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混合驱动水下滑翔机推进系统优化设计及试验研究
| 论文题名： | 混合驱动水下滑翔机推进系统优化设计及试验研究 |
| 关键词： | 混合驱动水下滑翔机;深海推进系统;螺旋桨推进器;B335桨型图谱;纵垂面动力学 |
| 摘要： | 混合驱动水下滑翔机集成了浮力滑翔运动和螺旋桨推进运动两者的优点，是一种新型的水下自航行器。作为一种自主水下观测平台，其在军民两个领域都有着巨大的应用前景。混合驱动水下滑翔机有三种工作模式：浮力滑翔工作模式，用于需要长航程高隐蔽性的工作情况；动力滑翔工作模式，用于快速机动、有高精度航迹要求的工作情况；定深航行模式，用于对特定深度水层进行参数获取的工作情况。 本文以课题组前期研究成果为基础，结合单纯的浮力驱动水下滑翔机，设计开发了小型深海推进系统，完成混合驱动水下滑翔机PETRELⅡ样机研发。建立了混合驱动水下滑翔机纵垂面动力学模型，并针对螺旋桨设计参数与滑翔机运动性能的相互关系进行分析。最后对混合驱动水下滑翔机整机进行了湖域及海域试验，验证了推进系统设计的正确性和功能有效性。本文的主要研究成果为： 设计了混合驱动水下滑翔机推进系统。重点针对螺旋桨推进器开展详细设计，推进器工作时，配合浮力系统、姿态调节系统，可以实现混合驱动水下滑翔机的浮力滑翔、动力滑翔工作模式和定深航行工作模式。 建立了混合驱动水下滑翔机阻力方程。通过B335桨型图谱分析，建立相应的推力、转矩系数方程，进一步推导出 B335桨型推力、转矩方程，并针对混合驱动水下滑翔机运动性能指标，以满足推力与转矩要求为目标，获取了PETRELⅡ滑翔机的最优螺旋桨直径及转速参数范围。 建立了混合驱动水下滑翔机纵垂面动力学模型。模型同时考虑了姿态调节电池包平移量、浮力调节量以及推进系统推力、转矩的共同作用，能够较为准确的反映混合驱动水下滑翔机纵垂面的运动性能。文章建立了动力学模型并进行数值仿真，通过实际水域试验，验证了模型的正确性，并对其它类型的混合驱动水下滑翔机设计具有参考意义。 |
| 作者： | 胡帛涛 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 王延辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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