水下滑翔機設(shè)計、優(yōu)化及運動模擬.pdf

1、水下滑翔機是一種無外掛驅(qū)動設(shè)備,依靠自身凈浮力驅(qū)動,依靠外部控制面和內(nèi)部調(diào)節(jié)機構(gòu)共同控制的新型水下自主式機器人。作為一個搭載平臺,水下滑翔機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)測和數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域,因為其具有功耗低、花費低和續(xù)航力長久等優(yōu)點。從水下滑翔機概念提出到目前,歐美國家已經(jīng)形成相對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。本文以水下滑翔機作為研究對象,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部分:
　　1.研制一套小型水下滑翔機原理樣機,包括總布置、外部型線和結(jié)構(gòu)設(shè)計、浮力調(diào)節(jié)機構(gòu)、姿態(tài)調(diào)節(jié)機構(gòu)、控制系統(tǒng)設(shè)計,系統(tǒng)集成和水池實驗。設(shè)計中,將水囊放置在耐壓殼體內(nèi)部,避免了深水壓力對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,能夠為載體姿態(tài)改變時提供正向力矩,加快系統(tǒng)調(diào)節(jié)穩(wěn)定性;原理樣機的水池實驗初步驗證了其基本原理的可行性。
　　2.建立原理樣機在垂直

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