【摘要】：海洋覆蓋了地球表面的70%以上,包含了地球上大約90%的生命形式。它們是食物、就業(yè)和經(jīng)濟收入的主要來源之一,是仍然未知的生物和礦產(chǎn)資源以及可持續(xù)能源的潛在來源。在人類探索和可持續(xù)利用海洋所蘊含的資源的過程中,海洋監(jiān)測技術(shù)是一種必不可少的手段,發(fā)展海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)具有重要意義。一般情況下,海洋監(jiān)測可以通過海洋調(diào)查船、衛(wèi)星、沿岸監(jiān)測站、海洋浮標(biāo)等手段來完成。然而上述每種方法都具有一定的局限性。近些年來,隨著人工智能技術(shù)、控制技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)的飛速發(fā)展,小型無人監(jiān)測船成為了海洋監(jiān)測領(lǐng)域的一大研究熱點。然而近海海洋環(huán)境復(fù)雜,并且由于自身尺度原因,小型監(jiān)測船本身極易在波浪中發(fā)生較大幅度運動。這給小型無人船的設(shè)計帶來了極大的困難。此外,目前國內(nèi)外針對小型無人船的研究大多集中于測控系統(tǒng),針對船體設(shè)計的研究相對較少。為解決這一問題,本文選取應(yīng)用于海洋監(jiān)測的近海小型無人船為研究對象,對其進行基本設(shè)計,具體工作包括:首先,本文查閱調(diào)研了國內(nèi)現(xiàn)有外無人船產(chǎn)品,舉例介紹了幾款先進的國內(nèi)外軍用及民用無人船并對無人船相關(guān)設(shè)計理論的研究現(xiàn)狀進行了總結(jié),明確了當(dāng)前近海小型監(jiān)測無人船相關(guān)研究的不足之處。其次,本文對近海小型無人監(jiān)測船進行了選型設(shè)計。參考國內(nèi)外現(xiàn)有性能優(yōu)秀的無人船產(chǎn)品及相關(guān)研究成果,從安全性、經(jīng)濟性的角度出發(fā),對船體主尺度參數(shù)進行了選取;對幾種常見船體設(shè)計形式從水動力性能的角度進行了總結(jié)與分析,著重對比了運動性能與阻力性能方面的差異。根據(jù)得到的結(jié)果,選取了性能較為優(yōu)異的設(shè)計作為本文的設(shè)計方案;通過查閱規(guī)范資料,對傳感器和船體材料進行了選型。再次,對小型無人船在波浪中的運動性能進行了詳細的分析與研究。通過數(shù)值計算的方法計算分析了不同布置方案和片體間距下小型無人船的運動響應(yīng)情況,得出了了布置參數(shù)與片體間距對無人船運動性能的影響;計算了無人船在工作海況與生存海況下以不同航速工作時各個方向上的運動響應(yīng)情況,并根據(jù)不同航速不同浪向下的運動響應(yīng)結(jié)果給出了工作海況和生存海況下的極限航速。最后,本文使用固定排水量的方法得到了無人監(jiān)測船的靜水力曲線和穩(wěn)性曲線,并從最基本的穩(wěn)性原理出發(fā)對無人船在風(fēng)浪聯(lián)和狀態(tài)下的大傾角穩(wěn)性進行了校核;使用細長體理論對無人船的阻力性能進行了預(yù)測并根據(jù)結(jié)果選取了各工作狀態(tài)下的經(jīng)濟航速。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U664.82

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