一种小型水下自航行器推进系统设计与分析.pdfVIP

第 24 卷　第 3 期 海　洋　技　术 V o l24,N o 3 2005 年 9 月　　 　　 　　　　　　　　O CEAN T ECHN OL O GY 　 　 　 　 　 　　　　 Sep t , 2005 一种小型水下自航行器推进系统设计与分析 1 1 2 1 侯　巍 , 王树新 , 梁　捷 , 温秉权 ( 1 天津大学机械工程学院, 天津　300072; 2 国家海洋技术中心, 天津　300 111) 摘　要: 从系统角度考虑, 整体优化, 设计了水下自航行器推进系统。通过外形优化减小轴向阻力, 根据阻力和 综合分析设计螺旋桨, 并由敞水池试验验证螺旋桨的性能, 在此基础上完成了推进控制系统的分析与优化设计。试 验结果证明系统设计方法正确, 推进系统性能良好。 关键词: 自航行器; 推进系统; 优化设计 中图分类号: T P 24 1　　　文献标识码: B 　　　文章编号: (2005) 0300 1404 1　引言 随着开发海洋资源、保护海洋环境和海洋军事等方面的 迫切需要, 水下自航行器具有环境适应性强、活动范围大、使 用方便等诸多优势, 成为海洋研究开发的重要工具, 是当今 [ 1] 研究的热门领域 。但水下自航行器开发和使用费用很高, 普及推广十分困难, 小型化、经济型AU V 是研发的一个方 图 1　 三维外形图 AU V 向, 其中由一个螺旋桨提供主推力, 水平舵和垂直舵控制航 线与姿态 的流线型AU V 是一种重要 的发展形式, 这种 AU V 螺旋桨消耗电量 占整个电池容量的 60% 以上, 因此, 其推进系统的性能直接关系到AU V 的重要技术指标: 航行 [2 ] 速度、航行时间和工作范围 。所以, 对此种形式AU V 推 进系统研究具有十分重要的工程实用价值。 2　水阻力分析 AU V 外形直接关系到其水动力特性, 轴向水阻力是推 力系统设计的一个重要因素。对外形分析计算和第一轮设计 拖曳试验的基础上, 进行了第二轮改进设计, 两轮设计外形 见图 1, 参数见表 1, 轴向阻力拖曳试验结果见图2。试验表 明第一轮设计轴向阻力较大, 分析其存在的问题及在第二轮 设计中解决方法如下: ( 1) 前端部导流对水阻力影响明显, 第一轮设计外型不 图2　拖曳阻力试验曲线 收稿 日期: 20050 112 是流线型, 导流特性非最优; 在第二轮设计中优化设计前端 ( ) 导流罩, 使导流性能良好。 基金项 目: 国家 863 计划资助项 目 200 1 6320 10 AA (2004 639660) 天津大学 985 学科建设资助项 目。 1 2 AA (2) F d = Cd A f u ( 1) 2 作者简