【摘要】： 作為有效的水下測(cè)量傳感器搭載平臺(tái),水下滑翔器(Underwater Glider,簡(jiǎn)稱Glider)和水下自航行器(Autonomous Underwater Vehicle,簡(jiǎn)稱AUV)在海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域和海洋資源開(kāi)發(fā)領(lǐng)域均有廣闊的應(yīng)用前景。但由于攜帶的能源有限,二者難以具備工作時(shí)間與機(jī)動(dòng)性能的綜合優(yōu)勢(shì)。為了實(shí)現(xiàn)能源效率與反應(yīng)速度的良好結(jié)合,本文從概念上設(shè)計(jì)了一種混合型水下自航行器。該自航行器綜合了上述兩種不同功能的水下機(jī)器人的優(yōu)勢(shì),根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合以及環(huán)境特性,可在四種工作模式下實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換,本文將四種模式分別稱為單純Glider模式、單純AUV模式、混合Glider模式、混合AUV模式。在單純Glider模式下,混合型自航行器的滑翔時(shí)間長(zhǎng)、能源利用率高、噪音低、可進(jìn)行縱向剖面測(cè)量;而在單純AUV模式下,則具有反應(yīng)迅速、定位精度高、操縱性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。在某些特殊情況下,需要用混合模式�；旌闲妥院叫衅髟谒姆N模式下切換可以完成長(zhǎng)時(shí)間大范圍的縱向剖面測(cè)量、水平面的橫向局部測(cè)量和目標(biāo)附近的精細(xì)測(cè)量等多重任務(wù)。 本文首先分析了水下滑翔器與水下自航行器的性能特點(diǎn),并對(duì)其進(jìn)行功能上的結(jié)合,設(shè)計(jì)出一種兼俱二者功能的新型水下航行器;并研究了混合型自航行器的初始設(shè)計(jì)思路、工作原理、系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及總體參數(shù)設(shè)計(jì)步驟。在設(shè)計(jì)過(guò)程中注意比較二者的異同以及結(jié)合措施。 其次對(duì)兼俱浮力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、移動(dòng)重物控制系統(tǒng)、方向舵、升降舵系統(tǒng)和螺旋槳推動(dòng)系統(tǒng)的混合型自航行器進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo),得到了總動(dòng)力學(xué)方程。并對(duì)混合AUV模式在低速下的最佳升阻比攻角、最佳升阻比航速、最小阻力航速等一系列優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行了仿真。闡述了低速AUV增加移動(dòng)重物的必要性。 最后采用CFD方法模擬各附體對(duì)整體的影響,以支持第二章混合型水下自航行器總體設(shè)計(jì)的合理性。首先確定在一定條件下殼體、機(jī)翼等基本要素的設(shè)計(jì)方案,其次研究各個(gè)附體之間的相互影響。結(jié)果表明,混合型自航行器不僅綜合了水下滑翔器與水下自航行器的優(yōu)勢(shì),而且各個(gè)附體之間耦合較小,從而驗(yàn)證的方案的正確性。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TH766
【圖文】：

第一章 緒論1.2.1 AUV 發(fā)展現(xiàn)狀世界上第一臺(tái)類似 AUV 的裝置可以追溯到 1866 年澳大利亞人懷特黑德設(shè)計(jì)的自動(dòng)魚形魚雷，該裝置由壓縮氣體驅(qū)動(dòng)，能夠以 3.0 米/秒的速度航行 700米。目前，各海洋技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家，都對(duì)水下自航行器技術(shù)(AUV)的研究與開(kāi)發(fā)給予了極大的關(guān)注與投入，其中以美國(guó)的技術(shù)最為先進(jìn)：其領(lǐng)域既有著眼于當(dāng)前的應(yīng)用研究也有著眼于未來(lái)的基礎(chǔ)研究，其產(chǎn)品既有價(jià)值數(shù)千萬(wàn)美元的復(fù)雜軍用型也有價(jià)值僅幾萬(wàn)美元的經(jīng)濟(jì)民用型，其擁有數(shù)量達(dá)到全球總數(shù)量的半數(shù)以上[3]。因此可以說(shuō)美國(guó)主導(dǎo)著全球AUV的發(fā)展水平與方向。

世界上第一臺(tái)類似 AUV 的裝置可以追溯到 1866 年澳大利亞人懷特黑德設(shè)計(jì)的自動(dòng)魚形魚雷，該裝置由壓縮氣體驅(qū)動(dòng)，能夠以 3.0 米/秒的速度航行 700米。目前，各海洋技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家，都對(duì)水下自航行器技術(shù)(AUV)的研究與開(kāi)發(fā)給予了極大的關(guān)注與投入，其中以美國(guó)的技術(shù)最為先進(jìn)：其領(lǐng)域既有著眼于當(dāng)前的應(yīng)用研究也有著眼于未來(lái)的基礎(chǔ)研究，其產(chǎn)品既有價(jià)值數(shù)千萬(wàn)美元的復(fù)雜軍用型也有價(jià)值僅幾萬(wàn)美元的經(jīng)濟(jì)民用型，其擁有數(shù)量達(dá)到全球總數(shù)量的半數(shù)以上[3]。因此可以說(shuō)美國(guó)主導(dǎo)著全球AUV的發(fā)展水平與方向。(a)美國(guó) REMUS (b)美國(guó) ABE (c) 美國(guó) SAUV II (d) 美國(guó) NPS圖 1-2 美國(guó)的 AUV

(a) 澳大利亞海龜號(hào) (b) 日本 r2D4 (c) 中國(guó) CR-01圖 1-4 我國(guó)和其他國(guó)家的 AUV美國(guó)伍茲霍爾海洋研究所（WHOI）于 1998 年研制了遠(yuǎn)程海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)（Remote Environmental Monitoring Units，簡(jiǎn)稱REMUS），主要用于近�？辈�-2-

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王兵振;朱光文;任煒;李永奇;杜敏;;水下滑翔器耐壓殼體的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J];海洋技術(shù);2008年02期

2 王兵振;朱光文;杜敏;任煒;李永奇;;水下滑翔器定常直線滑翔運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性分析[J];海洋技術(shù);2009年02期

3 張宏偉;李智;王延輝;武建國(guó);;水下滑翔器浮力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)布局分析[J];海洋技術(shù);2009年01期

4 王樹(shù)新;王延輝;張大濤;何漫麗;朱光文;任煒;;溫差能驅(qū)動(dòng)的水下滑翔器設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[J];海洋技術(shù);2006年01期

5 ;[J];;年期

6 ;[J];;年期

7 ;[J];;年期

8 ;[J];;年期

9 ;[J];;年期

10 ;[J];;年期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 王延輝;張宏偉;武建國(guó);;新型溫差能驅(qū)動(dòng)水下滑翔器系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];中國(guó)造船工程學(xué)會(huì)2009年優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文集[C];2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 武建國(guó);混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與性能分析[D];天津大學(xué);2010年

2 謝春剛;面向質(zhì)子交換膜燃料電池能量系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與性能分析[D];天津大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 劉錕;混合型水下自航行器的概念設(shè)計(jì)與研究[D];天津大學(xué);2007年

2 李彥波;電驅(qū)動(dòng)水下滑翔器姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)研究[D];天津大學(xué);2007年

3 謝春剛;溫差能驅(qū)動(dòng)的水下滑翔器熱機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2005年

4 黃偉;電能驅(qū)動(dòng)水下滑翔器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D];天津大學(xué);2007年

5 馬彥青;電驅(qū)動(dòng)水下滑翔器機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2007年

6 王義軍;電驅(qū)動(dòng)水下滑翔器控制系統(tǒng)研究[D];天津大學(xué);2012年

7 宋方希;基于CFD的混合驅(qū)動(dòng)水下航行器外形研究[D];天津大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2753710