海洋探测型AUV载体设计与分析

论文摘要

近年来,由于海洋工程和近海石油开发的需要,代表水下机器人发展方向的AUV得到了快速的发展。从长远目光来看,AUV又在向着智能化、远程化迈进。作为海洋开发的重要工具,要保证能够在复杂海洋环境中高效、安全地工作,其总体设计研究是至关重要的。本论文结合国内外AUV的发展趋势,设计一大航程、大潜深、多功能的海洋综合探测型AUV,使其能够完成远距离深海探测、考察和开发等作业任务。设计在满足任务书要求的前提下,参考以往AUV,尽量使设计潜器排水量与主尺度最小,技术性能最优。论文对总体设计中大部分内容进行了研究,完成的主要工作包括:根据潜水器总布置原则进行了总布置设计;通过两种典型方案寻优的方法实现了浮力调节系统设计;采用常规算法和编程优化算法对耐压壳结构进行了重点设计,其中编程优化算法大大提高了设计效率,并能实现快速参数化绘图;从外形和结构两方面对舵翼系统进行了设计,利用机翼面元法程序计算了舵翼外形的水动力性能,借助有限元软件对舵翼结构进行了强度分析;最后对推进系统主推进行了设计,选用加工方便且性能优良的简易导管+Ka系列螺旋桨作为设计参考桨,利用面元法计算几种典型组合的水动力性能,通过比较最终得到设计桨。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 本论文研究内容
• 第2章 海洋探测型AUV体系结构及总布置设计
• 2.1 使命任务及总体简介
• 2.2 系统的体系结构
• 2.3 总布置设计
• 2.3.1 总布置设计思想
• 2.3.2 重量重心与浮力浮心计算
• 2.4 本章小结
• 第3章 浮力调节系统设计
• 3.1 系统执行机构设计
• 3.2 系统技术指标
• 3.2.1 海洋探测型AUV的浮力特性
• 3.2.2 系统技术指标
• 3.3 本章小结
• 第4章 耐压结构优化设计
• 4.1 耐压结构设计要素及特性
• 4.1.1 耐压壳结构形式
• 4.1.2 耐压壳结构材料
• 4.1.3 结构设计的计算方法
• 4.2 耐压结构常规设计
• 4.2.1 电池舱设计
• 4.2.2 设备舱设计
• 4.2.3 浮力调节舱设计
• 4.3 耐压结构优化设计
• 4.3.1 耐压结构优化设计的模型及程序实现
• 4.3.2 参数化绘图
• 4.3.3 优化设计结果
• 4.4 本章小结
• 第5章 推进系统设计
• 5.1 推进系统设计
• 5.2 本章小结
• 第6章 舵翼系统设计
• 6.1 舵翼系统布置方案
• 6.2 舵翼外形设计
• 6.2.1 首部翼设计
• 6.2.2 尾部襟翼舵设计
• 6.3 舵翼结构设计
• 6.3.1 首部翼结构设计
• 6.3.2 尾部舵翼结构设计
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录