论文部分内容阅读
水下航行器的推进系统有热动力装置和电动力两大类。与热动力推进系统相比,电动力推进系统优势明显。在电动力的基础上,出现了集成电机推进器,减小了推进器的体积。水下航行器推进方式主要有三种,对转桨、导管桨以及喷水推进器。喷水推进方式具有效率高,抗空泡能力强、操纵性和动力定位性能好、工作平稳噪声低的优点。集成电机泵喷推进器把两者的优点结合起来,是一种新型的水下航行器推进方式。集成电机泵喷推进器已经有了一定的研究基础,大部分主要研究其在鱼雷以及潜艇上的运用,一般情况下研究的是大功率的推进器。水下机器人常用的推进方式有:电机推进器、液压推进器、喷水推进器、仿生推进器等。采用螺旋桨推进的电机推进器有体积大、易空泡等缺点,仿生推进器具有成本高等缺点。本文将针对集成电机泵喷推进器应用于水下机器人进行研究,即设计小功率的集成电机泵喷推进器推进水下机器人,以减小机器人的推进装置的体积,提高可操纵度,提高航速,降低噪声。本文首先讨论水下航行器阻力计算方法,绘出超小型ROV阻力曲线;在研究传统喷水推进功率匹配的基础上对集成电机泵喷推进器和水下机器人进行功率匹配方法进行研究,并以ROV为例,计算给出匹配点的参数。其次,本文对整个小型的集成电机泵喷推进器的机械部分和电气部分设计方法进行研究,根据计算得到的匹配的参数,以ROV为被推进航行体,设计集成电机泵喷推进器,其中利用轴流泵设计理论中的升力法设计推进叶轮,利用流线法设计导叶,利用解析法对集成电机泵喷推进器的电气部分进行设计,在机械结构上尽力配合推进器叶轮、导叶以及电机定子的原则和前提下,设计推进器其他机械部件,完成整个推进器的设计。再次,本文对推进器的三维建模方法进行了研究,针对叶轮和导叶型值点分散,建模工作量大的情况,研究叶轮机械投影建模的方法以减小建模的工作量,最终建立整个集成电机泵喷推进器三维模型。最后,对文章中已设计好的推进器利用CFD的方法进行数值模拟,得出推进器推进泵的扬程特性,效率特性以及功率特性曲线,并对推进器内的压力和速度场进行分析,数值模拟结果与设计推进器的预期相符。