تحليل استحكامي و فركانس طبيعي يك ربات زيرآبي كنترل از راه دور (ROV) در هوا و آب جهت كاوش در اعماق دريا

Strength and natural frequency analysis of Remotely Operated Vehicle (ROV) in air and water for deep sea exploration

در اين مقاله با هدف طراحي يك رونده زيرسطحي كنترل از راه دور جهت جستجو و بازرسي از اعماق دريا، با استفاده از نرم افزار ABAQUS تحليل تنش و فركانس طبيعي در خشكي و در زيرآب انجام شده است. براي ايجاد استحكام و شناوري از مواد با استحكام بالا و وزن پايين استفاده شده است تا ربات قابليت شناوري در شرايط مختلف را داشته باشد. با استفاده از تحليل فركانس طبيعي در زيرآب با در نظر گرفتن خواص آكوستيكي سيال آب، تغييرات فركانس طبيعيROV مورد تحليل قرار گرفته است. براي اين منظور از تحليل آكوستيك در نرم‌ افزار ABAQUS استفاده ‌شده و اثرات جرم افزوده در مودهاي مختلف ارتعاش وسيله بررسي ‌شده است. نتايج تحليل تنش ROV نشان دهنده استحكام ربات زيرآبي در شرايط مرزي بحراني در زيرآب در اثر نيروهاي هيدرواستاتيك و درگ مي‌باشد. در تحليل فركانس طبيعي با در نظر گرفتن خواص آكوستيك سيال نشان داده‌ شده است كه در مودهاي فركانسي بالاتر، اثر سيال اطراف كمتر شده و ميزان جرم افزوده آن در فركانس‌هاي بالا كاهش مي‌يابد. براي تحليل سيال اطراف سازه، ابعاد سيال تا جايي كه افزايش آن ديگر تغييري بر روي فركانس‌هاي سازه ايجاد نكند و فركانس‌هاي به‌دست‌آمده همگرا شوند افزوده شده است كه حدود 5 برابر ابعاد وسيله در زيرآب است. در اين تحقيق نشان داده شد كه به خاطر اثرات جرم آب، فركانس طبيعي وسيله تا 40 درصد كاهش خواهد داشت.

In This paper aims to design an underwater remotely operated vehicle (ROV) for deep sea search and inspection, using the ABAQUS software, stress and natural frequencies of ROV, onshore and underwater are extracted. High strength and low weight materials have been used to make the ROV float under different conditions. Using natural frequency analysis underwater, considering the acoustic properties of water fluid, the natural frequencies of ROV have been extracted. For this purpose, acoustic analysis has been used in ABAQUS software and the effects of added mass on different modes of vibration of the ROV have been investigated. the stress analysis results show the robustness of the underwater robot at critical boundary conditions due to hydrostatic forces and drag. Natural frequency analysis with has shown that in higher frequency modes, the effect of the surrounding fluid is reduced the effect of added mass at high frequencies. For fluid analysis around the structure, the fluid dimensions are raised until the increase in dimensions no longer changes the structural frequencies. This is about 5 times the size of the device underwater. The study showed that due to the effects of water mass, the device's natural frequencies will decrease up to 40%.