Системы захвата движения, как метод высокоточного позиционирования, широко используются в экспериментальных системах университетов и научно-исследовательских институтов.Помимо распространенных применений, таких как внутреннее позиционирование для формаций дронов и фиксация конечного положения роботизированных рук, использование систем захвата движения также расширилось на морские и судоходные исследовательские области.Системы обычно устанавливаются в лабораторных условиях, таких как испытательные бассейны глубоководного океана, многофункциональные бассейны для буксировки моделей судов, бассейны морской инженерии, бассейны внутренних волн для судов и морской инженерии, бассейны для испытаний ROV и многофункциональные глубоководные бассейны.

Приложения для захвата движения судов и морских сооружений

В качестве системы позиционирования система захвата движения может получать кинематические параметры шести степеней свободы моделей судов и морских конструкций для анализа их движения в ответ на действие ветра, волн и течений, либо может служить датчиком положения для проверки надежности систем динамического позиционирования.

1) Проверка надежности систем динамического позиционирования судов и морских плавучих платформ

Системы динамического позиционирования обозначают способность поддерживать желаемое положение без использования систем якорения.С помощью различных датчиков для обнаружения внешних воздействий окружающей среды (таких как ветер, волны и течения) и изменений в состоянии самой системы, бортовая система автоматического управления обрабатывает эту информацию в реальном времени.Система рассчитывает необходимые управляющие силы для возвращения в целевое положение, тем самым достигая динамического позиционирования.

Разработка системы динамического позиционирования включает создание динамической модели платформы, проектирование контроллера и схемы распределения мощности, построение полуфизической симуляционной платформы для проверки надежности аппаратных средств и осуществимости алгоритмов, и, наконец, выполнение тестов динамического позиционирования модели в испытательном бассейне. Система захвата движения, действуя как система измерения позиции, получает фактическую информацию о положении и ориентации платформы, которая передается обратно в систему управления. Сравнивая результаты испытаний в бассейне с результатами полуфизической симуляции, подтверждается рациональность системы управления.

2) Исследование движения, вызванного свободным вихрем плавучего цилиндра

Как типичная подводная конструкция, модуль плавучести является важной частью системы разработки нефти и газа на большой глубине и ключевой структурой для различных конфигураций подъемников, что делает изучение характеристик движения модулей плавучести очень ценным.Когда морская вода оказывает силы на модуль плавучести, вызывая шесть степеней свободы движения, это называется "вихреиндуцированным движением".Когда частота сброса вихрей приближается к естественной частоте движения, происходит "явление захвата", что приводит к увеличению амплитуды движения модуля плавучести и потенциально может вызвать его повреждение.Поэтому исследование вихреиндуцированного движения модулей плавучести имеет чрезвычайно важное значение.

При проведении испытаний моделей на буксировке в буксирном бассейне системы захвата движения используются для измерения движения цилиндров плавучести с шестью степенями свободы при различных скоростях потока воды, анализируя кривые смещения во времени, траектории, частоту, амплитуду, число Струхаля и характеристики сопротивления цилиндров при движении по течению, поперечном и качающемся движениях.

Исследование гидродинамической гибридной модели системы FPSO

По мере того как добыча нефти и газа на шельфе переходит от мелководных к глубоководным операциям, появляются различные платформы, адаптированные для разных глубин воды и морских условий, такие как стационарные и плавучие платформы.Плавучие производственно-складские и разгрузочные установки (FPSO) широко используются в морском инженерном деле благодаря множеству преимуществ, включая низкие инвестиции, сниженный риск, большой объем хранения нефти и газа, короткие сроки строительства, широкий диапазон применения и большие площади палуб.

При проектировании системы швартовки плавучих морских объектов необходимо проводить модельные испытания в испытательном бассейне для адекватного прогнозирования движения плавучего объекта и нагрузок на швартовные тросы. На основе результатов усеченного проектирования и коэффициентов масштабирования изготавливаются модели корпуса, швартовных тросов и подводящих трубопроводов, а также проводятся испытания на нерегулярные волны для плавучих производственно-складских и разгрузочных установок (FPSO). Оптическая система захвата движения фиксирует шестистепенный отклик движения плавучего объекта при различных углах и морских условиях, в то время как датчики силы измеряют нагрузку на швартовные тросы.

Применение спортивной ловли в рыболовстве

Системы захвата движения также могут использоваться в рыболовстве для регистрации маркеров, закрепленных на сетях, чтобы изучить физическое поведение веревок сети в процессе рыбной ловли.

Наблюдение за физическим поведением тросов в воде для оценки эффективности сетевого промысла

Подводное траловое сетеполотно состоит из сетевых веревок и самой сети. Эффективность ловли зависит от способности веревок сохранять траекторию движения внутри сети. Исследователи проводили эксперименты, изменяя физические свойства веревок, их расположение и скорость тяги. Во время экспериментов маркеры были равномерно прикреплены к веревкам, и для фиксации изменений позиционных данных в зоне захвата веревок использовалась подводная оптическая система захвата движения. Результаты экспериментов в водном бассейне можно сравнить с данными, полученными из моделей конечно-элементного моделирования.

Система захвата движения NOKOV помогает в измерении высокоточных деформаций подводных висячих туннелей.             

NOKOV ранее участвовала в глубоком сотрудничестве с различными научно-исследовательскими институтами и университетами в области исследований судостроения и морской инженерии. Типичным примером применения системы захвата движения в морских конструкциях является проект, реализованный в сотрудничестве с Тяньцзиньским институтом водного транспорта.

Министерство транспорта - Научно-исследовательский институт инженерии водного транспорта (Тяньцзинь) исследовательский проект по технологии инженерии подводных висячих туннелей.

Подводные плавучие туннели — это крупномасштабные морские транспортные конструкции, подвешенные в воде, основная цель которых заключается в решении проблем пересечения глубоких и широких водоемов в будущем. Основная задача - обеспечение безопасности, гарантирующее структурную стабильность при сложных динамических нагрузках, таких как волны и течения, а также при нестандартных нагрузках, таких как столкновения с подводными лодками и тонущие корабли. Одной из сложностей проекта является высокоточное измерение движения и деформации туннеля, требующее точности на уровне миллиметров и синхронизации с точностью до долей миллисекунды. С помощью 24 оптических камер захвата движения NOKOV Mars 2H, размещенных вокруг испытательного бассейна для фиксации положений маркеров, можно точно получить данные о деформационной реакции модели туннеля.

Оптическая система захвата движения состоит из камер захвата движения инфракрасного типа, программного обеспечения для захвата движения, отражающих маркеров, коммутаторов с поддержкой PoE и различных аксессуаров (таких как калибровочные рамы и устройства крепления камер и т.д.). Камеры серии Mars от NOKOV имеют максимальное разрешение 12 миллионов пикселей и максимальную частоту выборки 380 Гц, что позволяет точно захватывать маркеры даже в отражающих условиях на поверхности воды.

Для сценариев, включающих использование отражающих маркеров под водой, компания NOKOV разработала профессиональные подводные камеры захвата движения для фиксации движения объектов под водной поверхностью. Подводные камеры захвата движения от NOKOV прошли испытания на прочность под давлением на глубине до 100 метров и защищены от коррозии, что позволяет использовать их в соленых водоемах или хлорированных бассейнах. Их корпуса обладают высшим уровнем водонепроницаемости и пыленепроницаемости, IP68.

Отражающий маркер, используемый для захвата подводного движения, покрыт специальным материалом, который сохраняет свои отражающие свойства под водой, позволяя подводной камере захвата движения его распознавать.

Система захвата движения NOKOV специально разработана для подводных сценариев. Объединяя высокую точность и стабильность системы, она соответствует требованиям к данным и применению в судостроении, морских конструкциях, рыболовстве и других областях, предлагая экономически эффективное решение для соответствующих исследований.