【摘要】：自沉浮式剖面探測(cè)浮標(biāo)和水下滑翔機(jī)是目前應(yīng)用較為廣泛的兩種海洋潛器,他們具有能耗小,續(xù)航能力強(qiáng)等特點(diǎn),充分適應(yīng)了當(dāng)前對(duì)于海洋原位探測(cè)的需要。這兩種水下航行器沒有螺旋槳等傳統(tǒng)推進(jìn)裝置,通過浮力調(diào)節(jié)來驅(qū)動(dòng)自身運(yùn)動(dòng),在沉浮運(yùn)動(dòng)中獲得海水的溫度、鹽度、溶解氧等海洋數(shù)據(jù)。自沉浮式剖面探測(cè)浮標(biāo)在海洋中通過自主沉浮,以及洋流作用下的水平運(yùn)動(dòng)進(jìn)行水下作業(yè)。水下滑翔機(jī)在浮力調(diào)節(jié)的同時(shí)進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整,利用機(jī)體兩側(cè)的滑翔翼在水下呈鋸齒狀滑翔前進(jìn)。自沉浮式剖面探測(cè)浮標(biāo)因其能量只消耗在浮力調(diào)節(jié)上而具有強(qiáng)大的續(xù)航能力,因此本文按照自沉浮式剖面探測(cè)浮標(biāo)結(jié)構(gòu),參考水下滑翔機(jī)推進(jìn)原理,提出一種新型的自主前進(jìn)式剖面潛標(biāo)結(jié)構(gòu),并針對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行分析。文章提出自主前進(jìn)式剖面潛標(biāo)樣機(jī)設(shè)計(jì)方案,利用三維制圖軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)外形,從耐壓殼體設(shè)計(jì)、浮力調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)、擺翼設(shè)計(jì)和其他硬件選用四個(gè)方面進(jìn)行闡述,制作出原理樣機(jī)并進(jìn)行水池試驗(yàn)。針對(duì)課題研究的自主前進(jìn)式剖面潛標(biāo)提出一個(gè)普適的動(dòng)力學(xué)模型。進(jìn)行模型參數(shù)化,闡述潛標(biāo)的幾何質(zhì)量特征和運(yùn)動(dòng)特性之間的關(guān)系,得到其動(dòng)力學(xué)方程。進(jìn)一步分析得到其垂直剖面下的動(dòng)力學(xué)方程和定常直線運(yùn)動(dòng)的平衡方程,對(duì)垂直剖面下的潛標(biāo)姿態(tài)穩(wěn)定和效率進(jìn)行分析。在改變潛標(biāo)幾何參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)以及浮力調(diào)節(jié)參數(shù)的情況下,利用計(jì)算流體力學(xué)分析的方法對(duì)潛標(biāo)的受力規(guī)律、運(yùn)動(dòng)效率特征和運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行分析,為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供參考依據(jù)。本文對(duì)于自主前進(jìn)式剖面潛標(biāo)樣機(jī)的水池試驗(yàn)和準(zhǔn)備試驗(yàn)進(jìn)行了介紹,同時(shí)文章分析了在實(shí)驗(yàn)中獲取的潛標(biāo)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),獲得潛標(biāo)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,驗(yàn)證潛標(biāo)的自主前進(jìn)運(yùn)動(dòng)性能。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P715

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2574062