新型多自由度可控制水下拖曳体研发

发布时间：2017-05-01 20:02

  本文关键词：新型多自由度可控制水下拖曳体研发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：人类正不遗余力的对海洋进行研究探索，不断加大科研投入力度，各种水下技术都取得了很大发展。目前来说，水下拖曳系统仍然是进行海洋科学研究的一种有效工具，水下拖曳体仍然是搭载科学测量仪器从事海洋环境勘测、海底地形测绘、水下搜索及军事侦察的有效载体。本文的主要工作是设计开发一种符合任务要求且实用的可操纵水下拖曳体。 本文通过搜集大量的有关水下拖曳系统的研究资料，以水下拖曳体作为主要研究对象，分析总结出了水下拖曳体所具有的一般特点，指出了现有水下拖曳体的优势与不足，并且在前人的研究基础之上，设计出了一款通过水池及内河拖曳试验检验，具有综合性能优良、实用性较好等特点的水下拖曳体。本文所做的工作及取得的初步研究成果主要有以下几方面： 1、在绪论中，介绍了水下拖曳系统的研究历史和发展现状，重点强调了水下拖曳系统研究领域的几个主要技术方面，包括水动力性能研究、拖曳体拖航深度控制及自动控制技术。指出了现有水下拖曳系统的某些不足之处，引出本文设计开发的一种多自由度可操纵水下拖曳体。 2、提出了两种初步设计方案，通过对比分析优选立式翼型方案，该初步设计方案将两个流线型浮筒对称布置于主体上方，增大了拖曳体的稳性和整体结构强度；主体采用立式长流线型外形的壳体结构，保证了航向稳定性，，通过迫沉水翼实现深度控制，采用螺旋桨控制器实现水平运动。 3、通过数值模拟对比分析了两种翼剖面形式的迫沉水翼的升力及阻力性能，最终优选NACA0012翼型；采用后缘襟翼的形式，能有效降低推杆所需的推力，通过控制襟翼偏转，调节拖曳体的升力大小，实现深度控制。 4、进行重量重心计算，确定了拖曳体各组成部件的型号尺寸及所用材料，通过调整重量分布及合理设置浮力舱，最终使拖曳体的重心与浮心位于同一条垂线上。并且，还设置了纵倾调节装置。 5、通过水池及内河拖曳试验，检测了水下拖曳体样机的的稳性、结构强度、操纵性以及水动力性能。对于试验中暴露出的问题，及时进行改进，同时还改进了试验测量方法。 本文设计提出的水下拖曳体，经实验证明，具有航向稳定性好，自主稳定能力强，姿态控制方便，操纵效率高，控制机构简单等优点，具有较高的实用价值。
【关键词】：水下拖曳系统 水动力性能 数值模拟 水池试验
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U662
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 引言12-13
• 1.2 水下拖曳体的国内外发展现状13-16
• 1.3 水下拖曳体的几个主要研究方面16-18
• 1.3.1 水下拖曳系统水动力理论17
• 1.3.2 水下拖曳体的深度调节17-18
• 1.3.3 自动控制技术18
• 1.4 本文的研究目标18-19
• 1.5 本文的主要研究内容19-20
• 第二章 水下拖曳体总体设计20-40
• 2.1 拖曳体外形简介20-22
• 2.1.1 单体外形20-21
• 2.1.2 多体外形21-22
• 2.2 本研究项目两种初步设计方案简介22-29
• 2.2.1 三柱体可控制水下拖曳体方案23-25
• 2.2.2 立式翼型主体可控制水下拖曳体方案25-27
• 2.2.3 方案优选27-28
• 2.2.4 总体外形结构确定28-29
• 2.3 主体外形形状确定29-33
• 2.3.1 浮体外形优选29-32
• 2.3.2 主腔体外形优选32-33
• 2.4 拖曳体总体布置及内部结构设计33-36
• 2.4.1 总体布置设计33-35
• 2.4.2 内部结构设计35-36
• 2.5 控制机构设计36-39
• 2.5.1 转艏控制36-37
• 2.5.2 深度控制37-39
• 2.6 本章小结39-40
• 第三章 水下拖曳体迫沉水翼设计40-63
• 3.1 翼型优选40-43
• 3.1.1 翼平面形状40-41
• 3.1.2 翼剖面类型41-43
• 3.1.3 襟翼43
• 3.2 迫沉水翼流体动力特性分析43-48
• 3.2.1 升力特性44-46
• 3.2.2 阻力特性46-48
• 3.2.3 俯仰力矩特性48
• 3.3 迫沉水翼的结构形式48-50
• 3.4 数值建模及水动力计算50-61
• 3.4.1 迫沉水翼的翼型优选50-57
• 3.4.2 迫沉水翼水动力计算57-61
• 3.5 本章小结61-63
• 第四章 水下拖曳体定型设计及浮性条件63-73
• 4.1 外形尺寸的确定63-65
• 4.2 控制机构机电设备的选定65-67
• 4.2.1 转艏控制器型号选定65-66
• 4.2.2 水密直线电机型号选定66-67
• 4.3 拖曳体水下浮性条件67-72
• 4.3.1 静力平衡67-68
• 4.3.2 稳性68
• 4.3.3 重量重心计算68-72
• 4.4 本章小结72-73
• 第五章 水池及内河拖曳试验73-98
• 5.1 样机制作过程简单回顾73-75
• 5.2 水池试验75-91
• 5.2.1 试验准备及观测结果75-82
• 5.2.2 定深试拖82-85
• 5.2.3 拉力试验85-86
• 5.2.4 水平横荡运动86-89
• 5.2.5 升沉运动89-91
• 5.2.6 水池试验小结91
• 5.3 内河试验91-97
• 5.4 本章小结97-98
• 第六章 全文结论与创新点98-101
• 6.1 本文的基本结论98-99
• 6.2 本文的创新点99-100
• 6.3 对后续研究工作的一些建议100-101
• 参考文献101-105
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果105-107
• 致谢107-108
• 答辩委员会对论文的评定意见108

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：339526