矢量推進式新型水下航行器主體的關鍵結構研究.pdf

1、水下航行器是進行海洋環(huán)境監(jiān)測、資源調查以及各種水下工程作業(yè)的重要裝備，其遠程操控安全、高效，可以全天候工作，操作員可以在相對舒適環(huán)境里工作，已經成為水下觀測、海底打撈以及海洋勘測的重要工具。隨著各國進軍海洋的步伐不斷加快，以及水下機器人技術的不斷進步，各種新概念水下航行器接連出現(xiàn)，其作業(yè)能力不斷提高，使用成本不斷下降。我國近年來逐步進入這個領域，但對于矢量推進式新型水下航行器的研究仍處于比較初級的階段。
　　本文首先基于海底觀測等

2、大背景的需求下，介紹了新型水下航行器研究的背景和意義，在系統(tǒng)研究國內外研究現(xiàn)狀的基礎上，從概念設計的角度出發(fā)，提出了一種新型矢量推進式的水下航行器主要結構形式和推進方式，然后從主腔體機械結構編程設計與校核、主腔體水動力情況仿真及其流線型外形選擇、矢量推進器布局設計以及新型矢量尾推進器的初步設計等方面展開，完成了一個新的探索。
　　本文的主體部分分為以下幾部分。首先針對水下航行器耐壓結構的安全性要求，完成了一種針對于水下航行器主流腔

3、體長度和壁厚的設計、校核以及安全性優(yōu)化的MATLAB編程實現(xiàn)并做出GUI交互界面，打包成APP插件，并對其進行可靠性驗證。其次針對水動力及其快速性要求，對其流線型外形優(yōu)化進行了基于MATLAB的方案設計和ANSYS流體仿真，做出最優(yōu)外形的選擇。然后針對矢量推進的需求，提出了一種新的推進器布局形式，并對其可行性與合理性進行了分析，初步推導了其基本的運動控制方程和主要關鍵水動力參數(shù)。最后針對矢量推進機構三維需求，借鑒基于全回轉推進機構以及基

4、于錐齒輪多電機的柔性機器人手腕的理念，提出了一套應用于水下航行器的新型推進系統(tǒng)，并對其結構進行初步設計。
　　本文的研究在一般性的理論研究基礎上，制作了普適性的壓力艙安全性設計與校核、最佳外形選擇和對比的GUI參考軟件，并通過大量數(shù)據得出了一些統(tǒng)計規(guī)律。另外本文概念設計的矢量推進新型水下航行器，突出了矢量控制的創(chuàng)新型和多方向運動的靈活性，該裝備在港口近海水文環(huán)境檢測、海底立體觀測網絡移動模塊、水下軍事目標和漁業(yè)生物的自動探測和識別