混合型水下自航行器的概念設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、作為有效的水下測(cè)量傳感器搭載平臺(tái)，水下滑翔器(簡(jiǎn)稱Glider)和水下自航行器(簡(jiǎn)稱AUV)在海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域和海洋資源開發(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(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。混合型自航行器在四種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

3、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