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水下机器人扭矩平衡式推进器研究

作　者: 蔡昊鹏
导　师: 苏玉民
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 集成式推进器扭矩平衡面元法理论设计
分类号: U664.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 77次
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内容摘要

水下机器人是海洋开发与研究的重要工具之一,它的发展要求其本身航程更长、潜深更大、尺度更小;所以,在其主推进器设计过程中,设计者要考虑到水下机器人自身的特点。本论文以某型水下机器人为对象,讨论了水下机器人主推进器的设计。某些水下机器人横向尺度较小,与其主推螺旋桨直径处于同一量级;螺旋桨旋转所产生的扭矩对此类水下机器人的运动姿态产生不利影响;因此,在水下机器人主推进器的设计过程中要考虑螺旋桨扭矩的影响。本论文就此问题提出了一种集成式扭矩平衡推进器,该推进器应用保护导管的支架产生反扭矩来平衡螺旋桨旋转产生的扭矩,消除了螺旋桨扭矩对机器人的不利影响。论文介绍了基于面元法理论的集成式扭矩平衡推进器水动力性能计算方法、扭矩平衡原理和扭矩平衡推进器理论设计方法;并针对某型水下机器人进行了其扭矩平衡推进器的理论设计;最后讨论了扭矩平衡推进器各参数对其性能的影响。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-16
  1.1 引言  9
  1.2 螺旋桨理论方法研究的进展  9-13
    1.2.1 螺旋桨升力线理论及其发展  9-10
    1.2.2 螺旋桨升力面理论及其发展  10
    1.2.3 螺旋桨面元法理论及其发展  10-13
  1.3 螺旋桨理论设计  13-14
  1.4 本文的主要工作  14-15
  1.5 论文的主要内容  15-16
第2章集成式扭矩平衡推进器原理  16-21
  2.1 引言  16-17
  2.2 推进器扭矩平衡的原理  17-18
  2.3 集成式扭矩平衡推进器的结构  18-19
  2.4 集成式扭矩平衡推进器的实现形式  19-20
  2.5 本章小结  20-21
第3章基于面元法理论的扭矩平衡推进器水动力性能计算  21-38
  3.1 面元法概述  21-22
  3.2 格林公式  22-24
  3.3 解有升力问题的面元法  24-25
  3.4 螺旋桨面元的划分及计算  25-32
    3.4.1 螺旋桨的几何形状  25-27
    3.4.2 面元网格的划分  27-30
    3.4.3 积分方程数值离散  30-31
    3.4.4 压力库塔条件的实施  31
    3.4.5 面元影响函数的计算  31-32
    3.4.6 物体表面速度的确定  32
  3.5 应用面元法计算螺旋桨诱导的速度场(尾流场)  32-33
  3.6 螺旋桨导管及其支架的处理  33-34
  3.7 螺旋桨、导管及支架间的相互影响处理  34-36
  3.8 推进器水动力性能计算模型  36
  3.9 某扭矩平衡推进器水动力性能计算  36-37
  3.10 本章小结  37-38
第4章集成式扭矩平衡推进器理论设计方法  38-57
  4.1 推进器之螺旋桨的理论设计  38-47
    4.1.1 设计步骤及流程  38-39
    4.1.2 变分法求解螺旋桨最佳环量分布  39-44
    4.1.3 螺旋桨桨叶剖面数值设计  44-47
  4.2 推进器之导管及其支架的理论设计  47-48
    4.2.1 保护导管的选取  47-48
    4.2.2 导管支架的设计  48
  4.3 设计实例  48-56
    4.3.1 推进器之螺旋桨理论设计结果  48-53
    4.3.2 推进器之导管及其支架的理论设计结果  53-55
    4.3.3 推进器的理论设计结果及分析  55-56
  4.4 本章小结  56-57
第5章集成式扭矩平衡推进器各参数优化  57-60
  5.1 导管支架与螺旋桨的轴向距离  57-58
  5.2 支架剖面弦长  58-59
  5.3 本章小结  59-60
结论  60-62
参考文献  62-67
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  67-68
致谢  68

水下机器人扭矩平衡式推进器研究

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