發(fā)布時(shí)間：2021-07-11 17:33

　　水下滑翔機(jī)作為一種新型水下運(yùn)載平臺,可以載有多種傳感器。獨(dú)特的滑翔運(yùn)動方式使其可以長時(shí)間地對目標(biāo)海域進(jìn)行大范圍,大深度的環(huán)境數(shù)據(jù)采集,除此之外還可以通過適當(dāng)改裝調(diào)整,實(shí)現(xiàn)諸如地形測量,海上偵查,水下搜索乃至反潛作戰(zhàn)等用途。本課題對深海型滑翔機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì),并對其各主要子系統(tǒng),包括耐壓殼體、外部型線、浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及姿態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行多方案比較和計(jì)算分析,并闡釋了內(nèi)部功能如何實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動過程。其次,建立一個(gè)深�；铏C(jī)的三維模型,模擬了其穩(wěn)態(tài)滑翔時(shí)的流動問題,并結(jié)合水下滑翔機(jī)的工作環(huán)境選擇合適的湍流模型,最后利用三維建模軟件與CFD計(jì)算了水下滑翔機(jī)直航狀態(tài)的升力阻力,了解其升阻力等的變化規(guī)律;并進(jìn)一步計(jì)算了實(shí)際斜航工況不同滑翔速度下的受力隨著攻角的變化規(guī)律,最終得到其實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)滑翔的條件,以及相關(guān)變量之間的關(guān)系。在上述結(jié)論的基礎(chǔ)上,選取了滑翔機(jī)的翼型以及艇體長徑比作為外形優(yōu)化研究的對象,對比了平板翼以及NACA0008翼型,以及艇體中部平行中體不同長徑比的情況。結(jié)果表明,NACA0008翼型對于它的水動力性能有較為明顯的提高,并且得到了本模型更適合的長徑比數(shù)據(jù)。最后,從能量角度對水下滑翔機(jī)的滑翔效率... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同類型的滑翔機(jī)Fig.1-1Differenttypesofglider水下滑翔機(jī)（UG）的概念來源于空中滑翔，常見的滑翔傘、滑翔翼可以使人

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文這樣，在垂向上的浮沉動力和水翼的共同作用，再加上一定的運(yùn)動攻角，便能將豎直方向的凈浮力轉(zhuǎn)化為水平方向的推進(jìn)力，從而產(chǎn)生滑翔運(yùn)動。在滑翔的過程中，當(dāng)需要調(diào)整滑翔機(jī)的運(yùn)動狀態(tài)的時(shí)候，例如下沉到接近海底之前，此時(shí)啟動運(yùn)動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，就可以短時(shí)間內(nèi)將下沉狀態(tài)轉(zhuǎn)變成上浮狀態(tài)，其余過程均可實(shí)現(xiàn)受力平衡地穩(wěn)態(tài)滑翔。它主要有兩種運(yùn)動模式，穩(wěn)態(tài)滑翔和回轉(zhuǎn),如圖 1-2 所示。定�；杈褪遣粩嗟慕惶嫔细∠鲁粒瑥亩S持在一定的水深區(qū)間內(nèi)，這樣的運(yùn)動軌跡類似于鋸齒，所以又叫做“鋸齒形運(yùn)動”；在回轉(zhuǎn)過程中，只需保持重心與浮心的側(cè)向偏移量不變，回轉(zhuǎn)運(yùn)動與垂向運(yùn)動結(jié)合產(chǎn)生的運(yùn)動軌跡為螺旋形，所以稱為“螺旋形運(yùn)動”。正是因?yàn)檫\(yùn)動狀態(tài)調(diào)整之間的長時(shí)間穩(wěn)態(tài)滑翔，才能建立起滑翔機(jī)的節(jié)能優(yōu)勢。

圖 1-3 第一代水下滑翔機(jī)Fig.1-3 First generation of underwater glidersSlocum 型有兩種不同的型號：battery 和 thermal，兩者在很多方面使用相同的設(shè)計(jì)方案，只不過作業(yè)水深不同，前者為淺海作業(yè)型，后者則是深海作業(yè)型。由于淺海水深不大，所以 battery 采用單殼體結(jié)構(gòu)，同時(shí)淺水中海草較多，為了避免纏繞，尾翼采用后掠式。Thermal 在深海作業(yè)時(shí)需要跨越大洋的主溫躍層，所以采用溫差能提供能量補(bǔ)充能夠很好地提高滑翔機(jī)的續(xù)航時(shí)間。Spray 由美國 Scripps Institution 研制。它的外形和 Slocum 較為近似，但是殼體更加細(xì)長，阻力性能更佳。在布置方面，將通信天線內(nèi)置于滑翔翼之中，而一般的滑翔機(jī)則是把天線安裝在尾翼之中。這使得 Spray 在完成一個(gè)滑翔周期回到水面進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，不是將尾翼抬起，而是需要橫滾將滑翔翼抬起，控制方法有所不同。1999 年 8 月，3 臺 Spray 樣機(jī)在 Monterey Bay 進(jìn)行編隊(duì)試驗(yàn)，在 17天的時(shí)間里在外執(zhí)行任務(wù)達(dá) 300 多海里。水下滑翔機(jī) Seaglider 由華盛頓大學(xué)開發(fā)研制，外形相比于 Spray 和 Slocum 有較大差異，殼體的首部直徑較小，向后逐漸增大，最大直徑在距首部 70%處。通

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于遺傳算法的碟型水下滑翔機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 甄春博,劉兆瑞,王天霖,英揚(yáng),于鵬垚.  海洋技術(shù)學(xué)報(bào). 2017(02)
[2]水下滑翔機(jī)的研究現(xiàn)狀與面臨的挑戰(zhàn)[J]. 溫浩然,魏納新,劉飛.  船舶工程. 2015(01)
[3]水下滑翔機(jī)水動力外形研究綜述[J]. 李志偉,崔維成.  船舶力學(xué). 2012(07)
[4]水下滑翔機(jī)總體設(shè)計(jì)與運(yùn)動分析[J]. 曾慶禮,張宇文,趙加鵬.  計(jì)算機(jī)仿真. 2010(01)
[5]水下滑翔機(jī)研究進(jìn)展及關(guān)鍵技術(shù)[J]. 程雪梅.  魚雷技術(shù). 2009(06)
[6]水下滑翔機(jī)的運(yùn)動模型建立及仿真[J]. 邵鑫,石秀華,曹永輝,李強(qiáng).  計(jì)算機(jī)仿真. 2009(11)
[7]水下滑翔機(jī)浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及動態(tài)性能研究[J]. 趙偉,楊燦軍,陳鷹.  浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2009(10)
[8]水下滑翔器設(shè)計(jì)參數(shù)與運(yùn)動性能分析[J]. 王延輝,張宏偉,陳超英.  天津大學(xué)學(xué)報(bào). 2009(09)
[9]水下滑翔機(jī)器人控制系統(tǒng)研究與開發(fā)[J]. 張禹,石瑩,楊國哲,蘇東海.  制造業(yè)自動化. 2009(05)
[10]水下滑翔機(jī)原理樣機(jī)設(shè)計(jì)與分析[J]. 王沖,張志宏,顧建農(nóng),劉巨斌.  固體力學(xué)學(xué)報(bào). 2008(S1)

碩士論文
[1]水下滑翔機(jī)設(shè)計(jì)、優(yōu)化及運(yùn)動模擬[D]. 葉效偉.上海交通大學(xué) 2013
[2]水下滑翔機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化與運(yùn)動分析[D]. 諸敏.浙江大學(xué) 2007
[3]基于QNX的水下滑翔機(jī)器人嵌入式控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 劉松.沈陽工業(yè)大學(xué) 2007
[4]我國海洋環(huán)境監(jiān)測工作發(fā)展的對策研究[D]. 易曉蕾.中國海洋大學(xué) 2003



本文編號：3278539