水下滑翔机定常螺旋回转运动特性分析

通过简化滑翔机六自由度运动方程,建立了滑翔机定常螺旋回转滑翔运动的控制方程,给出了求解该方程的迭代计算算法。利用该算法,分别研究了HUST-2号滑翔机重浮力差、横滚角、俯仰角、偏航力及力矩对滑翔机回转运动参数的影响。结果表明,随着重浮力差的增加,滑翔机的滑翔速度、回转半径、俯仰角均接近于线性增加,而攻角与偏角则逐渐减小。滑翔机作回转运动时,存在一最佳横滚角,在该角度下滑翔机即可获得较小的回转半径。随着俯仰角的增加,滑翔机速度与回转半径均基本呈线性增加。垂直尾翼的面积与安装位置对滑翔机的回转特性有重要影响,当安装位置一定时,可通过适当调整垂尾面积的大小来保证滑翔机回转机动的能力。     

基于重叠网格理论的拍动翼推进特性研究

基于重叠网格技术对拍动翼运动进行数值模拟研究。系统地分析拍动翼的运动参数(包括升沉俯仰相位差、俯仰幅值及斯特劳哈尔数等)对推进性能的影响。结合推进效率及拍动翼后方的涡流场结构确立最佳运动参数。该求解方法可为其他动边界问题的处理提供参考。     

水下滑翔机的控制系统设计及运动仿真

在建立水下滑翔机的结构总布置草图的基础上,进行滑翔机的单片机控制系统设计;在Viscual C++软件里进行机翼布置位置调节对滑翔机运动性能的影响分析,结果表明采用活塞进行滑翔机的纵倾调节是可行的,进行机翼优化布置可以增加滑翔机的单程滑翔距离.     

水下滑翔机研究现状及发展趋势

水下滑翔机作为无人水下航行器装备体系中的重要成员,是一种依靠调节浮力实现升沉、借助水动力实现水中滑翔的新型水下机器人,具有尺寸小、功耗低、航速慢、航程远、续航时间长、自主性高、制造和维护成本低等特点,能够满足长时续、大范围、三维连续海洋探测的需求.本文综述水下滑翔机的概念、分类与优缺点,较全面地梳理总结水下滑翔机的国内...     

妙趣横生的水下滑翔机

正近日,由中国自主研发的"海翼"号深海滑翔机,在马里亚纳海沟完成了深度下潜观测任务并安全回收,其最大下潜深度达到了6 329米,创造新的世界纪录。2017年1月15日,我国"探索一号"科学考察船从海南三亚起航,开赴马里亚纳海沟、雅浦海沟执行深渊科学考察和装备试验任务。随船携带"海翼"号水下滑翔机也根据计划开展试验工作,这个最新款的深海滑翔机长3.3     

一种小型水下滑翔机的设计和运动模拟

描述了一种小型水下滑翔机的设计和原理样机制造。与一般水下滑翔机不同的是,设计中将用于改变净浮力的水囊放置在该水下滑翔机的艏部。这样的设计能够为水下滑翔机滑翔姿态改变时提供正向力矩,减小系统调节时间。最后,建立原理样机的动力学方程并仿真模拟原理样机的下潜滑翔运动。仿真结果显示,水囊的布置确实能够减少水下滑翔机在姿态改变时的调节时间。     

水下滑翔机滑翔运动的能量分析及水动力性能研究

水下滑翔机是一种新型水下无人潜航器,它通过改变自身的浮力在海中前进,续航时间可长达数月或一年.文中对水下滑翔机滑翔运动过程中的能量变化进行了分析,建立了上浮和下潜运动数学模型,通过数值计算方法对水下滑翔机不同速度和攻角下的水动力进行了计算和分析,可为水下滑翔机总体设计与运动控制提供参考.     

水下滑翔机动力系统工作性能的研究

从温差能驱动水下滑翔机的运动轨迹和航行环境出发,对感温工质获取温差能的相变过程进行动态分析,以确定滑翔机工作特性.研究表明,液相感温工质与海水的对流换热效应,导致暖水层航程中的固液相变效率远高于冷水层航程;根据相变的过程特征,动力系统在一个锯齿形航行轨迹中,可分为6个工作过程加以研究;分析感温工质液态和固态的保持时间,可确定滑翔机的航行深度范围,也为动力系统的控制和单向阀的动作时序控制提供了依据,保证了滑翔机动力系统循环工作的特性.     

水下滑翔机器鱼机构设计与运动性能分析

本文设计了一种具有仿生尾鳍的水下滑翔机器人混合驱动机构,通过内部质量块的平移、旋转、仿生尾鳍的偏置以及外部皮囊的伸缩可实现滑翔机器人的小半径三维螺旋运动。同时,建立了水下滑翔机器鱼的水动力学模型,得到了稳态螺旋运动方程,给出了俯仰调节机构质心位置、尾鳍角、横滚调节机构质心旋转角与转弯半径和垂直速度之间的关系,以及每种稳态螺旋运动所对应的输出变量初值的取值范围。所得结果表明,在俯仰调节、浮力调节、横滚调节和尾鳍驱动的共同作用下,水下滑翔机器鱼可以获得更小的转弯半径,因而机动性更好。所设计的水下滑翔机器鱼在河流和湖泊等环境的水质监测、水下柱形区域取样等领域具有潜在的应用价值。     

水下滑翔机非线性运动控制多方案研究

为解决滑翔机大滑翔角度切换时的稳定控制问题,进行非线性运动控制多方案研究。分别基于非线性模型设计了Lyapunov控制器,考虑执行机构特性,设计了带有时滞环节的执行机构位置控制器,并设计了LQR控制器,以作对比分析。通过仿真研究,对比分析两种非线性控制方案的特性。     

空投水下滑翔机入水冲击载荷研究

因水下滑翔机内部结构精密,空投入水瞬间水下滑翔机的外壳和内部结构会受到巨大的冲击,直接造成水下滑翔机的损坏。针对上述问题,借助STAR-CCM+软件,采用重叠网格方法和VOF多相流模型,分析水下滑翔机的入水过程,计算不同姿态下的水下滑翔机入水时径向力、轴向力和速度变化,同时考虑水下滑翔机外形结构特点,对水下滑翔机外形结构进行减载优化。仿真结果表明：随入水攻角增大,水下滑翔机受到的径向力作用效果大于轴向力;随入水速度的增大,水下滑翔机入水冲击载荷增加。同时,首部导流罩采用较大长短轴比的椭圆曲线,翼板采用折叠翼、柔性翼等折叠结构能够具有明显减载效果。本文研究成果可为水下滑翔机空投条件选择和空投入水结构优化提供参考。     

水下滑翔机水动力外形研究综述

水下滑翔机是一种将传统的浮标技术与水下机器人技术相结合而研制成的新型自治水下机器人,具有作业时间长、航行距离大、建造和使用成本低等优点。水下滑翔机主要用于海洋环境长时间、大范围的实时监测,因此要求其具有优良的水动力性能。文章简要回顾了水下滑翔机的发展历程,重点介绍了其水动力外形方面的研究进展,并简要介绍了混合驱动和飞翼等概念在水下滑翔机上的应用研究,最后对水下滑翔机未来的发展趋势进行了展望。     

圆碟形水下滑翔机外形设计研究

圆碟形水下滑翔机是一种新型水下滑翔机,其外形明显不同于现有的传统水下滑翔机,目前尚未看到有关其外形设计的详细讨论。基于水动力分析技术和滑翔机的稳态运动方程,建立了圆碟形水下滑翔机的外形设计分析方法,进而实现了导流沿、机身高度对水动力和运动性能影响的分析。研究发现,导流沿结构会增加单位垂直高度对应的水平滑行距离,但也会降低水平方向的滑行速度;机身高度的降低会增大水平方向的滑行速度,但不影响单位垂直高度对应的水平滑行距离。     

基于CFD的水下滑翔机水动力导数计算

水动力导数求解是进行水下滑翔机操纵性能分析的基础,为了快速预报水下滑翔机的操纵性能,开展基于CFD方法的水下滑翔机水动力导数计算研究。选用约束模型试验作为水动力导数求解方法,并给出其CFD数值模拟方法;以SUBOFF潜艇模型为例,进行约束模型试验的CFD数值仿真和水动力导数计算。计算结果表明,CFD数值模拟方法可用于水下潜器的水动力导数计算。采用CFD方法对水下滑翔机的斜航试验、纯横荡和纯首摇运动进行数值模拟,并利用最小二乘法拟合仿真数据得到水下滑翔机的水动力导数,为操纵性能分析提供支撑。     

考虑侧壁面效应的拍动翼推进特性数值模拟研究

本文基于重叠网格技术,采用商业软件Fluent对考虑侧壁面效应下的拍动翼推进特性进行了数值模拟研究,系统地分析了不同侧壁面距离下的拍动翼推进特性。结合推力系数及推进效率,分析发现存在最优侧壁面距离。通过对不同侧壁面距离下拍动翼后方的涡流场结构及速度压力分布云图进行分析,从流动机理的角度对数值预报结果进行了解释。     

水下滑翔机的研究现状与面临的挑战

随着海洋科学研究的加深,水下滑翔机作为一种新型的无人水下航行器在经济、军事方面的价值逐渐凸显。首先介绍了水下滑翔机的研究意义以及分类情况,对水下滑翔机的研究现状以及国内外取得的具有代表性的成果进行了概括调研。然后对水下滑翔机的发展进行了分析,最后对低功耗水下滑翔机未来发展面临的导航问题、能源问题、控制问题以及通讯问题进行了讨论,提出了水下滑翔机技术的发展方向建议。     

水下滑翔机的研究现状与面临的挑战

  目的  混合驱动水下滑翔机是一种融合了传统自主式无人潜航器（AUV）和水下滑翔机（AUG）驱动方式的新型水下航行器。为研究混合驱动水下滑翔机自噪声的噪声源分布及基本特征,  方法  首先进行自噪声采集系统的设计与研制,并在消声水池中进行噪声分析实验。以2016年8月南海某海域1 000 m深度范围内的观测数据为研究对象,通过分步运转法,得到实航下滑翔机平台不同工作状态下的自噪声数据。  结果  试验分析与研究结果表明,设计和研制的自噪声采集系统工作稳定,在滑翔工作模式下水下滑翔机的机械噪声对自噪声的贡献最大,500 Hz以上的高频段时自噪声与浮力调节单元工作密切相关,在1 kHz达到峰值。  结论  所得结论对水下滑翔机减振降噪措施的实施和性能的改进可提供一些指导。     

水下滑翔机高效滑翔水动力性能研究

借鉴海洋生物高效巡游的运动方式,在传统水下滑翔机概念设计的基础上引入可扭转水翼的概念设想。水翼可根据滑翔机的不同运动姿态,自主调节水翼扭转角,使得水平方向能量输出最大,从而提高航程和续航力。分析了扭转角对滑翔机水动力性能的影响,按自定义的滑翔效率给出了最优扭转角。研究成果可为UUV的发展提供技术支撑和指导。