碟形水下滑翔器運(yùn)動(dòng)性能的研究.pdf

1、碟形水下滑翔器是一種新型水下滑翔器，具有圓碟形外觀設(shè)計(jì)，因此其具有全向運(yùn)動(dòng)特性，靈活性極強(qiáng);具有低耗能、續(xù)航力持久等優(yōu)點(diǎn)，既能在水下剖面內(nèi)完成長(zhǎng)時(shí)間、大范圍的運(yùn)動(dòng)，又能同傳統(tǒng)魚(yú)雷形水下滑翔器一樣完成螺旋回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);碟形水下滑翔器在創(chuàng)新性的微力矩控制技術(shù)的支持下，通過(guò)在機(jī)體內(nèi)部設(shè)置微力矩控制裝置，可以從根本上克服圓碟型水下滑翔器受到外界環(huán)境干擾易產(chǎn)生繞自身垂直軸旋轉(zhuǎn)的缺點(diǎn);與此同時(shí)，微力矩控制技術(shù)的提出使得碟形水下滑翔器能夠?qū)崿F(xiàn)零航速狀態(tài)下

2、的零回轉(zhuǎn)半徑的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且能在滑翔過(guò)程中隨意變換前進(jìn)方向，這不僅提高了滑翔器的機(jī)動(dòng)性，還實(shí)現(xiàn)了水下滑翔器在小水體內(nèi)靈活機(jī)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)，大大降低了滑翔器對(duì)工作空間大小的要求，并將滑翔器的應(yīng)用從深海延伸到了近海，拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域。
　　本文以設(shè)計(jì)研發(fā)的第三代碟形水下滑翔器的樣機(jī)為研究對(duì)象，將其動(dòng)力學(xué)方程作為研究的重點(diǎn)。首先對(duì)碟形水下滑翔器進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模，參考并借鑒了國(guó)內(nèi)外在水下滑翔器的水動(dòng)力學(xué)方面的研究，結(jié)合碟形水下滑翔器自身特

3、性，簡(jiǎn)化得到適用于碟形水下滑翔器的一套水動(dòng)力學(xué)模型，二者聯(lián)立得到研究其運(yùn)動(dòng)特性和滑翔性能的數(shù)學(xué)模型，再配合控制量的輸入，此數(shù)學(xué)模型即可用來(lái)研究碟形水下滑翔器在指定控制量輸入下的性能;然后對(duì)滑翔器空間動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行研究，仿真分析了滑翔器在縱剖面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)性能和控制量的最優(yōu)組合;對(duì)滑翔器的空間回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和螺旋回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真，得到螺旋運(yùn)動(dòng)特征參數(shù)與重心偏移量的關(guān)系，初步研究了碟形水下滑翔器回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的操控方式，驗(yàn)證了碟形水下滑翔器同傳統(tǒng)水下滑翔器