多推进器AUV外形优化设计与运动性能分析
作者单位:

1.海装广州局;2.昆明海威机电研究所


Shape optimization design and motion performance analysis
Author:
Affiliation:

1.Guangzhou Bureau;2.Kunming Haiwei Electromechanical Research Institute

  • 摘要
  • | |
  • 访问统计
  • |
  • 参考文献 [10]
  • | | | |
  • 文章评论
    摘要:

    自主水下无人航行器(Autonomous underwater vehicles, AUVs) 的外形布局设计不仅影响着航行器的航行阻力、能耗等总体性能,也同时决定着快速性、稳定性和机动性的总体性能指标。采用多个推进器联合控制运动行为的多推进器自主水下无人航行器(Multi-thruster autonomous underwater vehicle, MAUV)在实际作业中,低速下的自主能力与操纵性能更强,明显优于传统采用“推进器+舵”联合操纵的AUV。故本文对无舵带鳍的六推进器AUV的外形参数化模型和空间运动模型进行建模,并建立水动力仿真和运动性能仿真系统。随后搭建离线优化框架,以稳定性和机动性为目标对MAUV外形参数进行优化。最后得到最优外形方案,并进行性能分析。

    Abstract:

    The external layout design of AUVs not only affects the overall performance parameters such as resistance and energy consumption but also determines the overall performance indicators of speed, stability, and agility of the vehicle. Multi-thruster Autonomous Underwater Vehicles (MAUVs), utilizing multiple thrusters for coordinated control, demonstrate stronger autonomy and maneuverability at low speeds compared to traditional AUVs controlled by a combination of "thrusters + rudder". In this paper, the shape parametric model and spatial motion model of a rudderless six-propeller AUV with fins are modelled, and hydrodynamic simulation and motion performance simulation systems are established. Subsequently, an offline optimization framework is built to optimize the MAUV shape parameters with the objectives of stability and maneuverability. Finally, the optimal shape scheme is obtained and performance analysis is performed.

    参考文献
    [1] 张宇文. 鱼雷总体设计理论与方法 [M]. 西安: 西北工业大学出版社, 1998:167-168.
    [2] Kukulya A , Plueddemann A , Austin T ,et al.Under-ice operations with a REMUS-100 AUV in the Arctic[C]//IEEE/OES Autonomous Underwater Vehicles.IEEE, 2010.DOI:10.1109/AUV.2010.5779661.
    [3] 宋寿山. 基于多推进器的AUV建模与控制器设计[D].西北工业大学,2006.
    [4] 董苗苗, 张喜秋, 于昌利等. 潜体水动力系数计算研究综述 [J]. 舰船科学技术, 2019, 41(01): 1-6.
    [5] 余金伟, 冯晓锋. 计算流体力学发展综述 [J]. 现代制造技术与装备, 2013, (06): 25-6+8.
    [6] 潘世轩. 大推力作用下水下航行器运动位姿模拟研究[D].大连理工大学, 2021.DOI:10.26991/d.cnki.gdllu.2021.001789.
    [7] 周则兴. 流线型水下作业机器人操纵性能分析与运动仿真[D].哈尔滨工程大学, 2019.DOI:10.27060/d.cnki.ghbcu.2019.000031.
    [8] 黄鹏飞. 离线数据驱动的进化优化研究[D].西安电子科技大学, 2021.
    [9] 秦玉峰. 小型长航程AUV结构设计及动力学分析[D].国家海洋技术中心, 2018.
    [10] 刘帅, 葛彤, 赵敏. 基于源项法的潜艇旋臂试验模拟 [J]. 大连海事大学学报, 2011, 37(02): 1-4.
    相似文献
    引证文献
引用本文
分享
文章指标
  • 点击次数:6
  • 下载次数: 0
  • HTML阅读次数: 0
  • 引用次数: 0
历史
  • 收稿日期:2024-11-28
  • 最后修改日期:2025-02-10
  • 录用日期:2025-02-20
文章二维码