文档介绍：天津大学
博士学位论文
可着陆水下自航行器系统设计与动力学行为研究
姓名:张宏伟
申请学位级别:博士
专业:机械电子工程
指导教师:王树新
20061101
摘要复杂。为了在设计阶段分析可着陆水下自航行器动力学行为,首先需要建立其结构的水下自航行器的动力学行为与系统仿真,建立可着陆水下自航行器多体系统动力学模型,并对其着陆运动进行研究。最后,通过约束模型试验和一系列的水域航行试验,完整地实现了预期的设计功能,并且试验结果与仿真结果浮通信等功能。该水下自航行器的主要设计特点为:诤叫薪锥危序体组的多体系统矢量建模方法推导了可着陆水下自航行器的空间运动方作为有效的水下测量传感器搭载平台,水下自航行器駻诤Q蠡肪臣嗖饬煊蚝秃Q笞试纯7⒘煊虻挠τ前景愈加广阔。但由于携带的能源有限,水下自航行器难以完成长期的海洋测量任务。为了实现长期监测以获得长时序海洋监测数据,本文设计了可着陆水下自航行器。该自航行器具有水下着陆坐底功能,可以执行长时间大航程的水下测量任务。为了实现着陆坐底功能,航行器外形结构采用主体与多个附体相组合方式。与传统的流线型细长体水下自航行器相比,其外形与附体结构更为。动力学模型。针对所开发的可着陆水下自航行器,本文着重探讨具有复杂附体吻合,验证了本文分析和仿真的正确性。本文的主要研究成果为:杓屏丝勺怕剿伦院叫衅髟硌迪至撕叫小⒆怕阶住⒉饬俊⑸测量传感器复用为多普勒计程仪,可有效地节约成本;杓屏搜乖鼗构和熔断抛载机构,实现了可着陆水下自航行器变浮力功能。ǘ嗵逑低扯ρЮ砺鄯椒ㄒ胨伦院叫衅鹘9蹋⒒诙嗵逑统动力学理论的水下自航行器动力学模型。为了减少计算量,采用基于低程组。该模型主要优点在于其方便性和精确性。首先,此模型中各体的物理和几何参数可单独估算和修改,避免了具有复杂附体结构的逅动力参数估算困难的问题,便于纳杓坪陀呕本哂辛己玫氖视性和通用性;其次,由于该模型详细描述了各体的物理和几何参数,能够获得良好的仿真精度。谒伦院叫衅鞫嗵逑低扯ρP停钥勺怕剿伦院叫衅髯菹蛟硕和横向运动的操纵性进行了分析。通过仿真和分析得出三个结论。天津大学博士学位论文
航行器的着陆任务,并计算出了该轨迹的几何参数。该着陆轨迹充分考虑着陆轨迹的连续性和光滑性。仿真和试验表明,与压载后自由下沉的方法着陆水下自航行器压载水舱位于主体侧下方时航行器具有更高的稳定性;嵯蛟硕僮菝娌季忠7佑谧菹蛟硕僮菝娌季郑操纵面位置和尺寸优化结果表明,可着陆水下自航行器的操纵面最佳位置为距离浮心米处。ü芯克伦院叫衅鞯淖怕皆硕岢霾捎盟慕锥巫怕焦旒J迪炙伦了可着陆水下自航行器的工作环境的具体要求,比如过载、垂直下降速度、相比,采用该着陆轨迹,能够更加可靠和平稳地实现着陆动作。关键词:动力学建模,水下自航行器嗵逑低扯ρВΣ问水下着陆,坐底,操纵性天津大学博士学位论文
..—.,瓸,..甌瓼甌,琤..,甌
篋甒,琇天津大学博士学位论文甌,—.,.瓹瑃。.,.,瓹—,,.
翩獬:学位论文作者躲琴苏蛳签字吼伽。彳年,学位论文版权使用授权书签字日期:如阩恰邸独创性声明发表或撰写过的研究成果,、使用学位论文的规定。特授杈鑫奎盘鲎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位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得签字日期:!!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在论文中作了明确的说明并表示了谢意。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。学位论文作者签名:
第一章绪论水下航行器发展概述引言地球表面积的三分之二以上被海洋所覆盖,它蕴藏着丰富的生物、矿产以海洋监测与探测技术对于保护海洋环境、开发海洋资源、海洋灾害预报、维护大意义ā4送猓Q蠹嗖庥胩讲饧际踉诰抡铰陨弦簿哂惺种匾5牡匚弧近年来,我国在海洋监测与探测技术上取得了显著进展,但仍然和海洋技术强术密集度高,它的研制水平体现了一个国家的综合技术实力。及海洋能源。海洋资源的开发和利用对经济增长的推动作用将越趋明显。发展国家海洋权益、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国存在一定的差距。水下航行器作为海洋监测与探测的重要技术工具之一,已经列入国家重要科技计划之中,发展海洋水下航行器技术将是我国海洋技术发展的一个重要领域【【引。水下航行器也称为水下机器人,其研究开发是一项综合性的复杂工程,技目前用于水下监测与探测的主要水下航行器有载人潜水器虺艸臀奕饲彼称,无人潜水器