面向水下无声推进的形状记忆合金丝驱动柔性鳍单元--《机械工程学报》2009年02期
面向水下无声推进的形状记忆合金丝驱动柔性鳍单元
【摘要】：水下无声推进是潜器追求的理想目标,但几乎所有成熟的潜器都应用螺旋桨推进,噪声较大,推进效率随航度变化波动大,限制了潜器的应用。基于大多数鱼类和鳍波动推进时的乌贼的游动基本动作为柔性弯曲这一事实,从软体动物乌贼的鳍结构获得启发,借鉴其肌肉性静水骨骼原理,提出并研制嵌入形状记忆合金丝驱动的仿生柔性鳍单元,对柔性鳍单元进行转角理论分析及水中弯曲、回复试验,研制并试验基于柔性鳍单元的微型机器鱼。柔性鳍单元通过电流驱动,以模块化形式安装,实现身体/尾鳍推进、胸鳍波动推进等功能。柔性鳍单元为动作无噪声,转角大,无相对移动的机械部件,具有足够的输出力,结构简单,隐蔽性好,可实现水下无声仿生推进,在微小型水下机器人上应用具有优势。
【作者单位】：
【关键词】：
【基金】：
【分类号】：TP242.3【正文快照】：
0前言水下无声推进是潜艇、水下机器人等潜器梦寐以求的目标。无声推进可以极大地提高潜器的隐蔽性,提高潜器的突防能力,使潜器能更广泛、更安全地应用于水下侦察、水下攻击、科学研究等领域。水下推进噪声的主要来源是潜器外壳与流体摩擦、冲击产生的噪声、机械运转噪声和螺
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立式翼型主体拖曳式水下潜器的设计及操纵性能
针对现有拖曳式水下潜器控制机构复杂、航向与姿态不容易稳定的缺陷，提出和设计了一种具有航向与姿态稳定的多自由度可控制拖曳式水下潜器样机。该样机主要由鱼雷状浮体、固定水平主翼、转角可控制襟翼、立式翼型主体等部分组成，潜器的深度控制通过控制襟翼的偏转来诱导固定水平主翼攻角的改变来实现；潜器的横荡运动操纵以通过控制两个作为转艏控制器的导管螺旋桨的转向与转速、诱导立式翼型主体产生诱导力矩使其产生横向偏转来进行。文中所提出和设计的样机具有运动过程中自我稳定能力强、航向稳定性好、控制机构简单并具有较高实用价值的特点。
Abstract：
Aiming at the defect of complicated control mechanism and unstable attitude and heading in conventional controllable underwater towed vehicles, this paper designs and presents a controllable underwater vehicle with multiple degrees of freedom being towed by attitude and directional stability. The vehicle is composed of torpedo-shaped buoyant cylinders, fixed horizontal main wing, adjustable wing flap, and vertical airfoil main body. Depth control of the vehicle is accomplished by the change of the deflection of wing flap, which induces the attack angle change of horizontal fixed main wing to depress the vehicle at a required water depth. Control manipulation on yawing and swaying motions of the vehicle is carried out by altering the rotating speeds and directions of the two ducted propellers to generate an induced turning moment which causes a heading change of the vertical airfoil main body to drive the vehicle in swing motion. The proposed vehicle possesses the features of strong self-stability in multiple degrees of motions, stable heading in directional towing, relatively simple way in control mechanisms, and higher value in practical applicability.
WU Jia-ming
HE Xin-ying
作者单位：
华南理工大学土木与交通学院，广东广州510640; 国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，广东广州510530
华南理工大学土木与交通学院,广东广州,510640
广州航海学院船舶工程系,广东广州,510725
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8000m3耙吸式挖泥船动力定位系统时域模拟与模型试验
针对耙吸式挖泥船动力定位系统,以某8 000 m3耙吸式挖泥船为研究对象,分析其动力定位系统在模拟海况下的定位能力与特点,构建出动力定位时域模型.对挖泥船在各种海况下的实时运动进行时域模拟分析,得到该挖泥船的偏移半径时历和功率消耗时历,并进行相关模型试验.时域模拟与模型试验结果表明,该挖泥船动力定位系统仅可在较小艏向角范围内完成有效定位,由于舵转角的限制,螺旋桨无法在较大艏向角的情况下提供足够的转船力矩完成定位.通过模型试验与时域模拟结果的分析与比较,为动力定位时域模拟程序进一步优化提供参考.
ZHU Yi-ming
LIU Han-lin
作者单位：
上海交通大学海洋工程国家重点实验室,高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海200240
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