矢量推進(jìn)式新型水下航行器主體的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、水下航行器是進(jìn)行海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源調(diào)查以及各種水下工程作業(yè)的重要裝備，其遠(yuǎn)程操控安全、高效，可以全天候工作，操作員可以在相對(duì)舒適環(huán)境里工作，已經(jīng)成為水下觀測(cè)、海底打撈以及海洋勘測(cè)的重要工具。隨著各國(guó)進(jìn)軍海洋的步伐不斷加快，以及水下機(jī)器人技術(shù)的不斷進(jìn)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(guó)近年來(lái)逐步進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域，但對(duì)于矢量推進(jìn)式新型水下航行器的研究仍處于比較初級(jí)的階段。
　　本文首先基于海底觀測(cè)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，從概念設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，提出了一種新型矢量推進(jìn)式的水下航行器主要結(jié)構(gòu)形式和推進(jìn)方式，然后從主腔體機(jī)械結(jié)構(gòu)編程設(shè)計(jì)與校核、主腔體水動(dòng)力情況仿真及其流線型外形選擇、矢量推進(jìn)器布局設(shè)計(jì)以及新型矢量尾推進(jìn)器的初步設(shè)計(jì)等方面展開(kāi)，完成了一個(gè)新的探索。
　　本文的主體部分分為以下幾部分。首先針對(duì)水下航行器耐壓結(jié)構(gòu)的安全性要求，完成了一種針對(duì)于水下航行器主流腔

3、體長(zhǎng)度和壁厚的設(shè)計(jì)、校核以及安全性?xún)?yōu)化的MATLAB編程實(shí)現(xiàn)并做出GUI交互界面，打包成APP插件，并對(duì)其進(jìn)行可靠性驗(yàn)證。其次針對(duì)水動(dòng)力及其快速性要求，對(duì)其流線型外形優(yōu)化進(jìn)行了基于MATLAB的方案設(shè)計(jì)和ANSYS流體仿真，做出最優(yōu)外形的選擇。然后針對(duì)矢量推進(jìn)的需求，提出了一種新的推進(jìn)器布局形式，并對(duì)其可行性與合理性進(jìn)行了分析，初步推導(dǎo)了其基本的運(yùn)動(dòng)控制方程和主要關(guān)鍵水動(dòng)力參數(shù)。最后針對(duì)矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)三維需求，借鑒基于全回轉(zhuǎn)推進(jìn)機(jī)構(gòu)以及基

4、于錐齒輪多電機(jī)的柔性機(jī)器人手腕的理念，提出了一套應(yīng)用于水下航行器的新型推進(jìn)系統(tǒng)，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。
　　本文的研究在一般性的理論研究基礎(chǔ)上，制作了普適性的壓力艙安全性設(shè)計(jì)與校核、最佳外形選擇和對(duì)比的GUI參考軟件，并通過(guò)大量數(shù)據(jù)得出了一些統(tǒng)計(jì)規(guī)律。另外本文概念設(shè)計(jì)的矢量推進(jìn)新型水下航行器，突出了矢量控制的創(chuàng)新型和多方向運(yùn)動(dòng)的靈活性，該裝備在港口近海水文環(huán)境檢測(cè)、海底立體觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)模塊、水下軍事目標(biāo)和漁業(yè)生物的自動(dòng)探測(cè)和識(shí)別