AUV海洋微结构湍流观测减振方法及实验研究

发布时间：2021-04-04 07:24

　　自主水下航行器（AUV）作为移动式自主海洋观测平台,具有长航时、大范围、不受海况影响等优点,与湍流观测仪集成可实现湍流混合在空间与时间上的四维观测,为揭示湍流混合在多尺度动力过程演化与变异中的作用提供新手段。针对AUV海洋微结构湍流观测时的振动噪声问题,从AUV海洋微结构湍流观测的原理出发,分析了振动噪声对湍流观测的影响以及AUV振动噪声的来源及特性。为了减小AUV的振动噪声,提高湍流测量精度,提出了一种基于拉伸弹簧的柔性连接减振方法,并开展了振动实验研究。通过对比分析减振前后加速度的时频域特性,结果表明振动在经过柔性连接减振装置后的加速度有效值及能量明显减小,尤其在54 Hz以上频段有效值减少率在64%以上,验证了该方法的有效性。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(22)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

AUV海洋微尺度湍流观测平台

本文采用德国ISW Washer公司研制的PNS系列翼型剪切流传感器[13],由翼型头、悬臂梁、压电陶瓷、外壳等组成,结构如图2所示,性能参数如表1所示。表1 翼剪切流传感器性能参数Tab.1 Parameters of airfoil shear probe 名称 参数 工作深度/m 2 000 翼型头尺寸/mm 长10,直径6 传感器尺寸/mm 长77,直径8 共振频率/Hz 420 灵敏度/(Vms2·kg-1) 4×10-4

AUV可完成水平运动或锯齿状运动的湍流观测,其运动状态可分为下潜、状态调节、水平航行、上浮四个过程,如图3所示。在下潜、上浮运动状态时,推进装置的电机和螺旋桨一直开启,提供前进的动力,姿态调节装置包括俯仰调节和横滚调节的电机会间歇动作,实时调节完成运动的俯仰和航向控制;在水平航行运动状态时,推进装置一直开启,姿态调节装置间歇动作;在状态调节状态时,特别是下潜至设定深度时,浮力调节装置的电机和泵开启,将AUV内油馕的油排到外油馕,增加浮力以使下潜速度降低,开启时间约11 min,同时,姿态调节装置间歇动作。通过对AUV海洋微结构湍流观测不同运动状态分析可知,机械振动噪声的激励源主要有推进电机、螺旋桨、浮力驱动电机及泵、姿态调节装置电机等,其频率特性如表2所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于高斯过程回归的AUV自适应采样方法[J]. 阎述学,李一平,封锡盛.  机器人. 2019(02)
[2]微结构湍流测量水下滑翔机设计与试验研究[J]. 马伟,王延辉,徐田雨.  机械工程学报. 2017(09)
[3]物理海洋观测研究的进展与挑战[J]. 吴立新,陈朝晖.  地球科学进展. 2013(05)

博士论文
[1]时、频、波数域下剪切湍流数据分析方法研究[D]. 王永芳.中国海洋大学 2014



本文编号：3117982