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水下滑翔机本体及调节机构研究

杜加友  
【摘要】:水下滑翔机是一种新型的水下航行装置;它具有体积小、可反复使用、无污染等优点。水下滑翔机具有翅膀和尾翼,像一架小飞机。它可以在水中沿锯齿型路线优雅地航行。 水下滑翔机从海洋表面滑翔到指定深度,并返回。在滑行过程中,它可以测量海水的温度、盐度、平均海流等数据。 水下滑翔机没有螺旋桨或者推进器等动力装置,它通过浮力驱动来实现滑翔运动。因而,它必须借助于深度的变化来实现向上或向下的滑翔。水下滑翔机通过机内的可变浮力心系统来控制自身的浮力变化,并通过机翼所受的升力将竖直的速度变成向前的运动。在上浮和下沉过程中,机翼所受的浮力总是推动水下滑翔机向前运动。水下滑翔机通过改变内部重块的位置来控制自身的姿态变化。 在海水表面时,水下滑翔机借助于GPS导航和双向的无线信号通讯,来实现远程控制和测量数据的实施传输。 和其它的自控制式水下机器人相比,水下滑翔机要小得多(大约50千克左右),运动速度为半节(0.25米/秒)。但是,经过精心的设计,浮力驱动式的水下滑翔机具有噪音小、功率低的优点,因而,它可以在长达数百公里的航程内,进行长达数月的航行。 作为海洋的“长住居民”,水下滑翔机可以提供海洋最真实、最详细的资料。这些资料可以广泛应用于科学实验、矿藏探测以及军事侦察等方面。 本项目首先运动机理入手,分析了影响水下滑翔机运动的力的各个分量,并通过仿真预测了它的运动轨迹,为下面的样机设计和水池实验提供了理论依据。 然后,本文从姿态调节系统、可变浮力系统以及减阻壳体水部分三块入手,讲述了水下滑翔机的机构设计以及壳体设计。最后,本文通过一系列的实验对水下滑翔机各分系统和整机进行了测试,


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