống cơng nghiệp có vai trò quan trọng q trình cơng nghiệp hóa đại hóa bảo vệ đất nước Việc nghiên cứu tác động môi trường biển tới đời sống kinh tế xã hội dân sinh điều cần thiết nước ta Các vấn đề cần quan tâm là: cảnh báo thiên tai sóng thần, khảo sát hệ sinh thái biển, khảo sát, thăm dò, khai khống lấy mẫu mơi trường nước Các hoạt động đòi hỏi phải có thiết bị lặn thay người AUV (Autonomous Underwater Vehicles) thiết bị đáp ứng nhu cầu cần thiêt Do đó, việc nghiên cứu sản xuất thiết bị nước tăng tính chủ động, sản xuất hàng loạt giảm chi phí nhập khẩu, giảm lệ thuộc cơng nghệ từ nước ngồi Chính nhóm định vào nghiên cứu, tìm hiểu thiết kế thiết bị lặn AUV định lựa chọn đề tài “THIẾT KẾ THIẾT BỊ LẶN AUV ĐỂ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG KHI VẬN HÀNH ” làm đề tài cho luận văn Nội dung luận văn bao gồm cơng việc sau đây: - Khảo sát tình hình nghiên cứu ứng dụng AUV giới - Đề phương án chọn phương án thuyết phục - Tính tốn động học, động lực học máy - Tính bền thiết kế máy ii Mục lục MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH viii DANH MỤC BẢNG BIỂU xiii CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1 Lịch sử nghiên cứu phương tiện nước 1.2 Tình hình nghiên cứu giới 1.3 Tình hình nghiên cứu nước 1.4 Tính cấp thiết tính đề tài 1.5 Một vài thiết bị AUV thị trường 11 1.6 Mục tiêu đề tài .15 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 17 2.1 Hệ tọa độ sử dụng 17 2.2 Phương trình động lực học 17 2.3 Biên dạng vỏ tàu 19 2.2 Nguyên tắc hoạt động AUV 23 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 29 3.1 Phân tích cơng việc cần thực 29 3.2 Phân tích lựa chọn vật liệu .30 3.3 Phân tích lựa chọn phương án lặn– 32 Mục lục 3.3.1 Chế độ lặn - lên tĩnh .32 3.3.2 Chế độ lặn – lên động 46 3.3.3 Kết luận lựa chọn phương án 50 3.4 Lựa chọn phương án bố trí .52 3.4.1 Phương án 1: Chỉ dùng đối trọng kết hợp với thiết bị đẩy 52 3.4.2 Phương án 2: Dùng hai piston điều khiển động .53 3.4.3 Phương án 3: Dùng hai piston điều khiển động điều chỉnh cân bằng đối trọng 55 3.4.5 Phương án 5: Dùng hai piston điều khiển hai động .59 59 3.5 Lựa chọn cấu trúc điều khiển 61 Lựa chọn phương pháp định hướng tìm hiểu thiết bị cảm biến 65 3.6.1 Lựa chọn phương pháp định hướng .65 3.6.2 Giới thiệu thiết bị đo lường, cảm biến 72 CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC TÀU 75 4.1 Động học 75 4.1.1 Các hệ tọa độ tham chiếu 75 4.1.2 Các góc Euler .76 4.1.3 Mơ hình toán AUV (State Space Representation of the AUV) .76 4.1.4 Chuyển đổi vector trạng thái 77 4.2 Động lực học 79 4.2.1 Ma trận khối lượng quán tính 80 4.2.2 Ma trận Coriolis hướng tâm (Coriolis and Centripetal Matrix) 82 Mục lục 4.2.3 Ma trận sức cản thủy động lực học .83 4.2.4 Ma trận trọng lực lực .84 4.2.5 Vector lực đẩy moment đẩy 85 4.2.6 Tổng hợp phương trình thủy động lực học 85 4.3 Các hệ số lực 87 4.3.1 Các lực thủy tĩnh 87 4.3.2 Lực cản thủy động lực học (Hydrodynamic Damping) 87 4.3.3 Khối lượng tăng thêm (Added mass) 89 4.3.4 Lực nâng tàu .92 4.3.5 Sức đẩy (Propulsion model) .97 CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 98 5.1 Tính tốn sức bền cho phương tiện tự hành nước AUV 98 5.2 Tính tốn chọn O-ring 108 5.2.1 Giới thiệu .108 5.2.2 Tính tốn áp suất nước độ sâu 20 m 108 5.2.3 Chọn vật liệu kích thước O-ring 109 5.2.4 Chọn kích thước O-ring .109 5.2.5 Chọn O-ring cho mối lắp động (xylanh, pít-tơng) 112 5.3 Tính tốn lực dọc trục tác dụng lên piston 116 5.3.1 Tính tốn lực ma sát O-ring với thành xy lanh piston di chuyển 116 5.3.2 Tính toán áp lực nước tác dụng lên piston 117 5.3.3 Tính tốn tổng tải trọng dọc trục .117 5.4 Tính tốn chọn vít me cho cụm piston – xylanh 119 Mục lục 5.5 Tính tốn lựa chọn ổ lăn cụm đỡ vitme piston - xylanh .120 5.6 Tính tốn chọn động cho cụm piston – xylanh 121 5.7 Chọn bạc trượt dẫn hướng cụm piston – xylanh 123 CHƯƠNG 6: HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG .125 6.1 Động chu trình khép kín (Closed Cycle Engines) 127 6.2 Pin 128 6.2.1 Pin kiềm (Alkaline) 129 6.2.2 Pin Silver oxide (oxit bạc) .130 6.2.3 Pin Zinc chloride Zinc carbon 130 6.2.4 Pin Lithium 130 6.2.5 Pin Ni Cad 130 6.2.6 Pin Ni-MH (Nickel Metal Hudride) .131 6.2.7 Pin Lithium Ion (Li Ion) 131 6.2.8 Pin Lithium Polymer (LiPo) 133 6.3 Pin nhiên liệu 133 6.4 Năng lượng hạt nhân 135 6.5 Kết luận 135 CHƯƠNG 7: THIẾT BỊ ĐẨY 140 Giới thiệu thiết bị đẩy 140 Lựa chọn thiết kế 140 Tổng kết .146 Hướng phát triển 146 TÀI LIỆU THAM KHẢO 147 Mục lục Danh mục hình ảnh DANH MỤC HÌNH Ả Hình 1 Thiết bị lặn Bathysphere [1] Hình Tài nguyên biển Việt Nam.[30] Hình AUV khảo sát môi trường sông.[31] Hình AUV tiến hành lập đồ đáy biển.[31] .9 Hình Các hoạt động thăm dò ngồi khơi ngành cơng nghiệp dầu khí.[31] Hình Một AUV thực giám sát đường ống dầu.[31] .10 Hình Thiết bị AUV sử dụng quân sự.[31] 11 Hình AUV Remus Woods Hole Oceanographic Institution.[5] 12 Hình Lightweight AU [5] 13 Hình 10 AUV Autosu6000 [5] .14 Hình 11 Slocum Glider G3[5] .15Y Hình Các hệ tọa độ tham số chuyển động AUV [12] 17 Hình 2 Thiết bị AUV theo biên dạng ngư lôi.[1] 19 Hình Các bậc tự thiết bị.[6] 20 Hình Thiết bị AUV khơng theo biện dạng ngư lôi.[1] 21 Hình Biên dạng Myring.[7] 22 Hình Các lực tác động lên tàu với trọng tâm cao tâm ( thường tàu trạng thái ) 24 Hình Các lực tác động lên tàu với trọng tâm thấp tâm ( thường tàu trạng thái lặn ) 25 Hình Nguyên tắc lặn – đa số tàu ngầm lớn (USA UK: theo phương pháp Mỹ, Anh; Russian: theo phương pháp Nga) [10] 25 Hình Sự cân tàu với góc lắc dọc ( nghiêng sang phải sang trái).[8] 26 Hình 10 Sự cân tàu với góc ngang ( chúi đầu xuống lên ).[8] 27 Hình 11 Moment hồi phục tàu chế độ nổi.[9] .27 Hình 12 Moment hồi phục tàu chế độ lặn.[9] Hình Hình dạng vỏ AUV theo biên dạng Myring.[7] 29 Danh mục hình ảnh Hình Nguyên lý lặn – tĩnh tàu lặn.[8] 33 Hình 3.Hệ thống bơm áp thấp [10] .34 Hình Hệ thống bơm áp cao.[10] 35 Hình Hệ thống dùng piston.[10] 36 Hình Nguyên lý hoạt động nhờ truyền động thủy lực, khí nén.[10] 36 Hình Xylanh khí nén [10] 37 Hình Xylanh thủy lực[10] 37 Hình Cơ cấu truyền động vitme đai ốc bi.[19] 38 Hình 10 Cơ cấu truyền động vitme đai ốc.[19] .39 Hình 11 Ren hình thang cân.[18] 40 Hình 12 Ren cưa.[18] 40 Hình 13 Ren hình vng.[18] .41 Hình 14 Hệ thống dùng khí.[10] 43 Hình 15 Nguyên lý hệ thống khí tuần hồn.[10] 45 Hình 16 Nguyên lý hệ thống cải tiến khí tuần hồn [10] 46 Hình 17 Nguyên lý lặn động tàu ngầm nhờ điều khiển góc cánh lái.[9] 47 Hình 18 Nguyên lý lặn động tàu ngầm nhờ điều khiển đối trọng.[9] 47 Hình 19 Góc bánh lái trình lặn [10] .48 Hình 20 Lặn – động sử dụng đối trọng 50 Hình 21 Sơ đồ bố trí phương án sử dụng đối trọng .52 Hình 22 Khả di chuyển phương án .53 Hình 23 Sơ đồ bố trí phương án dùng hai piston điều khiển động 54 Hình 24 Khả di chuyển phương án .54 Hình 25 Sơ đồ bố trí phương án sử dụng hai piston điều khiển động đối trọng .56 Hình 26 Khả chuyển phương án 56 Hình 27 Sơ đồ bố trí sử dụng phương án piston đối trọng 57 Hình 28 Khả chuyển phương án 58 Hình 29 Sơ đồ bố trí phương án sử dụng hai piston điều khiển băng hai đọng 59 Hình 30 Khả chuyển phươn án 59 Hình 31 Cấu trúc hệ điều khiển vong hở.[11] 62 Danh mục hình ảnh Hình 32 Cấu trúc điều khiển vòng nửa kín ( Máy CNC ).[11] 63 Hình 33 Cấu trúc hệ điều khiển vòng kính ( Máy hong khơ áo quần).[11] 64 Hình 34 Hệ thống định vị đường sở dài LBL( Long Baseline )[29] 69 Hình 35 Hệ thống định vị đường sở ngắn SBL ( Short Baseline )[29] .70 Hình 36 Hệ thống định vị đường sở cực ngắn USBL ( Ultra Short Baseline )[29] 71 Hình 37 Thiết bị đo vận tốc DVL 72 Hình 38 Thiết bị Alitimeter .72 Hình 39 Cảm biến AHRS 73 Hình 40 Cảm biến áp suất 73 Hình 41 Thiết bị giao tiếp sóng âm 74 Hình 42 Mạch GPS Hình Định nghĩa hệ tọa độ đặt tên cho tất bậc tự [12] 76 Hình Hình 4.2 Sự dịch chuyển hệ tọa độ B so với W, vector đơn vị hệ tọa độ W vector đơn vị hệ tọa độ B B vị trí dịch chuyển cuối cùng.[12] 77 Hình Góc hiệu cánh lái dọc (rudder).[13] .96 Hình 4 Góc hiệu cánh lái ngang (stern plane).[13] Hình Thân thiết bị AUV .98 Hình Vỏ AUV với độ dày 1mm 99 Hình Phần đầu cố định áp lực tác động lên vỏ 99 Hình Mơ hình lưới vỏ AUV .100 Hình 5 Trường ứng suất Von Mises tác động lên thành ống dày 1mm 101 Hình Kích thước biến dạng dẻo thân vỏ thiết bị AUV với độ dày 1mm 101 Hình Trường ứng suất Von Mises tác động lên thành ống dày 3,18mm 102 Hình Kích thước biến dạng dẻo thân vỏ thiết bị AUV với độ dày 3,18mm 102 Hình Ống nhôm T6 – 6061 103 Hình 10 Vách ngăn với độ dày vách 2mm 103 Hình 11 Áp lực tác động lên vách ngăn 104 10 Chương 6: Hệ thống lượng ion qua lại Phương pháp cho phép pin làm mỏng với hình dạng kích thước cell pin khác Pin Li-Po nhỏ, nhẹ làm hình dáng kích thước nên đa dạng kiểu dáng lựa chọn Pin Li-Po có dung lượng cao có nghĩa chứa nhiều lượng gói pin nhỏ Pin Li-Po có dòng xả cao để cung cấp lượng liên tục cho thiết bị di động (smartphone, máy bay, xe mô hình ) Pin Li-Po an tồn so với Li-Ion bị cháy nổ Tuy nhiên giá thành pin Li-Po lại cao, đắt 30-40% so với pin Li-Ion Hình 4.Cell pin LiPo Một số thông số pin LiPo:  Điện áp trung bình: 3,6V  Cơng suất: 10Ah  Dòng xả qua pin: trung bình khoảng 5C 6.3 Pin nhiên liệu Cơng nghệ pin nhiên liệu công nghệ tập trung phát triển nguồn lượng xe điện ngày phát triển Theo Cơ quan thơng tin Năng lượng Mỹ (EIA) “Pin lượng thiết bị mà phản ứng điện hóa kết hợp hydro oxygen để sinh nước nhiệt” Chương 6: Hệ thống lượng Hình Phản ứng sinh nhiệt nước pin nhiên liệu Không pin thông thường, pin nhiêu liệu liên tục sản sinh điện chừng ngun liệu oxy hydro Khơng thế, pin nhiên liệu không xảy phản ứng đốt cháy nhiên liệu, không gây tiếng ồn trình phản ứng sản xuất điện, hiệu sinh lượng gấp 2, lần động đốt Pin nhiên liệu động tiêu thụ hydro để sản sinh điện nước Chất lỏng thải từ ống xả xe sử dụng pin nhiên liệu nước chảy từ vòi rửa nhà Ở thời điểm pin nhiên liệu xem thay khả thi cho lượng AUV, pin nhiên liệu có mật độ lượng cao khiến cho nhiệm vụ tầm xa trở nên khả thi Pin nhiên liệu khơng thể tự tích trữ điện năng, hoạt động nhiên liệu cần bố trí khoang chứa nhiên liệu đồng thời phải kiểm soát sản phẩm sinh từ phản ứng pin nhiên liệu Trong loại pin nhiên liệu pin nhiên liệu điện phân polymer (Polymer Electrolyte Fuel Cell – PEFC) thích hợp cho ứng dụng nước Hyakudome cộng thử nghiệm thành công loại pin AUV URASHIMA, với thiết kế ban đầu dự kiến thiết kế di chuyển 300km với vận tốc hải lý/giờ Tuy nhiên Chương 6: Hệ thống lượng mặt thương mại, thị trường loại pin nhiên liệu để áp dụng cho thiết bị nước chưa xuất nhiều Do luận văn này, nhóm nghiên cứu khơng sử dụng pin nhiên liệu để làm nguồn lượng cung cấp cho thiết bị 6.4 Năng lượng hạt nhân Năng lượng hạt nhân dạng lượng AIP, việc sử dụng phản ứng hạt nhân để sinh lượng mà khơng cần tới khí oxy Tuy nhiên tàu sử dụng lò phản ứng hạt nhân lại có độ ồn cao, tuabin lò phản ứng phải hoạt động liên tục Việc sử dụng lò phản ứng hạt nhân tàu lặn phải có hệ thống điều áp, làm nguội để đảm bảo an toàn Mặc dù hệ thống điện hạt nhân áp dụng thành công tàu lặn hải quân khơng phải lựa chọn hợp lý mặt kinh tế, phức tạp mặt kĩ thuật để áp dụng cho thiết bị AUV nghiên cứu khoa học Tất nhiên khoa học kĩ thuật ln phát triển nhanh khơng ngoại trừ việc ứng dụng nguồn lượng hạt nhân vào thiết bị AUV tương lai 6.5 Kết luận Qua phân tích nguồn lượng khác nhau, dựa yếu tố chi phí, mức độ phức tạp loại lượng tính khả thi áp dụng vào thiết bị AUV Do việc chọn pin làm nguồn lượng cho việc thiết kế thiết bị AUV hợp lý Tuy nhiên nêu phần pin chia thành hai loại là: pin thường pin sạc, chi phí cho pin sạc cao tính theo yếu tố thời gian hợp kinh tế Do nhóm nghiên cứu lựa chọn pin sạc làm nguồn lượng cho thiết bị AUV Bảng 3.Bảng so sánh thông số pin Chương 6: Hệ thống lượng Loại pin Ni- Cd Ni-MH Lithium Ion Lithium (Li Ion) Polymer (Li Po) Thông số Điện áp 1,2V 1,2V 3,6-3,7V 3,6-3,7V 45 70 167 110 500-100 400-1000 300-1000 300-1000 2 1+ 1+ 30% 30% 3% 3% Thời gian sạc 1,5h 4h 2-6h 2-6h Nội trở kháng (m 100-200 200-300 150-250 200-300 Độ an tồn Tốt Tốt Kém Trung bình Tốt Tốt Trung bình Trung bình -40 tới 60 -20 tới 60 -20 tới 60 tới 60 Có Ít Khơng Khơng Mật độ lượng (Wh/Kg) Tuổi thọ (số làm sạc) Tuổi thọ (1 lần sạc/năm) Mức tự xả (%/tháng) Khả chịu nhiệt Nhiệt độ hoạt động (oC) Hiệu ứng nhớ Có thể thấy pin Lithium Ion Lithium Polymer (3,6V) có điện áp cao so với so với loại pin Ni-Cd Ni-MH (1,2V) Yếu tố điện áp quan trọng phận thiết bị AUV động đẩy, động điều khiển hướng, phận cảm biến hoạt động điện áp (khoảng 12V tới 130V) việc lắp ghép cell pin để đạt điện áp thiết bị cần thiết, công việc khơng q phức tạp, nhiên kích thước sau lắp ghép cell pin ảnh hưởng tới kích thước thiết bị Chương 6: Hệ thống lượng Hai loại pin Lithium Ion (Li Ion) Lithium Polymer (Li Po) hai loại pin sử dụng rộng rãi thị trường nay, nhiên pin Li Ion tỏ vượt trội so với pin Li Po giá thành / hiệu suất, bên cạnh pin Li Ion có dung lượng đáp ứng nhu cầu kích thước phù hợp với thiết kế Do nhóm lựa chọn pin Li Ion làm nguồn lượng cho thiết bị AUV Bảng Một số thiết bị tiêu thụ điện thiết bị AUV Tên thiết bị Điện áp (V) Dòng (mA) DVL 24 3333 Cảm biến AHRS 3.2 - 16 80mA 5V Cảm biến độ sâu - 32 Giao tiếp chuẩn - 20 Động piston – xylanh 15 4000 Thiết bị đẩy 130 1000 Động điều khiển cánh 12 1400 vây Tổng 9833 Ta chọn loại PIN Lithium Ion hãng Panasonic với mã sản phẩm NCA103450 với thông số kỹ thuật: Chương 6: Hệ thống lượng Hình 6 Thơng số kỹ thuật pin Panasonic NCA103450 Khi ta mắc nối tiếp cell pin điện áp tăng lên, mắc song song cell pin dung lượng tăng Do thiết bị có AUV thiết bị đẩy có điện áp cao (130V) việc mắc nối tiếp 36 cell pin ta khối pin có điện áp 129.6V dung lượng 2200mAh đủ để chạy AUV liên tục Hình Kích thướt tổng thể vị trí cực điện cell PIN Do thời gian nghiên cứu có giới hạn thiết bị liệt kê bảng 6.4 chưa thực đầy đủ cho việc định hướng, di chuyển, điều khiển thiết bị lặn AUV, bên cạnh sử dụng thiết bị nghiên cứu, khảo sát môi trường tiêu tốn thêm lượng Do việc tìm hiểu, bố trí nguồn pin xem xét chỉnh sửa Chương 7: Thiết bị đẩy CHƯƠNG 7: THIẾT BỊ ĐẨY Trong nước, thiết bị đẩy sử dụng cho phương tiện thủy nước bán với giá thành cao đa phần phải nhập từ nước động đẩy nước đáp ứng cụ thể theo u cầu kích thước, cơng suất, độ sâu hoạt động Do nhu cầu nghiên cứu, làm chủ công nghệ tiến tới thiết kế, chế tạo động đẩy cho phương tiện nước phục vụ cho an ninh, quốc phòng đời sống dân sinh đòi hỏi tất yếu cấp thiết Giới thiệu thiết bị đẩy Thiết bị đẩy nước thiết kế theo hướng tích hợp module xây dựng theo hệ thống riêng từ thiết kế khí, hệ thống điện xây dựng giải thuật điều khiển động cho thiết bị để đảm bảo động hoạt động liên tục thời gian dài độ sâu yêu cầu Các thiết bị đẩy thường chia thành hai nhóm sử dụng thủy lực động điện Các thiết bị đẩy dạng thủy lực có tuổi thọ cao hơn, bền hơn, lực đẩy lớn gây khó khăn việc bảo trì đường ống trọng lượng lớn nhiều so với thiết bị đẩy sử dụng động điện Do thiết kế nhóm dựa thiết bị đẩy chạy động điện Các thành phần thiết bị đẩy chạy động điện:  Động điện  Trục, khớp nối, chi tiết ngăn nước  Cánh quạt  Ống đạo lưu Lựa chọn thiết kế Những yêu cầu thiết bị: Qua trình tìm hiểu nghiên cứu thiết bị đẩy hãng giới, nhóm nghiên cứu đưa danh sách yêu cầu kĩ thuật để phù hợp với mục tiêu đề Danh sách yêu cầu gồm: Chương 7: Thiết bị đẩy  Lựa chọn vật liệu có khả chống ăn mòn tốt, chịu áp lực độ sâu 20m trọng lượng thiết bị đẩy không nặng  Đảm bảo thiết kế thiết bị đẩy kín nước  Giá trị lực đẩy liên tục vào khoảng 4–5kgf  Công suất động vào khoảng 100-500W  Hiệu suất cao Chọn ý tưởng thiết kế Việc đưa ý tưởng so sánh ý tưởng giải pháp thiết kế, cách bố trí theo cách truyền thống lẫn theo phương pháp giúp nhóm chọn thành phần thiết bị, đảm bảo đạt yêu cầu kỹ thuật tiêu chuẩn việc thiết kế Qua trình tìm hiểu thiết bị đẩy thị trường nhóm đưa lựa chọn cho thiết kế: Sử dụng động DC không chổi than, sử dụng chân vịt sẵn có thị trường, sử dụng ống đạo lưu theo biên dạng có sẵn Bảng So sánh động DC không chổi than động DC thông thường [27] Động Nội Dung Động chiều DC Động chiều thông thường không chổi quét BLDC Hiệu suất 75-80% 80-90% Tiếng ồn Cao Thấp Bảo trì Thường xuyên bảo trì chổi Hầu khơng cần than cổ góp Dòng khởi động Phương pháp Cao Thấp chuyển Bằng tiếp xúc khí Chuyển mạch điện tử sử mạch chổi than cổ góp dụng thiết bị bán dẫn transitor, IGBT… Momen khời động Cao Sơ đồ nối dây Nối vòng tròn đơn giản pha nối Y Thơng Phương pháp đổi chiều Thấp nối thường nối theo kểu Y Mạch cầu H Sử dụng cảm biến vị trí: Hall sensor, optical Chương 7: Thiết bị đẩy encoder… Giá thành Thấp Cao Qua trình khảo sát, để đáp ứng yêu cầu lực đẩy, công suất động nhóm chọn động sản xuất Lian Inno (www.lianinno.com) , mơ hình Underwater Thrusters 092EI-184 với điện áp vào 130V – 420V, công suất 430W, tốc độ 700 vòng/phút lực đẩy 60N Lớp vỏ thiết kế theo kích thước Lian Inno phù hợp với kích thước AUV Hình Mối quan hệ giữ lực đẩy công suất với tốc độ vòng quay model 092EI.[27] Chương 7: Thiết bị đẩy Hình Bản vẽ tổng thể mơ hình Underwater Thrusters 092EI-184 [27] Với khả kính nước hồn tồn nhờ vào thiết kế sử dụng vòng O-ring để làm kính Hình Lắp ráp phần động đẩy với phần AUV.[27] Hình Cấu tạo bên phận truyền động động đẩy.[27] Ống đạo lưu phần thiết kế, ống đạo lưu giúp AUV tăng gần 40% lựa đẩy truyền trực tiếp vào thân AUV Ông đạo lưu đươc chọn dựa thiết kế vào năm 1990 gọi Rice Nozzle Ống đạo lưu có lợi số đặc tính để thay đổi lưu lượng dòng chảy qua thay đổi diện tích mặt cắt ngang để giúp dòng chảy qua dễ Ngoài bề mặt ống đạo lưu Chương 7: Thiết bị đẩy thiết kế nhám bên lẫn bên ngồi ống đạo lưu để giảm xốy, giảm lực cản dòng nước giảm xâm thực cho chân vịt Hình bên biên dạng mặt cắt ngang loại ống đạo lưu Hình Biên dạng Rice Speed Nozzle biên dạng Rice Thrust Nozzle.[27] Chương 7: Thiết bị đẩy Hình Mơ hình tổng thể Underwater Thrusters 092EI-184.[27] Tổng kết Tổng kết Luận án tóm tắt vấn đề việc thiết kế thiết bị lặn AUV Đối với thiết kế, khó để tìm thiết kế tối ưu Một thiết bị AUV tốt cho ứng dụng hồn tồn vơ ích ứng dụng khác Việc thiết kế cho thiết bị AUV phải tùy chỉnh cho ứng dụng mà dự định Tuy nhiên lĩnh vực nghiên cứu chưa tìm hiểu sâu nước, nên luận văn nhóm chưa đặt mục tiêu cụ thể mà thiết kế tổng cho q trình lặn cho thiết bị AUV Ngồi với công nghệ ngày phát triển, việc thiết kế AUV phải thay đổi để thích nghi với Việc tìm kiếm nguồn lượng tốt giúp thiết bị hoạt động lâu hơn, kích thước AUVs trở nên nhỏ hơn, phạm vi AUV cải thiện Hướng phát triển Do việc thiết kế chưa đặt nhiệm vụ định thiết kế chưa tối ưu Vì hướng phát triển cho việc thiết kế lựa chọn số mục tiêu, công việc cụ thể để hướng việc thiết kế Bên cạnh sâu phân tích thủy động lực học để xem xét yếu tố tác động lên thiết bị để khắc phục tìm biên dạng tối ưu cho thiết bị AUV.Việc tìm hiểu lựa chọn thiết bị dẫn hướng mục tiêu đặt để kiểm soát AUV tốt Thiết kế AUV theo hướng tạo nhiều module giúp thiết bị linh hoạt việc thay đổi phận cảm biến, đo lường là vấn đề đáng quan tâm để phát triển thiết kế theo hướng Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vikrant P.Shah (2005) Design Considerations for Engineering Autonomous Underwater Vehicles, B.S thesis, The University of Texas at Austin [2] GS.TSKH Phạm Thượng Cát (2011), Xu phát triển Robot giới tình hình nghiên cứu Robot Việt Nam nay, Tạp chí tự động hóa ngày nay, số 123 [3] D Richard Blidberg (2001) The Development of Autonomous Underwater Vehicles (AUV);A Brief Summary, Autonomous Undersea Systems Institute, Lee New Hampshire, USA [4] Tạ Tuyên (2012) Thiết bị di chuyển tự động nước: Lịch sử phát triển, Tạp chí tự động hóa ngày nay, số 144 [5] Dr Russell Wynn and Dr Elizabeth Linley (2013), Global Inventory of AUV and Glider Technology available for Routine Marine Surveying [6] NCS Nguyễn Hữu Quyền, PGS.TS Trần Anh Dũng, PGS.TS Phạm Kỳ Quang, Điều khiển tối ưu tồn phương tuyến tính chuyển động tàu thủy, Đại học Hàng Hải Việt Nam [7] D.F.Myring (1981), A Theoretical Study of the effects of body shape and mach number on the drag of bodies of revolution in subcritical axisymmetric flow, Technical Report 81005 [8] Aleksandr Korol Training The fundamentals of the theory of the submarine Conditions and Equilibrium Equations of a Submarine [9] KS Huỳnh Xuân Sinh, TS Đỗ Quang Khải (2011), Nguyên lý lặn lên tàu ngầm, Đại học Hàng hải Việt Nam, Tạp Chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải, 41-44 [10] Johan J Heiszwol (2001) Submarine Dive Technology (www.heiszwolf.com) [11] Suk – Hwan – Suh et al (2008) Theory and Design of CNC Systems Springer [12] J.H.A.M Vervoort (2008) Modeling and Control of an Unmanned Underwater Vehicle University of Canterbury [13] Timothy Prestero B.S (1994) Verification of a Six-Degree of Freedom Simulation Model for the REMUS Autonomous Underwater Vehicle Master of Science thesis MIT and WHOI [14] Catalogue O-Rings and Back-up Rings, Trelleborg Sealing Solution [15] Technical manual, o-ring assembling conditions, Eriks [16] Catalogue O-ring Basics, COG [17] Friction Estimation, Paker Tài liệu tham khảo [18] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, (2014) Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động khí tập NXB Giáo dục Việt Nam [19] Catalogue Rolled Ball Screw, THK [20] Catalogue ball bearing 8/2016 SKF [21] Lê Khánh Điền Vũ Tiến Đạt (2007) Vẽ Kỹ Thuật Cơ Khí Nhà xuất Đại học Quốc Gia TPHCM [22] Catalogue MAXON motor [23] Catalogue SKF bushings, 2003 [24] Nguyễn Hữu Lộc (2012) Cơ sở Thiết kế máy Nhà xuất Đại học Quốc Gia TPHCM [25] Điều biết động tàu ngầm AIP (30/09/2013) (kienthuc.net.vn) [26] Khám phá cơng nghệ tàng hình AIP tàu ngầm (2013) Trí Thức Trẻ (genk.vn) [27] Trương Cao Quý, Thiết kế chế tạo động đẩy cho phương tiện thủy nước, DCSELAB Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP.HCM [28] Trần Ngọc Huy, Nguyễn Thanh Phúc, Phạm Nam Anh, Lê Khánh Điền, (2017) Thiết kế chế tạo động đẩy sử dụng khớp nối từ cho phương tiện thủy nước, Hội nghị KH&CN Tồn quốc Cơ khí – Động lực [29] Vương Hải Tú (2016), Thiết kế lọc Kalman để tính tốn ước lượng đường di chuyển thiết bị khảo sát, Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội [30] Văn Hào, 2014 [Trực tuyến] Available: http://tuyengiao.vn/khoa-hoc/moitruong/su-phong-phu-da-dang-cua-tai-nguyen-va-moi-truong-bien-64634 [31] Thiên Nam, 2014 [Trực tuyến] Available: http://baodatviet.vn/quoc-phong/vukhi/nga-doc-suc-che-tao-vu-khi-tu-dong-khong-nguoi-lai-3059551/ ... ngồi Chính nhóm định vào nghiên cứu, tìm hiểu thiết kế thiết bị lặn AUV định lựa chọn đề tài “THIẾT KẾ THIẾT BỊ LẶN AUV ĐỂ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG KHI VẬN HÀNH ” làm đề tài cho luận văn Nội dung luận... thường chia thành dạng thiết bị lặn điều khi n từ xa Remotely operated underwater vehicle (ROV) thiết bị lặn tự hành (AUV) Do kĩ thuật ban đầu kém, cảm biến chưa tinh gọn, hệ thống lượng chưa thể... 133 6.4 Năng lượng hạt nhân 135 6.5 Kết luận 135 CHƯƠNG 7: THIẾT BỊ ĐẨY 140 Giới thiệu thiết bị đẩy 140 Lựa chọn thiết kế 140 Tổng kết