USV自主回收UUV动力学特性研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 孟令帅1,2
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| 答辩日期 | 2020-06-03 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 沈阳 |
| 导师 | 林扬 |
| 关键词 | 自主回收 动力学 水下对接 绳索振动 碰撞 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 机械电子工程 |
| 其他题名 | Research on the dynamics characteristics of USV self-recovering UUV |
| 英文摘要 | 本文针对USV自主回收UUV过程，采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）、结构力学、弹性力学、碰撞理论等方法，研究分析USV分别采用拖曳式回收系统和对接杆式回收系统在回收UUV过程中的动力学问题。具体研究内容如下：（1）针对目前有人船只回收UUV方式存在回收效率低、自动化水平低等问题，本文结合目前最常用的水下对接形式，以及空中加油方式，提出两类可用于USV自主回收UUV系统，一种是可调节自身姿态的水下拖曳式回收系统，另一种是对接杆式回收系统。分别介绍了两种回收系统结构特征及应用特点，并分析了回收系统的力学特性。（2）针对拖曳式回收系统，首先采用CFD数值计算方法分析拖曳回收系统静态力学特性，总结在不同工况下力学特性变化规律。随后分析它在不同拖曳航速、不同绳长等工况下的动态力学特性，总结其航行深度、航行速度与绳长之间的关系，分析结果对拖曳式回收系统具有重要理论价值，同时对拖曳式回收系统工程设计具有重要指导意义。（3）针对“对接杆式”回收系统，采用数值计算方法分析对接杆外形、安装角度对力学特性的影响。在水下对接过程中，研究UUV逐渐靠近对接杆时尾流对UUV动力学特性的影响，以及UUV与对接杆发生碰撞时的碰撞力变化规律（包括正碰与斜碰），分析结果对工程设计具有重要指导意义。（4）采用拖曳式回收系统时，绳索在运动过程中受外界作用力影响会出现振动现象。针对该问题，本文对拖曳绳索建立了绳索振动模型，得到了绳索径向位移与绳长及所受外力之间的对应关系。为了更好的使拖曳式回收系统稳定航行在固定深度，提高对接成功率，建立拖曳式回收系统航行深度模型，分析绳索长度及航速对回收系统航行深度影响，提出了深度自动补偿方案。（5）采用对接杆式回收系统回收UUV时，UUV必然会与对接杆发生不同程度的碰撞。本文利用赫兹理论、动量守恒定理及弹性力学理论对UUV与对接杆的碰撞问题进行了分析，包括碰撞速度、时间、碰撞力等参数计算，建立了碰撞力计算模型，并分析推导UUV与对接杆碰撞后其自身姿态的变化情况。最后，对两类回收系统进行了样机制作及测试验证。结果表明，两类回收系统航行稳定，均可实现对UUV的捕获。本文研究内容面向工程应用，为UUV自主回收技术提供理论支撑，为对接过程动力学特性研究及对接机构设计奠定了坚实基础。 |
| 语种 | 中文 |
| 产权排序 | 1 |
| 页码 | 163页 |
| 源URL | [http://ir.sia.cn/handle/173321/27160]  |
| 专题 | 沈阳自动化研究所_海洋信息技术装备中心 |
| 作者单位 | 1.中国科学院大学 2.中国科学院沈阳自动化研究所; |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 孟令帅. USV自主回收UUV动力学特性研究[D]. 沈阳. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2020. |
入库方式： OAI收割
来源：沈阳自动化研究所
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