温差能水下滑翔机中性壳体与驱动装置研究

摘要

温差能水下滑翔机是一种新型的海洋调查监测装置,依靠吸收海水表层和深层温度差具有的能量来驱动滑翔机前进,同时利用自带电池对控制系统、传感器等供能,具有巡航范围广、在位工作时间长、低成本、易操作和高自治性的特点,能够高效完成多项海洋环境监测和信息收集任务,支持海洋开发利用。本文在温差能水下滑翔机的研究基础上利用碳纤维和钛合金制作滑翔机壳体,以减小海水表层和底层时滑翔机的浮力变化;研究滑翔机内部扰动对滑翔机运行轨迹的影响并进行了航迹优化;引入齿轮泵作为驱动装置备用系统,拓展了温差能水下滑翔机的应用水域范围,主要研究内容与成果如下:
　　1.对耐压壳体进行了分析,得出圆筒状壳体的浮力变化理论计算式,并且利用软件仿真验证关系式。根据此关系式分别对温差能水下滑翔机主壳体和换热器壳体进行研究,选定最优材料,并计算出1000m时壳体相对海面的浮力变化量。
　　2.对驱动装置油液流动引起的内部扰动进行了研究,并针对扰动进行了航迹优化。
　　3.对浮力驱动装置进行了研究,引入高压齿轮泵作为驱动备用系统,分析得出浮力系统中主要元器件的最优位置。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 温差能水下滑翔机的发展状况

1.3 本文研究意义

1.4 本文研究的主要内容

第二章 温差能水下滑翔机中性壳体研究

2.1 引言

2.2 壳体参数设定与壳体材料研究

2.3 工作海域和海水密度变化研究

2.4 圆筒稳定性与变形分析

2.5 主壳体设计

2.6 换热器设计

2.7 碳纤维壳体单元实验

2.8 本章小结

第三章 温差能水下滑翔机内部扰动研究

3.1 引言

3.2 温差能滑翔机俯仰姿态研究

3.3 内部油液流动造成对滑翔机姿态扰动研究

3.4 内部扰动对航迹扰动研究

3.5 航迹优化

3.6 本章小结

第四章 温差能水下滑翔机驱动装置研究

4.1 引言

4.2温差能驱动系统原理分析与改进

4.3 温差能驱动装置元器件布局优化

4.4 沿程压力损失和齿轮泵功率计算

4.5 驱动装置单元实验

4.6 本章小结

第五章 全文总结与工作展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢