【摘 要】
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水下滑翔机技术作为人类探索海洋最主要的手段之一,近年来得到国际社会的广泛关注,但目前研发的常规水下滑翔机结构功能复杂、体积大、重量沉,导致研发周期较长、成本高、技术难度大,一定程度上限制了其大规模便捷投放使用。与常规水下滑翔机比较,微小型水下滑翔机在体积、重量、成本上优势明显,但微小型、轻量化性能要求也对滑翔机平台的运动能力和总体设计带来挑战。本文以快速便捷布放的微小型水下滑翔机为设计对象,研发了
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水下滑翔机技术作为人类探索海洋最主要的手段之一,近年来得到国际社会的广泛关注,但目前研发的常规水下滑翔机结构功能复杂、体积大、重量沉,导致研发周期较长、成本高、技术难度大,一定程度上限制了其大规模便捷投放使用。与常规水下滑翔机比较,微小型水下滑翔机在体积、重量、成本上优势明显,但微小型、轻量化性能要求也对滑翔机平台的运动能力和总体设计带来挑战。本文以快速便捷布放的微小型水下滑翔机为设计对象,研发了整机质量小于25 kg,并具有一定的载荷能力,可批量化部署、同时监测多种海洋环境信息的滑翔机系统。相关研究结论总结如下:1.从微小型水下滑翔机的设计目标和功能要求出发,综合考虑重量、体积、成本、功能等多要素约束,开展样机总体和单元方案设计,使其结构紧凑、空间利用率高、冗余设计少,实现预期设计要求。2.建立了微小型水下滑翔机动力学模型,仿真分析其运动特性,并获得稳定滑翔的运动参数。开展了声学传感器适应性集成设计,研制成功微小型水下滑翔机样机,整机质量24.5kg,完成了整机海试。3.建立了耐压壳体体积最小化的拓扑优化数学模型,通过变密度法结构拓扑优化,得到耐压壳体体积最小模型,质量减少14.5%,解决了微小型水下滑翔机常规耐压壳体强度安全裕度过大问题。
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