混合驱动水下滑翔机用可折叠螺旋桨的设计

混合驱动水下滑翔机仅使用浮力驱动时,螺旋桨桨叶会产生一定的阻力.针对这一问题,设计了一种新型可折叠螺旋桨,用于减小螺旋桨不工作时混合驱动水下滑翔机螺旋桨桨叶产生的阻力.对这一新型可折叠螺旋桨进行了数学建模与水动力分析,验证了这一新型可折叠螺旋桨用于混合驱动水下滑翔机时的性能可靠性.     

混合驱动水下滑翔机动力学特性与效率分析

混合驱动水下滑翔机是兼有浮力驱动和螺旋桨驱动两种驱动模式的新型水下自航潜器。通过建立混合驱动水下滑翔机在3种驱动模式下纵垂面内定常运动的动力学模型,研究了不同驱动模式下攻角、速度、滑翔角之间的关系,对不同驱动模式下驱动系统的能耗进行分析比较。结果表明,在相同净排量和相同滑翔落差条件下,混合驱动模式单位航程能耗值大于纯滑翔模式,而净浮力为零时的水平直航模式下能耗最少,并通过水域试验进行了验证。根据所得结论,面向不同的任务、海况等可选择不同的驱动方式来节约电量,对混合驱动水下滑翔机的设计与应用有一定的指导意义。     

混合驱动水下滑翔机动力学建模与海试研究

从能量的角度出发,引入黎曼几何和仿射联络,基于微分几何理论建立混合驱动水下滑翔机动力学微分几何模型。基于上述模型,分析混合驱动水下滑翔机系统驱动方式、姿态调节方式及其航行过程中所受外部力与力矩作用,同时针对目前所研制的混合驱动水下滑翔机纵垂面"之"字形剖面滑翔运动进行数值模拟分析,得到控制输入量与混合驱动水下滑翔机运动特性之间关系,并将数值模拟结果与南海试验数据进行对比,验证了该动力学微分几何模型的有效性,为改善混合驱动水下滑翔机系统设计及其动力学行为预报提供参考依据。     

水下滑翔机低功耗控制系统实现

水下滑翔机是一种低噪声、长续航力的新型水下机器人,是一种有效的海洋环境测量平台。以水下滑翔机为研究对象,分析了水下滑翔机作业过程中的能耗组成,重点研究了水下滑翔机嵌入式控制系统。详细介绍了适用于水下滑翔机的低功耗控制系统的软硬件设计与实现。通过实验对水下滑翔机低功耗控制系统的有效性和稳定性进行了测试。     

水下滑翔机浮力驱动系统生存分析与试验

水下滑翔机的可靠性直接影响了其生存能力和完成任务的能力,浮力驱动系统作为它的核心模块,其可靠性研究显得尤为重要。针对水下滑翔机浮力驱动系统故障试验数据存在缺失性的情况,采用生存分析方法对水下滑翔机PETREL-II进行了可靠性分析和评估。首先依据水下滑翔机浮力驱动系统生存删失数据,由生存分析理论的Kaplan-Meier估计方法获得了浮力驱动系统的生存曲线,然后根据原始故障数据,应用常规可靠性理论计算浮力驱动系统的故障率与可靠度,将传统可靠性理论估计结果与生存分析结果进行对比。结果表明,生存分析方法可更好地评价水下滑翔机浮力驱动系统的可靠性,对水下滑翔机整体可靠性分析提供有力支持。     

混合驱动水下滑翔机变翼系统研究

基于混合驱动水下滑翔机对变翼功能的实际需求,设计了平面2自由度连杆机构,以实现机翼展弦比和后掠角的变化。通过运动学正解分析,验证了变翼系统的变体功能。通过运动学位置逆解分析,求解了输出电机角位移与输出杆位姿的关系,并进一步获得了变翼系统工作空间。通过基于原型样机的试验研究与性能测试,验证了变翼方案的可行性。最后,基于计算流体力学方法,对混合驱动水下滑翔机变翼策略进行研究,分析了机翼展弦比和后掠角对水下滑翔机不同工作模式下航行性能的影响,并确定了最佳变翼方案。     

一种混合驱动小型自主水下机器人设计

本文介绍了一种小型水下观测机器人的设计方法。机器人有两种驱动方式:浮力驱动和螺旋桨推动。浮力驱动以节省能耗延长作业时间,螺旋桨推进以更好地应对水下环境挑战。文章从载体结构、控制系统和软件系统三个方面,详细介绍小型混合驱动水下机器人的设计。机器人具有成本低、续航时间长等优点,为渔业养殖、湖泊污染防治等长时间、大面积水体观测应用提供了新的思路。     

超小型水下机器人本体的研究

介绍了一种超小型水下机器人,其整体结构及工作原理突出了该水下机器人的特点.利用三个螺旋桨实现了上升、下潜、前进、后退和左右转弯运动.从耐压主体舱的形状、材料和性能参数方面对耐压仓结构进行了设计计算,接下来又对驱动方式的选择、水下运动阻力计算等方面进行了探讨.     

三叶螺旋桨的CAD建模与数据验证

在对等螺距三叶螺旋桨零件图纸进行识读分析的基础上,本文探讨了其桨叶曲面模型的CAD构建方法,并就螺旋桨桨叶曲面的数据检测项目进行了解析,可用于指导螺旋桨桨叶曲面的加工。     

风电机组变桨距功率简化计算方法

以某风电机组变桨距系统为研究对象,介绍了变桨距所需驱动功率的简化计算方法。在变桨距力矩的计算中,忽略了桨叶绕其纵轴变桨产生的惯性力矩、桨叶重心偏离纵轴产生的力矩和弹性变形引起的力矩,仅考虑了桨叶离心力产生的变桨阻力矩、作用在桨叶上的空气动力变桨阻力矩和运动副摩擦阻力矩。该简化计算方法可以为变桨距驱动部件的选型提供参考。     

水下滑翔机多点探测能耗最低路径的规划方法

作为一种有前途的海洋现象自主观测平台,水下滑翔机通过调节自身净浮力和姿态实现空间运动。由于低能耗的驱动方式,水下滑翔机非常适合执行长期海洋探测任务。针对水下滑翔机的多点探测任务,本文提出一种能耗最低路径的规划方法。首先,建立了滑翔机整机动力学模型,推导了单剖面滑翔运动能耗模型。基于仿真结果,采用多项式拟合方法确定了滑翔机的能耗、航程、控制参数值和目标下潜深度之间的近似函数表达式。在运动路径给定条件下,研究了滑翔机能耗与剖面数之间的关系。在此基础上,将多点探测任务的路径规划抽象为旅行商问题(Traveling salesman problem, TSP),并基于遗传算法给出了该问题的求解方法。数值算例表明,该路径规划方法可有效降低滑翔机在执行多点探测任务时所需能耗。     

水下滑翔机纵垂面变浮力过程建模与控制优化

基于国产水下滑翔机"海燕-Ⅱ"的结构特点和控制特征,考虑不同深度下的海水密度和压强对水下滑翔机运动的影响,建立了一种精确的水下滑翔机动力学模型.该模型将水下滑翔机的前后导流罩和其他可浸水部分的海水质量作为水下滑翔机本身质量的一部分,并将水下滑翔机的回排油过程作为变质量过程,将海水的深度变化对其浮力的影响过程作为变浮力过...     

水下清刷机械手的总体设计及方案分析

目前急需研制船舶表面水下自动清刷机器人,国内外对螺旋桨水下自动清刷机器人的研究还很少,水下清刷机械手的设计分析具有重要价值。针对要完成螺旋桨桨叶复杂曲面水下自动清刷作业的机械手,进行了方案设计,水下清刷机械手作为水下机器人的拓展模块,由2只具有对称结构的抓取机械手和1只清刷机械手组成,介绍了机械手的技术参数、总体系统、原理、功能和工作空间。该方案合理解决了高效、完整地对目标4叶螺旋桨进行清刷作业的关键问题。     

改进Kriging方法在螺旋桨测量中的应用

螺旋桨叶片在测量过程中因桨叶重叠而产生测量盲区,需要对盲区点坐标进行估计,估计精度直接影响桨叶的后期加工。借助Kriging插值算法的基本思想,提出一种基于混合数据（测量数据与设计数据）的改进Kriging插值算法。插值模型中,充分考虑螺旋桨截面线造型特点,使用样条函数构建回归模型;以测量数据构建模型主体,利用设计数据给出测量盲区曲线延展趋势。桨叶重叠区域的实验结果表明,该方法运行高效,估计精度满足企业使用要求。     

某小型无人机螺旋桨静强度分析

螺旋桨作为无人机上的重要承载部件,性能直接影响无人机的安全.为研究桌小型无入机螺旋桨使用时的安全性,提出了一种简化的螺旋桨载荷分析方法,应用ANSYS分析软件对螺旋桨进行数值模拟,得到了螺旋桨叶的应力和应变响应.计算结果表明某小型无人机的桨叶静强度满足设计要求.     

利用UG/GRIP构建螺旋桨三维数字模型

在分析螺旋桨桨叶型面特征的基础上,利用VC和UG的二次开发工具UG OPEN GRIP编制了螺旋桨三维数字化模型的建模系统.该系统可根据螺旋桨几个基本特征参数进行参数化建模.桨叶曲面为非均匀有理B-样条曲面,达到了桨叶曲面的精度要求.     

基于参数化方法的圆碟形水下滑翔机结构轻量化设计

圆碟形水下滑翔机结构质量大小对其性能影响较大.为提高圆碟形水下滑翔机结构分析效率,在圆碟形水下滑翔机耐压壳结构分析的基础上,对圆碟形耐压壳结构进行参数化设计及优化研究.运用ANSYS参数化设计语言APDL对圆碟形耐压壳进行参数化建模与分析,采用零阶与一阶相结合的优化方法,对圆碟形水下滑翔机耐压壳结构进行轻量化设计.结果...     

自重构螺旋桨的机构设计及其水动力性能分析

针对目前普通螺旋桨推进效率偏低等问题,突破传统螺旋桨的设计理念,提出并设计一种新型的自重构螺旋桨,其桨叶能够根据划水的需要自动开闭。对所设计的自重构螺旋桨的结构进行综合分析,通过螺旋桨浆叶构态的分析,给出三种变形构态。假设螺旋桨在理想流体中匀速旋转,运用流体力学理论经过进一步推导得到桨叶运动轨迹,对自重构螺旋桨机构进行运动分析。根据新型螺旋桨系统的结构特点和工作原理,基于升力线理论和叶元体理论对其诱导速度、推力和转矩分别进行研究,建立自重构螺旋桨的水动力性能理论分析模型,并进行数值仿真。计算自重构螺旋桨的效率,与传统船舶用螺旋桨的敞水性能进行对比研究,研究结果证明了新型的自重构螺旋桨的优越性。     

新型变距螺旋桨控制系统的开发

本系统采用stm32f4 MCU作为核心处理器,通过对采集到的电机转速,以及飞行器飞行时螺旋桨沿飞行器纵轴方向的空速作相应处理,得到螺旋桨桨叶实时的入流角,并根据螺旋桨的空气动力参数,运算得出实时的螺旋桨桨叶的最佳桨叶迎角,并据此控制伺服装置改变桨叶角,使桨叶在飞行器飞行过程中始终保持最佳桨叶迎角已得到最大拉力,提高飞行器的机动性。并且可以通过USB与上位机通信,以设置相关参数。给出了样机的实验结果,所设计的系统达到了提高螺旋桨拉力的要求,具有一定的应用价值。     

船用螺旋桨桨叶五轴数控虚拟制造

螺旋桨的桨叶是一种典型的自由曲面,形状复杂,三轴数控加工技术不能达到加工精度。过去螺旋桨桨叶的加工基本依靠工人手工加工或者半机械加工,其效率低,桨叶质量不高。随着制造业技术的发展,现大多采用五轴联动数控加工技术来加工船用螺旋桨桨叶,提高桨叶加工的精度和效率。在分析桨叶的数控加工工艺的基础上,模拟五轴数控加工过程,为实际数控加工螺旋桨桨叶提供基础。