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矢量推进式新型水下航行器主体的关键结构研究
| 论文题名： | 矢量推进式新型水下航行器主体的关键结构研究 |
| 关键词： | 水下航行器;矢量推进器;主腔体;水动力;编程设计 |
| 摘要： | 水下航行器是进行海洋环境监测、资源调查以及各种水下工程作业的重要装备，其远程操控安全、高效，可以全天候工作，操作员可以在相对舒适环境里工作，已经成为水下观测、海底打捞以及海洋勘测的重要工具。随着各国进军海洋的步伐不断加快，以及水下机器人技术的不断进步，各种新概念水下航行器接连出现，其作业能力不断提高，使用成本不断下降。我国近年来逐步进入这个领域，但对于矢量推进式新型水下航行器的研究仍处于比较初级的阶段。 本文首先基于海底观测等大背景的需求下，介绍了新型水下航行器研究的背景和意义，在系统研究国内外研究现状的基础上，从概念设计的角度出发，提出了一种新型矢量推进式的水下航行器主要结构形式和推进方式，然后从主腔体机械结构编程设计与校核、主腔体水动力情况仿真及其流线型外形选择、矢量推进器布局设计以及新型矢量尾推进器的初步设计等方面展开，完成了一个新的探索。 本文的主体部分分为以下几部分。首先针对水下航行器耐压结构的安全性要求，完成了一种针对于水下航行器主流腔体长度和壁厚的设计、校核以及安全性优化的MATLAB编程实现并做出GUI交互界面，打包成APP插件，并对其进行可靠性验证。其次针对水动力及其快速性要求，对其流线型外形优化进行了基于MATLAB的方案设计和ANSYS流体仿真，做出最优外形的选择。然后针对矢量推进的需求，提出了一种新的推进器布局形式，并对其可行性与合理性进行了分析，初步推导了其基本的运动控制方程和主要关键水动力参数。最后针对矢量推进机构三维需求，借鉴基于全回转推进机构以及基于锥齿轮多电机的柔性机器人手腕的理念，提出了一套应用于水下航行器的新型推进系统，并对其结构进行初步设计。 本文的研究在一般性的理论研究基础上，制作了普适性的压力舱安全性设计与校核、最佳外形选择和对比的GUI参考软件，并通过大量数据得出了一些统计规律。另外本文概念设计的矢量推进新型水下航行器，突出了矢量控制的创新型和多方向运动的灵活性，该装备在港口近海水文环境检测、海底立体观测网络移动模块、水下军事目标和渔业生物的自动探测和识别等领域具有良好的推广前景，对于新型水下机器人的发展方向提供了一个新思路。 |
| 作者： | 谢源 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 瞿逢重;谢英俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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