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双壳体水下滑翔机结构原理及水动力性能研究

刘健 周广礼 彭嘉澍 朱猛 李国庆 余祖耀

刘健, 周广礼, 彭嘉澍, 等. 双壳体水下滑翔机结构原理及水动力性能研究[J]. 水下无人系统学报, xxxx, x(x): x-xx doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0150
引用本文: 刘健, 周广礼, 彭嘉澍, 等. 双壳体水下滑翔机结构原理及水动力性能研究[J]. 水下无人系统学报, xxxx, x(x): x-xx doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0150
LIU Jian, ZHOU Guangli, PENG Jiashu, ZHU Meng, LI GuoQing, YU Zuyao. Research on structural principle and hydrodynamic performance of double-hull underwater glide[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0150
Citation: LIU Jian, ZHOU Guangli, PENG Jiashu, ZHU Meng, LI GuoQing, YU Zuyao. Research on structural principle and hydrodynamic performance of double-hull underwater glide[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0150

双壳体水下滑翔机结构原理及水动力性能研究

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0150
详细信息
    作者简介:

    刘健:刘 健(1996-), 男, 在读硕士, 主要研究方向为仿真计算、结构分析等

    通讯作者:

    余祖耀(1972-), 男, 副教授, 博士, 主要研究方向为液压控制及结构分析

  • 中图分类号: U674.941

Research on structural principle and hydrodynamic performance of double-hull underwater glide

  • 摘要: 混合驱动水下滑翔机虽兼具典型水下滑翔机及传统航行器的优点, 但存在能耗高、不利回收等缺点, 且在快速推进模式下, 滑翔翼的存在不仅增加航行阻力, 降低航行稳定性, 也不利于滑翔机回收布放。针对此, 提出一种双壳体混合驱动水下滑翔机, 其滑翔翼与传统固定水平翼不同之处在于滑翔机可根据实际需求进行收放, 以实现对能源的合理分配, 从而提高水下滑翔机的综合航行性能。此外, 详细介绍了该滑翔机的工作模式、系统组成以及滑翔翼收放原理, 并设计了一种蜗轮蜗杆滑翔翼收放装置, 建立相应的收放机构技术方案, 在此基础上通过数值仿真方法进行了滑翔翼水动力性能分析, 得到了合理的机载配置方案。

     

  • 图  1  双壳体混合驱动水下滑翔机滑翔翼工作示意图

    Figure  1.  Working state diagram of the double-hull underwater glider glide

    图  2  双壳体混合驱动水下滑翔机工作流程示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of the work flow of the double-hull underwater glider

    图  3  双壳体混合驱动水下滑翔机内外壳体连接示意图

    Figure  3.  Diagram of the connection between the inner and outer shells of a double-hull glider

    图  4  双壳体混合驱动水下滑翔机内部模块结构图

    Figure  4.  Dual hull hybrid drive underwater glider internal module structure diagram

    图  5  滑翔翼驱动系统机构运动简图

    Figure  5.  Glider drive system mechanism motion diagram

    图  6  滑翔翼驱动系统控制框图

    Figure  6.  Glider drive system control block diagram

    图  7  计算域边界尺寸设置

    Figure  7.  Calculate domain boundary size Settings

    图  8  双壳体混合驱动水下滑翔机网格划分

    Figure  8.  Double hull underwater glider meshing

    图  9  网格无关性验证

    Figure  9.  Grid independence verification

    图  10  收放翼轴向布置相对位置示意图

    Figure  10.  Schematic diagram of the relative position of the axial arrangement of the retracting wing

    图  11  升阻比随轴向距离变化曲线

    Figure  11.  Lift-drag ratio varies with axial distance

    图  12  收放翼垂向布置相对位置示意图

    Figure  12.  Schematic diagram of relative position of vertical arrangement of retracting wing

    图  13  升阻比和俯仰力矩随垂向距离变化曲线

    Figure  13.  Lift-drag ratio varies with vertical distance

    图  14  后掠角定义示意图

    Figure  14.  Sweep Angle definition diagram

    图  15  升阻比和俯仰力矩随后掠角变化曲线

    Figure  15.  Drag ratio with sweep Angle change curve

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出版历程
  • 收稿日期:  2023-11-28
  • 修回日期:  2024-01-04
  • 录用日期:  2024-01-10
  • 网络出版日期:  2024-01-18

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