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题名桨式轮驱动的高速水陆两栖平台水面航行特性研究
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作者
陈泰然
龙金成
李泽阳
粟慧
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机构
北京理工大学机械与车辆学院
北京理工大学重庆创新中心
中国航空工业集团有限公司上海民用航空机电系统有限公司
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出处
《北京理工大学学报》
北大核心
2025年第6期589-599,共11页
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基金
基础科研项目(ZT-01-033)
喷水推进技术重点实验室项目(JCKY2024206D001)
+1 种基金
多栖平台驱动系统全国重点实验室项目(QDXT-NY-202407-02)
北京理工大学科技创新计划项目(2023CX11004)。
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文摘
水陆两栖平台适用于各种复杂的水陆地形和环境,具有重要的军事和经济价值.常规水陆两栖平台通常需要陆地和水上两套驱动系统,其推进驱动机构较为复杂,且水陆模式切换较慢.为此,文中研制了一种共用一套驱动装置的桨式轮高速水陆两栖无人平台,并完成了样机试制和试验测试.该高速水陆两栖样机平台整体尺寸为长800 mm×宽540 mm×高350 mm,自重9 kg,最大载重3 kg,陆地最高速度为22 m/s,水面最高航速为12 m/s.同时,建立了平台与桨式轮耦合驱动的数值计算方法,通过数值模拟和试验相结合研究了桨式轮驱动水陆两栖无人平台的航行特性和水动力形成机理.研究表明:平台在水面航行通过高速旋转的四个桨式轮产生动升力,减少了车身的吃水深度,甚至使车身脱离水面,实现更高的航行速度.在稳定自航运动中,桨式轮驱动的水陆两栖平台表现出周期性的俯仰运动特性,前轮与后轮吃水深度分别在0~0.25D与0.5D~0.75D范围内波动(D为车轮直径),当平台的俯仰角为最小值时,前轮与后轮吃水深度大,平台获得升力大,艏部向上运动.前轮的尾流引起后轮迎流侧的吃水深度大,导致后轮扭矩的反作用大于前轮,使得平台俯仰角增大.当平台俯仰角达到最大值时,前轮与后轮吃水深度小,平台获得升力小,在重力作用下艏部向下运动,俯仰角逐渐减小,因此表现出姿态周期性的波动.平台稳定航行速度vx与桨式轮线速度vn之间存在线性匹配关系,可为两栖平台桨式轮的控制提供参考.
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关键词
水陆两栖无人平台
桨式轮驱动
水动力仿真
航行特性
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Keywords
amphibious unmanned vehicle
paddle wheel drive
hydrodynamic simulation
navigation characteristics
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分类号
U463
[机械工程—车辆工程]
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