深远海养殖网箱死鱼清理ROV总体设计
摘要
遥控无人潜水器（RemoteOperatedVehicle，简称ROV）在水下结构物检查、海洋
生物观测、水下考古、渔业资源调查等领域具有广阔的应用前景，其中深远海养殖网箱
死鱼清理ROV的研发对于我国深远海水域水产养殖、环境监测、疾病防控等具有十分
重要的意义。本研究来源于校企合作项目“深远海养殖网箱死鱼清理”，目的在于设计并
研制出应用于深远海养殖网箱的死鱼清理模块化作业级ROV，其不仅能够大批量快速
清理水下死鱼，还可以完成水下环境监测，网衣破损检测等任务。本文在研究国内外现
有ROV设计的基础上，根据深远海养殖网箱环境以及ROV功能需求等因素，设计了一
款履带式水下死鱼清理ROV，进行了以下研究工作：
针对深远海养殖网箱环境提出了具备水下死鱼清理作业功能的ROV总体方案。首
先根据论文目标总结出死鱼清理ROV的功能需求及性能指标，按照模块化设计思路将
ROV分为履带传动系统模块、水下控制系统模块、控制舱模块、水下感知系统模块、清
理作业系统模块、主体框架模块等。其次根据ROV的功能需求及性能指标，完成了各
关键模块的方案设计，最后完成了ROV总体布局及三维模型虚拟装配。
根据水下死鱼清理ROV总体方案并结合实际工作环境，进行了ROV关键模块机
械结构设计及强度校核。首先对履带传动系统进行机械结构设计及选型计算；其次对清
理系统进行结构设计及计算；完成了控制舱结构设计并分别使用理论计算和有限元仿真
软件对控制舱舱体强度及稳定性进行了校核；完成了ROV主框架设计及有限元静力学
仿真分析；最后完成了ROV重力、浮力、重心及浮心计算工作，验证了其水下稳定性，
满足作业要求。
针对水下死鱼清理ROV水阻力计算问题，进行了死鱼清理ROV近壁面运动以及
在网衣表面运动时阻力计算。按照STAR-CCM+软件计算流程，对死鱼清理ROV在不
同作业表面下水阻力数值计算结果进行了对比分析。
针对水下死鱼清理ROV清理系统性能验证问题，首先使用STAR-CCM+软件对
T80S型螺旋桨推进器模型进行仿真，与已有的实验数据进行对比分析，与实验推力曲
线吻合。其次对整个清理系统进行模拟，主要计算出待清理区域处与箱体内的压力差，
对死鱼清理ROV清理性能进行验证，其结果满足设计要求。
关键词：遥控无人潜水器；总体设计；水阻力计算；数值模拟
深远海养殖网箱死鱼清理ROV总体设计
Abstract
RemoteOperatedVehicle(ROV)hasabroadapplicationprospectinthefieldsof
underwaterstructureinspection,marinebiologicalobservation,underwaterarchaeology,
fisheryresourcesinvestigation,etc.Amongthem,thedevelopmentofROVfordeadfish
cleaningindeep-seaaquaculturenetsisofgreatsignificanceforaquaculture,environmental
monitoring,diseasepreventionandcontrolindeep-seawatersofChina.Thepurposeofthis
studyistodesignanddevelopamodularROVfordeadfishcleaningindeep-seaaquaculture
nets,whichcannotonlyquicklycleanupdeadfishinlargequantities,butalsocompletethe
tasksofunderwaterenvironmentalmonitoringa