检索结果-南通市图书馆

基于康达效应的水下机器人矢量推进器设计与性能评价

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船舶力学 2023年第4期27卷 498-507页

作者：李亚鑫陈顺杰王宇西南石油大学电气信息学院成都610500

因水下环境复杂,搭载于机器人外部的螺旋桨式或喷水电机式矢量推进器常会面临被水下杂物缠绕失去动力的潜在风险。本文提出一款基于康达效应的矢量推进器,其利用最少驱动单元即可实现动力在四个方向上的矢量输出,从而保障搭载该推进器... 详细信息

因水下环境复杂,搭载于机器人外部的螺旋桨式或喷水电机式矢量推进器常会面临被水下杂物缠绕失去动力的潜在风险。本文提出一款基于康达效应的矢量推进器,其利用最少驱动单元即可实现动力在四个方向上的矢量输出,从而保障搭载该推进器的机器人在水下可实现包括直行、转弯、上升、下潜在内的多自由度运动;通过ANSYS流体仿真,验证利用康达效应设计矢量推进器的有效性;同时结合水下运动机动性需求,搭建一款基于该推进器的水下机器人样机,并展示样机运动姿态与推进器工作方式的关系;最终通过设计测力/转矩实验装置,评估矢量推进器在各方向的动力输出特性。实验结果可用于辅助机器人后续实现精准而高效的水下运动控制任务。

关键词：康达效应矢量推进器水下机器人

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2种矢量推进器的水动力学性能对比研究

舰船科学技术 2023年第1期45卷 151-156页

作者：宋科杨邦成昆明学院机电工程学院云南昆明650214 昆明理工大学建筑工程学院云南昆明650500

传统的水下自主潜航器(AUV)一般采用舵装置控制航向,舵的存在会造成一定的尾流干扰,影响推进器的效能,增大推进器的振动与噪声。为解决该问题,提出2种全新的矢量推进器方案,并采用计算流体力学方法(CFD)对2种矢量推进器在不同偏转角下... 详细信息

传统的水下自主潜航器(AUV)一般采用舵装置控制航向,舵的存在会造成一定的尾流干扰,影响推进器的效能,增大推进器的振动与噪声。为解决该问题,提出2种全新的矢量推进器方案,并采用计算流体力学方法(CFD)对2种矢量推进器在不同偏转角下的水动力学性能进行了对比研究。研究结果表明:随着偏转角的增大,2种推进器的正向推力系数逐渐降低,而侧向推力系数逐渐增大。方案2的扭矩系数与推力系数的变化趋势相同,但方案1的扭矩系数的变化趋势正好相反。方案1的尾流场扰动相比方案2更为剧烈,其桨叶也将承受更高的压力梯度和水动力不平衡载荷的影响。在直航模式和低偏转模式下,方案1比方案2具有更高的侧向推力和更低的扭矩,在高偏转模式下,方案2比方案1具有更高的侧向推力及更低的扭矩。研究成果为矢量推进器的优化设计及工程应用提供了一定的参考依据。

关键词： AUV 矢量推进器导管桨偏转角水动力学性能

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大通径多关节矢量推进器喷口摆动特性研究

舰船科学技术 2022年第8期44卷 35-38页

作者：宋师伟李维嘉潘治贾智淳华中科技大学船舶与海洋工程学院湖北武汉430074 武汉第二船舶设计研究所湖北武汉430205

针对大型水下航行器的大通径矢量推进器喷管全方位操纵需求,提出喷口具备全向偏转功能的一个四关节串联机构的实现方案。结合该机构所具有的冗余自由度的特点,以关节旋转角度范围为约束条件,关节角度单位增量最小为目标,提出一种求解关... 详细信息

针对大型水下航行器的大通径矢量推进器喷管全方位操纵需求,提出喷口具备全向偏转功能的一个四关节串联机构的实现方案。结合该机构所具有的冗余自由度的特点,以关节旋转角度范围为约束条件,关节角度单位增量最小为目标,提出一种求解关节角的“拟合-寻解”局部最优算法。以一组关节间端面夹角依次为15°,-30°,30°,-15°的四关节串联式喷管配置参数为例,基于本求解算法得到了实现喷口全方位摆动控制的各关节角的控制面。分析表明,这种四关节型式可以满足水下矢量推进的全方位摆动要求,同时具备避免关节运动范围超限的能力。该研究结果可为此类机构在大型矢量推进器上的应用提供理论依据和分析方法。

关键词：矢量推进器串联机构运动学冗余自由度关节角控制面

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变角度水面矢量推进器性能分析

农业机械学报 2018年第2期49卷 419-426页

作者：吕建刚张仲志宋彬赵正龙刘金华陆军工程大学车辆与电气工程系石家庄050003

现行大方形系数两栖平台在水中排水航行,受到"兴波阻力墙"的影响,速度难以提高。为了减阻提速,以蛇怪蜥蜴为仿生对象,提出了一种变角度的水面矢量推进器,通过角度和转速控制,实现了驱动力矢量输出的新模式;增加了托举力和转矩驱动,为平... 详细信息

现行大方形系数两栖平台在水中排水航行,受到"兴波阻力墙"的影响,速度难以提高。为了减阻提速,以蛇怪蜥蜴为仿生对象,提出了一种变角度的水面矢量推进器,通过角度和转速控制,实现了驱动力矢量输出的新模式;增加了托举力和转矩驱动,为平台水上低阻高速航行提供了新思路。进一步结合PISO算法和两相流瞬态分析,建立了推进器的流体动力学模型,分析了运动参数和结构参数对三维驱动输出的影响,并进行了试验验证。结果表明:叶片角度从0°到90°增大,实现了驱动力输出角从-6.85°到51.95°的矢量连续变化,且存在驱动均衡输出区间[40°,60°];托举力与轮辐长度呈线性关系,且推进力、转矩与轮辐长度呈二次函数关系;随转速增加,驱动输出增加,转速为5 r/s时因流场恢复能力不足导致频率为转速的2倍;托举力随轮毂宽度、直径的增加而减小。研究结果为深入开展推进器驱动调节和平台航行控制打下基础。

关键词：两栖平台减阻仿生矢量推进器试验

基于双闭环的矢量推进器的AUV转向控制方法

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2014年第6期47卷 530-534页

作者：陈世利卫民李一博张震宇天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 威斯康辛州立大学拉克罗斯分校软件工程学院威斯康辛州54601

水下无人自航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)在对海洋环境进行勘查与测量时,实际航迹与目标航迹的偏差要求控制在一定精度范围内.在传统常采用的航向单闭环方法控制下,基于矢量推进器的AUV在高速转向时存在航迹跟踪效果差的缺... 详细信息

水下无人自航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)在对海洋环境进行勘查与测量时,实际航迹与目标航迹的偏差要求控制在一定精度范围内.在传统常采用的航向单闭环方法控制下,基于矢量推进器的AUV在高速转向时存在航迹跟踪效果差的缺点.针对这一问题,设计了一种双闭环自适应转向运动控制方法.该方法基于矢量推进器机动性强的特性,在AUV转向时将航向控制闭环和航速控制闭环设计成双闭环,调整航向的同时依据航向环偏航角差实时控制航速环AUV转向目标速度.理论分析和实验证明:在AUV转向时,该控制算法可以更好地实现航迹跟踪,实际航行轨迹与目标航迹的最大偏差可以控制在10,m以内.

关键词：水下无人自航行器矢量推进器转向航迹跟踪双闭环

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水面仿生矢量推进器倒车性能分析

兵工学报 2018年第8期39卷 1536-1547页

作者：张仲志吕建刚宋彬刘金华朱文杰陆军工程大学石家庄校区车辆与电气工程系河北石家庄050003 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力学研究所四川绵阳621000

针对两栖平台倒车机构复杂、性能研究难以开展的问题,基于水面仿生矢量推进器,提出了一种倒车方式。设计了新型两栖平台,通过推进器反向转动输出倒车拉力,实现了平台0.7 m/s速度的直线倒行和0.75 m小半径的转弯倒行,提供了更为快速灵活... 详细信息

针对两栖平台倒车机构复杂、性能研究难以开展的问题,基于水面仿生矢量推进器,提出了一种倒车方式。设计了新型两栖平台,通过推进器反向转动输出倒车拉力,实现了平台0.7 m/s速度的直线倒行和0.75 m小半径的转弯倒行,提供了更为快速灵活的倒车方式;建立了推进器流体动力学模型,结合下压力、倒车拉力和转矩三维驱动的周期性输出规律,分析轮轴高度、轮辐长度、转速和叶片夹角对推进器倒车性能的影响,扩展了平板旋转绕流的研究;建立敞水试验系统,验证了数值计算模型的正确性。结果表明:随着推进器轮轴高度增加,转矩单调递减;下压力和倒车拉力随着轮辐长度线性变化,转矩与轮辐长度呈二次函数关系;随着转速提高,三维输出单调递增。研究结果为两栖平台倒车控制提供了理论参考依据。

关键词：两栖平台矢量推进器反向转动倒车性能敞水试验

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水面矢量推进器仿生设计与试验

农业机械学报 2016年第10期47卷 405-412页

作者：张仲志吕建刚宋彬高飞军械工程学院车辆与电气工程系石家庄050003

以蛇怪蜥蜴为仿生对象,基于蛇怪蜥蜴股骨旋转带动两脚踏水的高速运动行为,设计了水面仿生矢量推进器,增加了驱动力输出维数,实现了可控的托举力、推进力和转矩输出。结合RNG k-ε湍流方程和PISO算法,构建推进器的流体动力学模型,获得了... 详细信息

以蛇怪蜥蜴为仿生对象,基于蛇怪蜥蜴股骨旋转带动两脚踏水的高速运动行为,设计了水面仿生矢量推进器,增加了驱动力输出维数,实现了可控的托举力、推进力和转矩输出。结合RNG k-ε湍流方程和PISO算法,构建推进器的流体动力学模型,获得了叶片径向和轴向的最优设计形状,推导了驱动力与叶片长度和宽度的数学函数。最后,搭建矢量推进器试验系统,验证了数值计算模型的正确性;进行两栖车辆样机试验,矢量推进器驱动车体实现了10.6°仰角状态的滑水航行,为水面装置减阻提速提供了一种新思路。

关键词：矢量推进器仿生结构力学性能试验

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矢量推进器传动链的动力学仿真

现代制造工程 2010年第6期 117-120页

作者：杨俊郭克希潘存云长沙理工大学汽车与机械工程学院长沙410004 国防科技大学机电工程与自动化学院长沙410073

基于一种新型的螺旋桨矢量推进器,分析其运动规律,对运动参数进行理论推导,并应用ADAMS软件对推进器传动链进行动力学仿真分析,得到了运动链约束参数和推进器的运动参数。仿真结果验证了建立的动力学传动链模型符合传动规律,参数设置合... 详细信息

基于一种新型的螺旋桨矢量推进器,分析其运动规律,对运动参数进行理论推导,并应用ADAMS软件对推进器传动链进行动力学仿真分析,得到了运动链约束参数和推进器的运动参数。仿真结果验证了建立的动力学传动链模型符合传动规律,参数设置合理,并为进一步研究提供了基础。

关键词：矢量推进器螺旋桨动力学仿真

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水下矢量推进器的动力学分析

机械设计与研究 2010年第5期26卷 20-23页

作者：潘存云郭克希杨俊高富东国防科技大学机电工程与自动化学院长沙410073 长沙理工大学汽车与机械工程学院长沙410004

基于一种新型的深海螺旋桨矢量推进器,对其受力进行了分析和工程上的简化,建立了其动力学模型,并应用ADAMS软件进行了动力学的仿真与分析,得到了该推进器的动力学特性,为进一步的研究提供了基础。考虑到柔性轴系对整机性能的影响,将对... 详细信息

基于一种新型的深海螺旋桨矢量推进器,对其受力进行了分析和工程上的简化,建立了其动力学模型,并应用ADAMS软件进行了动力学的仿真与分析,得到了该推进器的动力学特性,为进一步的研究提供了基础。考虑到柔性轴系对整机性能的影响,将对螺旋桨轴进行柔性化处理,研究结果表明,柔性螺旋桨轴对系统动力学特性的影响非常明显。

关键词：矢量推进器动力学柔性轴螺旋桨