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基于喷水矢量推进的水下机器人设计与研究

作　者: 郑昆山
导　师: 张志雄
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 机械工程
关键词: 水下机器人喷水推进矢量推进结构设计
分类号: TP242.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

目前,水下机器人技术在海洋资源探测、环境监测以及军事等领域发挥出重要的作用,很多国家都投入了大量的人力财力进行新型水下机器人的研究与开发。本文针对国家自然科学基金项目“基于波浪能的水下机器人混合推进机构及其机理研究”中的喷水矢量推进机构进行了相关研究,设计其结构并研制出样机。(1)提出将喷水矢量推进用于水下机器人的方案。该方案采用喷水推进系统,机器人的外形没有过多的突出附着物,更有利于减小水阻,适合将滑翔推进和波浪能发电与喷水矢量推进相结合。(2)将矢量推进方式与喷水推进方式有机结合起来,设计出结构简单、可靠性高的喷水矢量推进系统。喷水推进具有螺旋桨推进所达不到的低噪声、高隐蔽性等特点,适应各种复杂水下环境,而且改变喷口方向要比改变螺旋桨推进力方向更容易实现。这种结合方式使两者的优势互补,较大程度的提高了机器人的性能。(3)根据小型水下机器人喷水推进的特殊性,提出容积泵式喷水推进系统方案,并对系统做了相应分析与设计。针对容积泵式推进系统的特点,分析了管道压力损失、喷口结构尺寸、流量分配策略等重要影响因素,为机器人设计提供了理论依据。(4)通过对水下机器人进行动力学建模,分析了其动力学性能。根据水下机器人的运动规律,分析机器人所受水动力特点并得出水动力的计算方法,为水下机器人的控制系统设计提供了理论依据。在上述研究的基础上,设计水下机器人的整体结构以及计算各部分参数,研制水下机器人样机,并利用试验样机对喷水推进系统的性能做了相关试验。

基于喷水矢量推进的水下机器人设计与研究

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