水下滑翔機(jī)設(shè)計(jì)、優(yōu)化及運(yùn)動(dòng)模擬.pdf

1、水下滑翔機(jī)是一種無外掛驅(qū)動(dòng)設(shè)備,依靠自身凈浮力驅(qū)動(dòng),依靠外部控制面和內(nèi)部調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)共同控制的新型水下自主式機(jī)器人。作為一個(gè)搭載平臺(tái),水下滑翔機(jī)有許多非常有用的應(yīng)用,尤其是在海洋環(huán)境調(diào)查、監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域,因?yàn)槠渚哂泄牡?、花費(fèi)低和續(xù)航力長久等優(yōu)點(diǎn)。從水下滑翔機(jī)概念提出到目前,歐美國家已經(jīng)形成相對(duì)較為成熟的理論研究體系和工程應(yīng)用體系,而我國在工程應(yīng)用方面才剛剛起步,同國外存在很大的差距。本文以水下滑翔機(jī)作為研究對(duì)象,具有較好的理論意義和應(yīng)

2、用前景。
　　本文主要研究工作分為三個(gè)部分:
　　1.研制一套小型水下滑翔機(jī)原理樣機(jī),包括總布置、外部型線和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、浮力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),系統(tǒng)集成和水池實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)中,將水囊放置在耐壓殼體內(nèi)部,避免了深水壓力對(duì)水囊體積和形狀影響,增加了系統(tǒng)穩(wěn)定性;并將水囊布置在載體艏部,能夠?yàn)檩d體姿態(tài)改變時(shí)提供正向力矩,加快系統(tǒng)調(diào)節(jié)穩(wěn)定性;原理樣機(jī)的水池實(shí)驗(yàn)初步驗(yàn)證了其基本原理的可行性。
　　2.建立原理樣機(jī)在垂直

3、面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的受力模型和運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,研究水下滑翔機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性,并模擬原理樣機(jī)在垂直面內(nèi)的下潛滑翔。模擬結(jié)果表明將用于調(diào)節(jié)凈浮力的機(jī)構(gòu)放置在一個(gè)合適位置確實(shí)能夠減少系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間,增加系統(tǒng)的調(diào)節(jié)穩(wěn)定性。
　　3.利用CFD流體力學(xué)計(jì)算軟件研究原理樣機(jī)在垂直面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)的水動(dòng)力特性,并優(yōu)化原理樣機(jī)的翼型設(shè)計(jì)和機(jī)翼布置設(shè)計(jì)。研究在不可壓縮流體中低速運(yùn)動(dòng)的水下滑翔機(jī)平板機(jī)翼和NACA0006機(jī)翼水動(dòng)力特性的優(yōu)劣,并根據(jù)NACA0006機(jī)翼后掠角