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摆线推进器的复合运动机理及实验研究
| 论文题名： | 摆线推进器的复合运动机理及实验研究 |
| 关键词： | 摆线推进器;船舶设备;复合运动;四五杆机构;机动性能 |
| 摘要： | 近年来，随着各国的陆地资源不断减少，海洋逐渐成为各国探索的目标。围绕着我国的海洋发展战略，发展高性能的船舶设备、研制高技术海洋装备，对于提升我国的海洋探索能力以及海上国防能力有着积极的意义。推进器作为船舶装置的核心设备，具有较高的研究价值。相比于普通螺旋桨推进器，摆线推进器是一种较为新型的推进装置，具有良好的操纵性能、响应性能以及机动性能，摆线推进器的推进效率高且可以灵活的在浅水中使用，其推进力可以实现平面内的矢量调节，包括推进力的大小和方向，安装了摆线推进器的船舶具有更加优秀的操纵性能和机动性能。因此本文通过水动力学仿真和实验等手段探究多个摆线推进器的复合运动机理。 首先，提出了基于四五杆机构的摆线推进器模型，并进行了运动学分析，提出了相关的水动力性能计算参数，以滑移网格加动网格的复合网格划分方法来构建仿真模型，通过仿真分析确定了四五杆机构最佳的杆长比例，并研究了推进器公转速度以及叶片展长对摆线推进器样机水动力性能的影响。其次，设计了一套创新的四五杆机械结构，搭建了基于四五杆机构的摆线推进器样机模型，对整体进行布局，完成样机实物装配。再次，完成了实验样机的软硬件平台设计与选型，设计了样机的驱动控制算法。最后，搭建了样机的实验平台，进行了样机复合运动实验，包括前进运动、侧移运动、任意角度前进运动以及转向运动等实验，分析所有的实验数据，探究摆线推进器公转转速、叶片展长等参数对样机水动力性能的影响，并和仿真的数据进行对比，总结并提炼了摆线推进器的复合运动机理，实验结果表明最高前进速度可以达到0.23m/s、最高侧移速度可以达到0.1m/s。 本文从水动力学仿真和实验研究两个方面探究了摆线推进器复合运动机理，实现了摆线推进器样机的多种复合运动，包括前进、侧移、转向等运动，充分验证了摆线推进器优秀的操纵性能和机动性能，并研究了摆线推进器水动力性能的影响因素，为将来摆线推进器的设计与应用提供了理论与实验依据。 |
| 作者： | 周旭峰 |
| 专业： | 机械工程;机械电子工程 |
| 导师： | 夏丹;徐德好 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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