混合型水下自航行器的概念設計與研究.pdf

1、作為有效的水下測量傳感器搭載平臺，水下滑翔器(簡稱Glider)和水下自航行器(簡稱AUV)在海洋環(huán)境監(jiān)測領域和海洋資源開發(fā)領域均有廣闊的應用前景。但由于攜帶的能源有限，二者難以具備工作時間與機動性能的綜合優(yōu)勢。為了實現能源效率與反應速度的良好結合，本文從概念上設計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器人的優(yōu)勢，根據不同的應用場合以及環(huán)境特性，可在四種工作模式下實現功能轉換，本文將四種模式分別稱為單純Gli

2、der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間長、能源利用率高、噪音低、可進行縱向剖面測量；而在單純AUV模式下，則具有反應迅速、定位精度高、操縱性能優(yōu)良等優(yōu)點。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時間大范圍的縱向剖面測量、水平面的橫向局部測量和目標附近的精細測量等多重任務。 本文首先分析了水下滑翔器與水下自航行器的性能特

3、點，并對其進行功能上的結合，設計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計思路、工作原理、系統(tǒng)組成結構及總體參數設計步驟。在設計過程中注意比較二者的異同以及結合措施。 其次對兼俱浮力驅動系統(tǒng)、移動重物控制系統(tǒng)、方向舵、升降舵系統(tǒng)和螺旋槳推動系統(tǒng)的混合型自航行器進行數學模型的推導，得到了總動力學方程。并對混合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)化參數進行了仿真。闡述了