文档介绍：天津大学
硕士学位论文
电驱动水下滑翔器机械系统的设计与实验研究
姓名:马彦青
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:王树新
20070601
中文摘要水下滑翔器是一种新型的水下机器人,它由浮力驱动,通过固定水平翼获得升力,利用内部调整机构的调整改变质心的位置,对其进行姿态调整,可以实现在上浮或下潜的同时向前滑翔,并可实现转向。它可作为海洋监测仪器的搭载平台,是获取海洋监测数据的重要装备。使用电能作为驱动能源的水下滑翔器,工作可靠、适用范围广,而且现在技术较为成熟,在海洋科研与军事领域都具有广阔的发展前景。本文首先对水下滑翔器作了总体的概述,介绍了水下滑翔器的工作原理、系统组成以及对外部结构饕0ㄍ獠靠翘濉⑺缴狄怼⒋怪蔽榷ㄒ淼韧獠拷构具体参数的量化挠呕杓疲ü杂跋焖禄杵魉杼匦缘耐獠拷峁菇行优化,得出了最佳壳体外型及水平升降翼、垂直稳定翼等的外形参数。然后对水下滑翔器的定常滑翔运动的运动性能进行了分析,讨论了它在垂直剖面上的滑翔运动,通过线性化和适当简化,得到了它的运动状态方程,讨论了它的稳定参数,并以此分析了相应的内部俯仰调整机构的质量及调整量;在此基础上分析了空间螺旋回转运动,与稳态滑翔运动类似,也得到了它的运动状态方程,讨论了它的稳定参数,并以此分析了相应的内部旋转调整机构的质量及调整量。本文还详细介绍了水下滑翔器的内部核心部件:俯仰机构和旋转机构的机械设计过程。最后,对俯仰机构和旋转机构的相关零部件进行了加工制造、安装、调试和实验规划,设计了合理有效的实验方案,以验证理论分析结果的正确性,根据实验和模拟结果对设计做出合理调整,达到设计要求。关键词:水下滑翔器浮力驱动定常滑翔运动空间螺旋回转运动机械设计
,.,.簎,,,瑃,鰐甎琺琲,..,瑃瓸甋,甮;
学位论文作者签名:马走音学位论文作者签名:马芳青山●年‘月届日学位论文版权使用授权书签字日期:司年耭独创性声明或撰写过的研究成果,也不包含为获得苤鲞蠢堂或其他教育机构的学位或证特授权鑫鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检本学位论文作者完全了解墨盗盘堂有关保留、使用学位论文的规定。,&本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中签字日期:索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存:汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得签字日期作了明确的说明并表示了谢意。导师签名
第一章绪论引言展,必须把海洋的开发和保护作为一项长期的战略任射俊】。地球上陆地和海洋总面积约亿平方千米,其中海洋面积约谄椒角米,占全球总面积的%,海洋对于人类的生存起着至关重要的作用。在广阔的海洋空间里,蕴藏着丰富的生物资源、矿产资源和能源可以合理的开发和利用;同时,由于地球生态环境日益恶化,必须更好地保护面积巨大的海洋环境免受污染,对海洋的开发和利用必须在保护其免受环境污染的前提下进行。我国管辖海域约蚱椒焦ɡ铮嗟庇谖夜降毓撩婊娜种弧9窬靡3中海洋中有着许多现在尚未了解的事物,有学者认为人类对海洋的了解,可能还不如对月球的了解;百分之九十以上的海洋区域,对于人类尚是未知之域,陌生之地NA烁玫牧私夂Q蟆⒏玫谋;ずQ蠡肪澈透咝У乩煤Q笞试矗海洋探测是必不可少的。海洋探测为海洋科学研究和海洋资源开发服务,其任务是获取海洋环境和资源的信息。维护海洋权益、开发海洋资源、保护海洋环境、减轻海洋灾害、提高海上防御能力、促进海洋科学发展,都是海洋探测的目的。海洋探测技术一般可分为海洋环境自动观测技术、海洋遥感技术、水声技术、水下工程探测技术、海洋地质和地球物理勘测技术。对海洋的探测,仅仅依靠人力是远远不够的,它在很大程度上依靠海洋探测工具。近些年,由于对海洋资源的开发需要以及对海洋环境监测的迫切需要,各国都在大力发展海洋探测技术。进入世纪,世界很多发达国家更是不断强化或更新本国管辖海域的海洋环境监测系统及世界共有海域的海洋环境和资源的调查监测手段,而且不断推出海洋环境监测高技术产品。发展海洋环境监测高技术对于保护海洋环境、开发海洋资源、维护国家海洋权益和主权利益、增强国家海洋科学研究实力和发展国民经济等诸多方面具有重大的意义【俊水下滑翔器是典型的海洋探测平台,它可以搭载一系列的测量仪器,如叶绿素传感器、声学传感器等,可用于测量盐度、温度、海流,甚至可以记录海洋生物声音,并且可以实现海洋环境数据的实时传输。水下滑翔器是典型的军民两用技术,不仅可用于海上资源的勘探和开发,而且在海战中也有不可替代的作用。它在未来海洋的发展中将会发挥重要的作用,因