【摘要】：自沉浮式剖面探測浮標(biāo)和水下滑翔機(jī)是目前應(yīng)用較為廣泛的兩種海洋潛器,他們具有能耗小,續(xù)航能力強(qiáng)等特點,充分適應(yīng)了當(dāng)前對于海洋原位探測的需要。這兩種水下航行器沒有螺旋槳等傳統(tǒng)推進(jìn)裝置,通過浮力調(diào)節(jié)來驅(qū)動自身運動,在沉浮運動中獲得海水的溫度、鹽度、溶解氧等海洋數(shù)據(jù)。自沉浮式剖面探測浮標(biāo)在海洋中通過自主沉浮,以及洋流作用下的水平運動進(jìn)行水下作業(yè)。水下滑翔機(jī)在浮力調(diào)節(jié)的同時進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整,利用機(jī)體兩側(cè)的滑翔翼在水下呈鋸齒狀滑翔前進(jìn)。自沉浮式剖面探測浮標(biāo)因其能量只消耗在浮力調(diào)節(jié)上而具有強(qiáng)大的續(xù)航能力,因此本文按照自沉浮式剖面探測浮標(biāo)結(jié)構(gòu),參考水下滑翔機(jī)推進(jìn)原理,提出一種新型的自主前進(jìn)式剖面潛標(biāo)結(jié)構(gòu),并針對其結(jié)構(gòu)設(shè)計與運動機(jī)理進(jìn)行分析。文章提出自主前進(jìn)式剖面潛標(biāo)樣機(jī)設(shè)計方案,利用三維制圖軟件設(shè)計結(jié)構(gòu)外形,從耐壓殼體設(shè)計、浮力調(diào)節(jié)設(shè)計、擺翼設(shè)計和其他硬件選用四個方面進(jìn)行闡述,制作出原理樣機(jī)并進(jìn)行水池試驗。針對課題研究的自主前進(jìn)式剖面潛標(biāo)提出一個普適的動力學(xué)模型。進(jìn)行模型參數(shù)化,闡述潛標(biāo)的幾何質(zhì)量特征和運動特性之間的關(guān)系,得到其動力學(xué)方程。進(jìn)一步分析得到其垂直剖面下的動力學(xué)方程和定常直線運動的平衡方程,對垂直剖面下的潛標(biāo)姿態(tài)穩(wěn)定和效率進(jìn)行分析。在改變潛標(biāo)幾何參數(shù)、運動參數(shù)以及浮力調(diào)節(jié)參數(shù)的情況下,利用計算流體力學(xué)分析的方法對潛標(biāo)的受力規(guī)律、運動效率特征和運動特征進(jìn)行分析,為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供參考依據(jù)。本文對于自主前進(jìn)式剖面潛標(biāo)樣機(jī)的水池試驗和準(zhǔn)備試驗進(jìn)行了介紹,同時文章分析了在實驗中獲取的潛標(biāo)運動數(shù)據(jù),獲得潛標(biāo)的運動規(guī)律,驗證潛標(biāo)的自主前進(jìn)運動性能。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P715

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2574062