微型水下航行器在海上偵察、通信中繼、情報(bào)搜集、潛水隱蔽等軍事領(lǐng)域及海洋災(zāi)難營(yíng)救、環(huán)境信息探測(cè)、海洋地理研究等民用領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,其水下推進(jìn)模式在水下航行器的研究中具有重大意義。仿生推進(jìn)模式較傳統(tǒng)推進(jìn)方法具有推進(jìn)效率高、運(yùn)動(dòng)靈活、噪音低、隱蔽性好等優(yōu)點(diǎn),是近年來(lái)學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。龍虱,具備在水、陸、空三種狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)的能力,其水下高效推進(jìn)性能以及原地轉(zhuǎn)彎、后退能力引起了廣大學(xué)者的興趣,是水下航行器研究極佳的生物模本。本文以成年黃緣真龍虱為研究對(duì)象,分析其形態(tài)學(xué)及運(yùn)動(dòng)學(xué)特性,開展了仿后足跗節(jié)游泳毛樣件及對(duì)比樣件的阻力測(cè)試試驗(yàn),結(jié)合對(duì)樣件模型的流動(dòng)模擬闡釋了龍虱游泳足高效劃水推進(jìn)機(jī)理。具體內(nèi)容如下:觀察并分析了黃緣真龍虱的生活習(xí)性和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),使用體視顯微鏡分析了黃緣真龍虱各足結(jié)構(gòu)特征,發(fā)現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)提供主要?jiǎng)恿Φ挠斡咀汩L(zhǎng)度在25 mm左右,跗節(jié)存在橢圓槳狀游泳毛,其長(zhǎng)度約5 mm,直徑在5μm-25μm之間;采用超景深顯微鏡、原子力顯微鏡以及掃描電鏡對(duì)后足跗節(jié)游泳毛表面微觀形態(tài)進(jìn)行觀察分析,發(fā)現(xiàn)其表面為凹凸不平且?guī)в形⒖捉Y(jié)構(gòu);游泳毛紅外光譜試驗(yàn)確定成分具有疏水基團(tuán)甲基和氨基,且測(cè)得游泳毛表面接... 

【文章來(lái)源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：93 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

多足爬行推進(jìn)水下航行器現(xiàn)狀[21]-[26]

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖1.2波狀擺動(dòng)推進(jìn)水下航行器現(xiàn)狀[27]-[31]魚類的高效游動(dòng)能力給微型水下航行器的研究帶來(lái)重大意義。研究者們對(duì)魚類不同品種進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)出不同功能的仿魚水下航行器。世界上第一條真正意義上的仿生機(jī)器魚RoboTuna（圖1.2(a)、(b)）是1994年美國(guó)麻省理工學(xué)院模仿藍(lán)鰭金槍魚制成[28][29]，其運(yùn)動(dòng)模式為BCF（尾鰭推進(jìn)）模式，該機(jī)器魚身體由通過(guò)由鉸鏈連接的鋁鏈組成，不同尺寸的固定橫梁在不同位置支撐身體表面連桿，使得身體可連續(xù)游動(dòng)，體表為光滑表面，可消除雜散的湍流，以提高推進(jìn)效率。此設(shè)計(jì)充分發(fā)揮其推動(dòng)模式的高效性，但鋁鏈身體應(yīng)用于微型航行器時(shí)存在一定難度，其體表消除雜散湍流對(duì)微型水下航行器的研究具有一定意義。為改善傳統(tǒng)機(jī)械零件對(duì)航行器行動(dòng)的制約，2003年日本香川大學(xué)設(shè)計(jì)了一種水下魚狀微型機(jī)器人的新模型（圖1.2(c)、(d)）[30]，該機(jī)器人以離子導(dǎo)電聚合物膜（ICPF）致動(dòng)器為伺服致動(dòng)器，以實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度的游泳運(yùn)動(dòng)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，改變輸入電壓的幅度和頻率可以控制該水下微型機(jī)器人的游泳速度，使得該機(jī)器魚可靈活變速游動(dòng)。該新型智能材料驅(qū)動(dòng)器的研究為水下生物關(guān)節(jié)處復(fù)

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文8構(gòu)比較簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。圖1.3撲翼擺動(dòng)推進(jìn)水下航行器[32]-[36]以上對(duì)海龜?shù)哪７聝H涉及撲翼本身結(jié)構(gòu)，2011年哈爾濱工業(yè)大學(xué)模仿海龜撲翼的形狀研制了一款仿?lián)湟硗七M(jìn)水下航行器，名為L(zhǎng)eonardo（圖1.3(e)）[35][36]，該航行器在外部形態(tài)及內(nèi)部推進(jìn)形式上都跟海龜特別相似，其前側(cè)仿生水翼推進(jìn)裝置如圖1.3(f)所示，部件4能實(shí)現(xiàn)繞旋轉(zhuǎn)軸5的拍旋運(yùn)動(dòng)，也能通過(guò)改變前緣上浮下沉實(shí)現(xiàn)位旋運(yùn)動(dòng)，尾部仿生蹼翼可控制航行器運(yùn)行姿態(tài)，攝像頭、深度計(jì)和電子羅盤等可以獲得航行器速度、深度及偏航角度等信息。撲翼水下推進(jìn)方式適用于普通水下航行器，可進(jìn)行自由上涪下潛活動(dòng)，深入水下測(cè)量，但其尺寸問(wèn)題在應(yīng)用于微型水下航行器時(shí)受到一定限制。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]龍虱游泳足運(yùn)動(dòng)特性研究及仿生劃水推進(jìn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真[D]. 岳永麗.吉林大學(xué) 2018
[2]微小型觀探測(cè)UUV水下組合導(dǎo)航技術(shù)的研究[D]. 張宏德.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[3]微小型水下航行器在非均勻流場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)性能分析[D]. 閆岱峻.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[4]仿生海龜水下機(jī)器人推進(jìn)技術(shù)及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 郭紹波.哈爾濱工程大學(xué) 2010
[5]一種水下航行體的仿水翼法推進(jìn)技術(shù)研究[D]. 劉曉白.哈爾濱工程大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3544363