远距离遥控海水采样无人船初步设计及其关键技术研究

发布时间：2020-07-04 22:52

【摘要】：无人船是一种在岸上基站或母船控制中心远程监控下以自主或遥控方式航行于水面并执行特定任务的新型水面运动平台。本文的主要工作是设计开发符合特定性能需求的远距离遥控海水采样无人船,开展相关关键技术研究。在前人的研究基础之上,本研究项目根据不同性能需求,提出了6种无人船初步设计方案。通过无人船横稳性范围预判无人船是否具备自扶正能力的可能性,运用基于重叠网格技术的计算流体力学方法,对静水中倾覆状态下无人船的6自由度运动响应进行预报,验证了自扶正无人船的自扶正能力;研究了规则波中随浪状态下双体无人船的破舱稳性:波陡增加极限静倾角增大,无人船稳性恶化,波峰位于船舯附近时无人船稳性较差,片体间距越大破舱稳性较好,极限静倾角较小,艏部舱室破损无人船稳性恶化较严重。以片体长宽比、片体间距以及重心纵向位置为设计变量,根据均匀设计原理拟定不同的设计方案,运用数值计算方法对迎浪航行状态下双体无人船的静水阻力和波浪增阻进行分析,得出阻力与设计参数之间的关系,基于总阻力最小并计入总布置对船型设计的限制对双体无人船船型方案进行优选。构建单体无人船网格模型,选择两种不同的CFD求解器对其阻力进行预报,对两种求解结果进行了简单对比分析;采用重叠网格方法,考虑无人船航行时的垂荡与升沉运动对阻力的影响,对无人船不同航速下的总阻力进行预报。运用计算流体力学方法,对带翼型稳定侧体方案翼型稳定侧体均向左舷偏转15o时的回转运动以及小回转半径双体船方案前、后翼型方向操纵器分别向左舷、右舷偏转15°时的回转运动进行模拟,探讨了上述两个方案在恒定推力情况下的的回转特性,论证了上述方案的可行性。运用基于切片理论的数值方法对无人船耐波性能进行预报,得出有益的结论;运用重叠网格技术对迎浪航行状态下的无人船垂荡及纵摇运动响应进行预报,初步验证了垂荡发电装置的可行性;探讨了横浪作用下无人船的六自由度运动及力学特性,验证了无人船抗风浪能力。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U674.941
【图文】：

图 2-1 无人船初步设计基本流程在具体方法上，首先，根据船载设备对船体尺寸的限制（如采样箱尺寸对船体尺寸的限制、设备重量对船体尺寸的限制等等），初步布置拟定船体尺度范围，参考现有船型特征，运用直接设计方法在 MAXSURF 建立初步船体曲面（图 2-2），并完成型线光顺等（图 2-3）。船体结构设计浮态分析 结构分析 耐波性分析 操纵性分析 稳性分析满足设计要求控制系统设计完成是否

图 2-1 无人船初步设计基本流程在具体方法上，首先，根据船载设备对船体尺寸的限制（如采样箱尺寸对船体尺寸的限制、设备重量对船体尺寸的限制等等），初步布置拟定船体尺度范围，参考现有船型特征，运用直接设计方法在 MAXSURF 建立初步船体曲面（图 2-2），并完成型线光顺等（图 2-3）。船体结构设计浮态分析 结构分析 耐波性分析 操纵性分析 稳性分析满足设计要求控制系统设计完成是否

【参考文献】

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1 杨显原;吴家鸣;陈宇庆;;基于兴波干扰的三体船构型数字化优化方法[J];船舶工程;2017年S1期

2 郑秀亮;;无人船,环保领域新利器[J];环境;2016年08期

3 ;带你见识神奇的无人艇[J];中国海事;2016年08期

4 黄国良;徐恒;熊波;洪s

本文编号：2741705