水下拖曳系統(tǒng)在海洋資源勘探、反潛作戰(zhàn)、反魚(yú)雷及魚(yú)雷實(shí)戰(zhàn)指標(biāo)考核等領(lǐng)域具有廣泛地應(yīng)用。水面艦艇搭載拖曳線列陣可極大提高母船水下探測(cè)能力,水下航行器(AUV,Autonomous Underwater Vehicles)搭載拖曳線列陣可作為魚(yú)雷聲誘餌或靶標(biāo)使用。線列陣是水下拖曳系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵組成部分,其水動(dòng)力特性直接影響整個(gè)拖曳系統(tǒng)的快速性、操縱性及穩(wěn)定性,因此開(kāi)展拖曳線列陣水動(dòng)力特性研究具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。本文依托于“自航式水聲對(duì)抗靶”項(xiàng)目,開(kāi)展了線列陣水動(dòng)力特性及其對(duì)拖曳載體AUV航行性能影響的研究。主要工作有:(1)深入分析了拖曳線列陣和載體AUV的力學(xué)特性,建立了拖曳線列陣的三維模型和拖曳載體AUV空間六自由度運(yùn)動(dòng)模型。建立了非均質(zhì)線列陣及AUV運(yùn)動(dòng)模型的數(shù)值求解方法,其中數(shù)值離散采用有限差分法,控制方程求解采用牛頓迭代法及四階Runge-Kutta法。基于MATLAB/SIMULINK軟件,發(fā)展了一套適應(yīng)拖曳線列陣和載體AUV動(dòng)力學(xué)分析需求的仿真程序。典型算例驗(yàn)證表明:該方法是有效可靠的,能夠有效分析拖曳線列陣和拖曳載體的水動(dòng)力特性及姿態(tài)。(2)根據(jù)項(xiàng)目具體要求,提...

【文章頁(yè)數(shù)】：101 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)
        1.2.1 水下拖曳系統(tǒng)發(fā)展概述
        1.2.2 水下拖曳系統(tǒng)國(guó)外發(fā)展動(dòng)態(tài)
        1.2.3 水下拖曳系統(tǒng)國(guó)內(nèi)發(fā)展動(dòng)態(tài)
    1.3 課題研究的目標(biāo)、內(nèi)容與方法
        1.3.1 課題研究的目標(biāo)
        1.3.2 課題研究的內(nèi)容
        1.3.3 課題研究的方法
    1.4 論文的結(jié)構(gòu)
第二章 水下拖曳線列陣動(dòng)力學(xué)模型的建立
    2.1 引言
    2.2 拖曳線列陣坐標(biāo)系的建立
        2.2.1 坐標(biāo)系的選取
        2.2.2 慣性坐標(biāo)系和局部坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換
        2.2.3 坐標(biāo)系單位矢量間的微分關(guān)系
    2.3 拖曳線列陣動(dòng)力平衡方程
        2.3.1 拖曳線列陣在水中的重力
        2.3.2 拖曳線列陣受到的流體慣性力
        2.3.3 拖曳線列陣受到的流體阻力
        2.3.4 拖曳線列陣張力
        2.3.5 拖曳線列陣動(dòng)力平衡方程
    2.4 拖曳線列陣運(yùn)動(dòng)方程
    2.5 拖曳線列陣控制方程及其矩陣形式
    2.6 拖曳線列陣邊界條件的確定
        2.6.1 拖曳線列陣上端點(diǎn)邊界條件
        2.6.2 拖曳線列陣下端點(diǎn)邊界條件
    2.7 本章小結(jié)
第三章 拖曳載體AUV六自由度動(dòng)力學(xué)模型的建立
    3.1 引言
    3.2 拖曳載體AUV坐標(biāo)系的建立
        3.2.1 坐標(biāo)系的選取
        3.2.2 慣性坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換
    3.3 拖曳載體AUV運(yùn)動(dòng)學(xué)方程
        3.3.1 拖曳載體AUV浮心的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程
        3.3.2 拖曳載體AUV旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程
        3.3.3 拖曳載體AUV的攻角和側(cè)滑角
    3.4 拖曳載體AUV動(dòng)力學(xué)方程
        3.4.1 剛體動(dòng)量和動(dòng)量矩的導(dǎo)數(shù)轉(zhuǎn)換關(guān)系
        3.4.2 拖曳載體AUV平移與旋轉(zhuǎn)方程
    3.5 拖曳載體AUV受力分析
        3.5.1 靜力
        3.5.2 流體慣性力
        3.5.3 流體黏性力
        3.5.4 螺旋槳推力
    3.6 拖曳載體AUV空間六自由度運(yùn)動(dòng)方程
    3.7 本章小結(jié)
第四章 數(shù)值求解方法
    4.1 引言
    4.2 求解線列陣常用數(shù)值方法比較
    4.3 拖曳線列陣控制方程的數(shù)值離散及求解
        4.3.1 有限差分法
        4.3.2 牛頓迭代法
    4.4 拖曳載體AUV六自由度方程的數(shù)值求解
    4.5 本章小結(jié)
第五章 水下拖曳系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)仿真計(jì)算
    5.1 引言
    5.2 水下拖曳線列陣運(yùn)動(dòng)仿真
        5.2.1 采用典型算例驗(yàn)證
        5.2.2 采用實(shí)際線列陣參數(shù)仿真
    5.3 拖曳載體的運(yùn)動(dòng)仿真
        5.3.1 仿真參數(shù)的設(shè)定
        5.3.2 直航運(yùn)動(dòng)仿真
        5.3.3 旋回運(yùn)動(dòng)仿真
    5.4 本章小結(jié)
第六章 水下拖曳線列陣阻力特性試驗(yàn)
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)對(duì)象
    6.3 水下拖曳線列陣阻力試驗(yàn)
        6.3.1 試驗(yàn)設(shè)備
        6.3.2 實(shí)驗(yàn)方案
    6.4 試驗(yàn)結(jié)果與分析
        6.4.1 水平直拖試驗(yàn)
        6.4.2 水平旋回試驗(yàn)
    6.5 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
學(xué)術(shù)論文和科研成果目錄



本文編號(hào)：3853271