浅水域探测型无人水下航行器海洋动能发电装置特性研究

摘要

为了解决浅水域探测型无人水下航行器探测模块长时连续工作时对能源的需求,设计了基于海洋动能的晃动发电装置,根据拉格朗日方程建立了航行器与晃动摆耦合的运动方程,最后根据简化的运动方程,采用龙格库塔方法求解并分析了影响晃动发电性能的因素,研究了不同海况下航行器运动幅度、周期、摆长、质量、转动惯量等参数以及不同运动耦合对发电性能的影响.在2级海况下,最佳电机阻尼系数为5.4 N·m·s/rad,3种激励运动耦合时发电装置平均功率能够达到0.5W.研究分析表明,提出的基于海洋动能发电装置模型是合理可行的,在一般海况下,能够满足探测模块的能源需求,同时发现运动幅度、周期、摆长、质量以及耦合横摇运动对发电性能影响较大,转动惯量以及耦合垂荡运动对其影响较小.研究结果为后期晃动发电机的研制、工程试验及优化,提供了一定的理论基础与借鉴.