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1、混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)作為傳感器搭載平臺(tái),在海洋監(jiān)測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。監(jiān)測(cè)任務(wù)的多樣化,對(duì)混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)的航行性能提出了較高要求。航行經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性作為水下滑翔機(jī)重要的航行性能,在不同任務(wù)工況下,性能的重要程度會(huì)發(fā)生變化。例如在長(zhǎng)時(shí)序定?;柽^(guò)程中,航行經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性是關(guān)鍵性能;當(dāng)滑翔機(jī)遇到障礙物,需要做轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)時(shí),機(jī)動(dòng)性成為了短時(shí)間內(nèi)關(guān)鍵性能。當(dāng)前混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī),采用的多是固定機(jī)翼,在一個(gè)航行階段,上述三種性能不能兼得,
2、自適應(yīng)能力較弱。為了提高滑翔機(jī)自適應(yīng)能力,本文提出了具有三種變體功能的可變翼混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī),通過(guò)改變機(jī)翼展弦比、后掠角和翻轉(zhuǎn)角,提高在不同工況下的航行性能。論文取得了以下研究成果。
開(kāi)發(fā)了可變翼混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)變翼系統(tǒng),設(shè)計(jì)獨(dú)立變翼艙段,與PetrelⅡ進(jìn)行有效集成。設(shè)計(jì)變翼機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)對(duì)分體機(jī)翼的驅(qū)動(dòng)控制。將平面五桿機(jī)構(gòu)與平面雙平行四邊形機(jī)構(gòu)進(jìn)行綜合,實(shí)現(xiàn)輸出桿件二自由度的平移運(yùn)動(dòng)。對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行耐壓和密封設(shè)計(jì),對(duì)變翼系
3、統(tǒng)主要零部件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。
完成了傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析及仿真。利用旋轉(zhuǎn)矢量法,建立傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解方程。通過(guò)仿真,得到了輸出構(gòu)件的工作空間,驅(qū)動(dòng)電機(jī)與可變機(jī)翼變體之間的定量關(guān)系。機(jī)翼展弦比變化范圍為6~8,后掠角變化范圍為0°~60°,機(jī)翼翻轉(zhuǎn)角變化范圍為0°~30°。通過(guò)求解運(yùn)動(dòng)學(xué)反解方程,推導(dǎo)出驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入特性,在已知輸出特性的情況下,對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入進(jìn)行仿真。基于多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本理論,對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行多體動(dòng)力
4、學(xué)建模。通過(guò)動(dòng)力學(xué)仿真,得到驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需提供的力矩,為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型提供依據(jù)。
基于多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論,將可變翼混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)看成由六個(gè)體組成的多體系統(tǒng),構(gòu)建了多體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)滑翔機(jī)所受力:重力、浮力、螺旋漿推力、慣性流體動(dòng)力和粘性流體動(dòng)力,以及相應(yīng)力矩進(jìn)行詳細(xì)分析。
分析了航行性能評(píng)價(jià)指標(biāo),利用變步長(zhǎng)的四階Runge-kutta方法對(duì)滑翔機(jī)進(jìn)行空間運(yùn)動(dòng)仿真,并開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究。針對(duì)定常滑翔運(yùn)動(dòng)、空
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