【摘要】：全方位推進器是一種通過調(diào)距機構(gòu)控制葉片螺距角產(chǎn)生周期性變化,進而產(chǎn)生全方位推力的新型推進裝置,它可以為自治水下機器人提供良好的操縱性能以便安全、有效的完成水下勘測任務。常規(guī)推進裝置通常由普通螺旋槳加操縱裝置(比如十字舵、槽道推進器等)構(gòu)成,與其相比,全方位推進器具有結(jié)構(gòu)緊湊、低速操縱性好、艇體外形連續(xù)、外形流體阻力小等優(yōu)點,因此具有非常廣闊的應用前景。本文以調(diào)距機構(gòu)為核心對全方位推進器進行了研究和設計,主要內(nèi)容如下:首先,在對已有的全方位推進器的調(diào)距機構(gòu)進行了比較和分析后,本文提出了一套新型的偏心盤并聯(lián)調(diào)距機構(gòu),此調(diào)距機構(gòu)引入了Delta并聯(lián)機構(gòu)來實現(xiàn)偏心盤的3個移動自由度,進而實現(xiàn)葉片螺距角的周期性調(diào)整。并通過幾何分析和自由度計算對此調(diào)距機構(gòu)的可行性進行了驗證。其次,基于矢量方程和牛頓-歐拉法建立了偏心盤并聯(lián)調(diào)距機構(gòu)的運動學和動力學模型,然后對其進行了分析和計算,得出了在此調(diào)距機構(gòu)控制下葉片螺距角的周期變化規(guī)律為簡諧運動規(guī)律,還得到了此調(diào)距機構(gòu)在運動過程中各個構(gòu)件的受力變化情況,然后通過尺寸綜合改善機構(gòu)的受力情況,提升了調(diào)距系統(tǒng)的剛度。然后,為研究全方位推進器的水動力特性,本文根據(jù)B型螺旋槳圖譜設計了一個全方位推進器模型,采用Fluent計算流體力學軟件對此模型進行了水動力仿真計算,得到了全方位推進器仿真模型的水動力特性曲線,即在各種葉片螺距狀態(tài)下的軸向推力、扭矩,橫向推力大小和推進效率,證明了全方位推進器具有良好操縱性能和較高的推進效率。最后,對全方位推進器進行了詳細的結(jié)構(gòu)設計,然后通過有限元軟件ANSYS對各個構(gòu)件進行了應變和應力分析,根據(jù)分析結(jié)果對構(gòu)件的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設計,保證了構(gòu)件的結(jié)構(gòu)強度,剛度等性能。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U664.3

【參考文獻】

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本文編號：2519436