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题名大型深海AUV无动力螺旋下潜运动特性分析
被引量：2
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作者
高伟
张玮
谷海涛
孟令帅
高浩
赵志超
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机构
中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室
中国科学院机器人与智能制造创新研究院
中国科学院大学
中国人民解放军海军研究院
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出处
《工程设计学报》
CSCD
北大核心
2022年第3期370-383,共14页
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基金
十三五装备预研项目(2020107/2002)。
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文摘
为了合理地设计大型深海自主水下航行器(autonomous underwater vehicle, AUV),针对其无动力螺旋下潜时的静力配置问题展开研究,重点分析其无动力螺旋下潜运动特性。首先,基于拉格朗日方程推导了大型深海AUV的动力学模型,并利用CFD(computational fluid dynamics,计算流体动力学)软件对其直航试验、斜航试验、悬臂水池试验和平面运动机构试验进行数值模拟,通过最小二乘线性回归法拟合得到了相应的水动力系数;同时通过对比给定推力条件下AUV的直航速度验证了动力学模型的有效性。然后,基于所构建的动力学模型,利用MATLAB/Simulink和S函数建立了大型深海AUV的六自由度运动仿真模型,分析了其净负浮力、重心纵向位移和稳心高度与无动力螺旋下潜稳态参数之间的关系。最后,设计了1∶10的大型深海AUV缩比样机,通过水池试验验证了动力学仿真结果的正确性。结果表明:净负浮力作为大型深海AUV下潜时的主要动力来源,决定了AUV的下潜速度和偏航角速度;净负浮力和重心纵向位移与稳心高度的比值越大,AUV的垂向下潜速度越快,下潜至6 000 m深度的用时越短;由于该AUV的体量较大,其纵倾角主要由重心纵向位移与稳心高度的比值决定,压载质量对重心位置和转动惯量的影响几乎可以忽略。研究结果可为大型深海AUV无动力螺旋下潜时的静力配置提供参考。
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关键词
大型深海自主水下航行器
动力学建模
无动力螺旋下潜
运动仿真
水池试验
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Keywords
large deep-sea autonomous underwater vehicle
dynamic modeling
unpowered spiral diving
motion simulation
pool test
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分类号
TP242.3
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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