混合驅(qū)動水下滑翔器系統(tǒng)設(shè)計與性能分析.pdf

1、無人水下滑翔器(Autonomous Underwater Glider,AUG)是一種利用浮力驅(qū)動的新型無人水下航行器,具有續(xù)航能力大、噪音小、成本低等優(yōu)點,航程在幾千公里量級上;然而,采用浮力驅(qū)動的水下滑翔器只能以鋸齒形軌跡航行,且航速較慢。水下自航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)一般采用螺旋槳驅(qū)動,具有較高的機動性和較快的航速;但AUV航程一般很短,在幾百公里量級上。本文將AUG和AUV兩

2、者優(yōu)點集于一身,開發(fā)了一種具備浮力驅(qū)動和螺旋槳驅(qū)動系統(tǒng)的混合驅(qū)動水下滑翔器海燕(PETREL)。
　　 針對開發(fā)過程遇到的關(guān)鍵問題,研究了混合驅(qū)動水下滑翔器機械系統(tǒng)方案,然后對整體系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計,采用計算流體力學(xué)(Computational FluidDynamics,CFD)方法分析了主要水動力部件的水動力特性;建立了其一般運動學(xué)方程,在此基礎(chǔ)上研究了縱平面內(nèi)的平衡特性和運動穩(wěn)定性。水域航行試驗實現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計功能,驗證了本

3、文分析和仿真的正確性。本文主要研究成果和創(chuàng)新點為:
　　 1.研究和設(shè)計了混合驅(qū)動水下滑翔器樣機PETREL。實現(xiàn)了同一航行器具有浮力驅(qū)動下滑翔和螺旋槳驅(qū)動下直線航行以及機動航行功能的目標(biāo)。
　　 2.建立了混合驅(qū)動水下滑翔器的動力學(xué)模型,并采用CFD方法獲取了表征混合驅(qū)動水下滑翔器特征的水動力參數(shù)。采用Matlab編寫了可視化的動力學(xué)仿真程序,為航行器參數(shù)評定和設(shè)計提供了方便。
　　 3.采用CFD方法對PET