自主前进式剖面潜标运动机理研究

发布时间：2020-01-28 15:53

【摘要】：自沉浮式剖面探测浮标和水下滑翔机是目前应用较为广泛的两种海洋潜器,他们具有能耗小,续航能力强等特点,充分适应了当前对于海洋原位探测的需要。这两种水下航行器没有螺旋桨等传统推进装置,通过浮力调节来驱动自身运动,在沉浮运动中获得海水的温度、盐度、溶解氧等海洋数据。自沉浮式剖面探测浮标在海洋中通过自主沉浮,以及洋流作用下的水平运动进行水下作业。水下滑翔机在浮力调节的同时进行姿态调整,利用机体两侧的滑翔翼在水下呈锯齿状滑翔前进。自沉浮式剖面探测浮标因其能量只消耗在浮力调节上而具有强大的续航能力,因此本文按照自沉浮式剖面探测浮标结构,参考水下滑翔机推进原理,提出一种新型的自主前进式剖面潜标结构,并针对其结构设计与运动机理进行分析。文章提出自主前进式剖面潜标样机设计方案,利用三维制图软件设计结构外形,从耐压壳体设计、浮力调节设计、摆翼设计和其他硬件选用四个方面进行阐述,制作出原理样机并进行水池试验。针对课题研究的自主前进式剖面潜标提出一个普适的动力学模型。进行模型参数化,阐述潜标的几何质量特征和运动特性之间的关系,得到其动力学方程。进一步分析得到其垂直剖面下的动力学方程和定常直线运动的平衡方程,对垂直剖面下的潜标姿态稳定和效率进行分析。在改变潜标几何参数、运动参数以及浮力调节参数的情况下,利用计算流体力学分析的方法对潜标的受力规律、运动效率特征和运动特征进行分析,为结构优化提供参考依据。本文对于自主前进式剖面潜标样机的水池试验和准备试验进行了介绍,同时文章分析了在实验中获取的潜标运动数据,获得潜标的运动规律,验证潜标的自主前进运动性能。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P715

【参考文献】

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本文编号：2574062