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多推进器AUV结构设计及水动力学分析
| 论文题名： | 多推进器AUV结构设计及水动力学分析 |
| 关键词： | 多推进器;AUV结构;水动力学性能 |
| 摘要： | 自主无人水下航行器（AutonomousUnderwaterVehicle，AUV）广泛地应用于海洋科学研究等领域。目前，传统形式的AUV推进系统使用推进器加舵的形式，螺旋桨推进器提供推力，通过舵来控制方向。当在航速低或零的状态下，舵存在效率低的问题。因此，本文旨在研究设计一款多推进器AUV，不使用舵，在不同位置总共布置五个推进器，实现五自由度运动，解决航速低或零的状态下，舵的效率低问题。本文主要进行以下工作内容： (1)根据多推进器AUV的功能要求，进行AUV的总体设计方案及总体系统布局，其次研究了AUV的外形设计及水动力性能，使用计算流体力学的理论基础，分析得出AUV的整体几何外形，对AUV的主体外形进行优化设计，分析在不同速度下的水动力性能，为后续推进器布置及系统结构设计奠定了基础。 (2)对推进器进行选型，对推行器的性能参数进行介绍，分析推进器不同布置方式的区别，选择双推进器平行布置的方式，给出推进器的推力模型，建立坐标系，给出AUV的动力学模型，设计推进器平行布置的两种方式，水下动力学分析其在不同速度下受到的阻力，确定合适的布置方式，分析求得AUV潜浮运动时的水动力系数，并进行潜浮运动的水动力分析。 (3)对多推进AUV本体系统进行设计和分析，包括耐压壳体的材料和厚度、密封件选型及舱体连接结构的优化设计。选用合适的耐压壳体材料，之后通过理论计算壳体的厚度，最后采用有限元分析方法和压力实验验证了耐压壳体的耐压能力；选择密封材料，设计径向螺钉连接结构进行舱体之间的连接。 (4)开展多推进器AUV本体样机的海试试验，首先进行路径性能跟踪测试，测试其在方形轨迹的航行性能，试验数据表明其有良好的路径跟踪功能，接下来进行航行指标性能测试，试验数据表明其最高航速和续航时间都能达到要求，为今后开展深海航行测试奠定了基础。 |
| 作者： | 提云钊 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 严天宏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国计量大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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