【摘 要】
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近年来,国家对海洋的重视程度不断提高,作为水下资源探索工具的自主水下航行器(AUV)也得到了快速的发展。随着人类对作业能力、使用成本等要求的不断增加,各种新型水下航行器不断增多。本文研制一种喷水和螺旋桨混合驱动的新型AUV,喷水推进系统的喷口与舵片融合在一起,依靠舵片改变攻角从而调节推进力的输出方向。该混合驱动AUV在低速下是利用喷水推进实现姿态的控制,可以解决纯舵片控制AUV在低速状态下失去机动
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近年来,国家对海洋的重视程度不断提高,作为水下资源探索工具的自主水下航行器(AUV)也得到了快速的发展。随着人类对作业能力、使用成本等要求的不断增加,各种新型水下航行器不断增多。本文研制一种喷水和螺旋桨混合驱动的新型AUV,喷水推进系统的喷口与舵片融合在一起,依靠舵片改变攻角从而调节推进力的输出方向。该混合驱动AUV在低速下是利用喷水推进实现姿态的控制,可以解决纯舵片控制AUV在低速状态下失去机动性的缺点。本文的主要研究内容和创新点包含以下几个方面:
本文研究了混合驱动AUV的总体设计方案,分析混合驱动的原理,并分析得出了AUV系统设计的技术路线图,为混合驱动AUV提供整体设计思路。
本文通过CFD仿真进行了AUV主体外形的选型、样机的整体阻力分析、舵片与固定舵片之间的最佳安装间距等AUV关键部分的水动力分析,根据仿真结果优化零部件设计。
本文仿真发现天线是AUV产生阻力最大的外附体。为降低AUV航行阻力,本文利用四杆机构设计了一套折叠天线系统,并通过Adams仿真以及静应力分析等方法证明折叠天线系统的可行性。
本文通过对喷水推进的效率、管道损耗、喷水泵选取等方面的分析,设计出一套依赖于舵片控制喷口方向的喷水推进系统。该系统与舵片控制集成一体,利用磁性联轴器解决了动密封的难题;主推系统研究了电机的选用以及螺旋桨设计,利用CFD仿真和水池推力实验验证了螺旋桨的可行性。
本文研究了耐压舱体设计以及各舱体之间的连接方案,并通过仿真和样机打压试验两种方法确保设计的可靠性。
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