自主水下航行器（AUV）作為移動式自主海洋觀測平臺,具有長航時、大范圍、不受海況影響等優(yōu)點,與湍流觀測儀集成可實現(xiàn)湍流混合在空間與時間上的四維觀測,為揭示湍流混合在多尺度動力過程演化與變異中的作用提供新手段。針對AUV海洋微結(jié)構(gòu)湍流觀測時的振動噪聲問題,從AUV海洋微結(jié)構(gòu)湍流觀測的原理出發(fā),分析了振動噪聲對湍流觀測的影響以及AUV振動噪聲的來源及特性。為了減小AUV的振動噪聲,提高湍流測量精度,提出了一種基于拉伸彈簧的柔性連接減振方法,并開展了振動實驗研究。通過對比分析減振前后加速度的時頻域特性,結(jié)果表明振動在經(jīng)過柔性連接減振裝置后的加速度有效值及能量明顯減小,尤其在54 Hz以上頻段有效值減少率在64%以上,驗證了該方法的有效性。 

【文章來源】：振動與沖擊. 2020,39(22)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

AUV海洋微尺度湍流觀測平臺

本文采用德國ISW Washer公司研制的PNS系列翼型剪切流傳感器[13],由翼型頭、懸臂梁、壓電陶瓷、外殼等組成,結(jié)構(gòu)如圖2所示,性能參數(shù)如表1所示。表1 翼剪切流傳感器性能參數(shù)Tab.1 Parameters of airfoil shear probe 名稱 參數(shù) 工作深度/m 2 000 翼型頭尺寸/mm 長10,直徑6 傳感器尺寸/mm 長77,直徑8 共振頻率/Hz 420 靈敏度/(Vms2·kg-1) 4×10-4

AUV可完成水平運動或鋸齒狀運動的湍流觀測,其運動狀態(tài)可分為下潛、狀態(tài)調(diào)節(jié)、水平航行、上浮四個過程,如圖3所示。在下潛、上浮運動狀態(tài)時,推進裝置的電機和螺旋槳一直開啟,提供前進的動力,姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置包括俯仰調(diào)節(jié)和橫滾調(diào)節(jié)的電機會間歇動作,實時調(diào)節(jié)完成運動的俯仰和航向控制;在水平航行運動狀態(tài)時,推進裝置一直開啟,姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置間歇動作;在狀態(tài)調(diào)節(jié)狀態(tài)時,特別是下潛至設定深度時,浮力調(diào)節(jié)裝置的電機和泵開啟,將AUV內(nèi)油馕的油排到外油馕,增加浮力以使下潛速度降低,開啟時間約11 min,同時,姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置間歇動作。通過對AUV海洋微結(jié)構(gòu)湍流觀測不同運動狀態(tài)分析可知,機械振動噪聲的激勵源主要有推進電機、螺旋槳、浮力驅(qū)動電機及泵、姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置電機等,其頻率特性如表2所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種基于高斯過程回歸的AUV自適應采樣方法[J]. 閻述學,李一平,封錫盛.  機器人. 2019(02)
[2]微結(jié)構(gòu)湍流測量水下滑翔機設計與試驗研究[J]. 馬偉,王延輝,徐田雨.  機械工程學報. 2017(09)
[3]物理海洋觀測研究的進展與挑戰(zhàn)[J]. 吳立新,陳朝暉.  地球科學進展. 2013(05)

博士論文
[1]時、頻、波數(shù)域下剪切湍流數(shù)據(jù)分析方法研究[D]. 王永芳.中國海洋大學 2014



本文編號：3117982