高浩
- 作品数：6 被引量：5H指数：2
- 供职机构：中国科学院更多>>
- 发文基金：中国人民解放军总装备部预研基金更多>>
- 相关领域：交通运输工程兵器科学与技术自动化与计算机技术理学更多>>
- 深海运载器无动力纵倾上浮运动特性研究被引量：2
- 2022年
- 为提高深海无动力运载器上浮响应速度,满足任务载荷出水姿态要求,文中考虑洋流和浮力变化影响,基于四元数法和自主水下航行器空间运动方程,建立了运载器空间运动仿真模型,解决了大纵倾角和垂直上浮姿态求解奇异问题,探究了净浮力、重浮心距离、舵角、初始发射条件及海洋环境扰动对运载器纵倾上浮运动的作用规律。结果表明:基于四元数法的深海运载器空间运动方程,能有效避免运载器大纵倾角或垂直姿态上浮时姿态求解奇异问题;无动力运载器采用大纵倾角和垂直姿态上浮,可实现较大上浮垂向速度,减少其水平面漂移距离;浮力变化扰动和初始发射条件对运载器上浮状态影响较大。相关研究为无动力运载器总体布局以及大纵倾角和垂直上浮运动预报提供了参考。
- 赵志超李天辰谷海涛谷海涛
- 关键词：自主水下航行器四元数法
- 大型深海AUV无动力螺旋下潜运动特性分析被引量：2
- 2022年
- 为了合理地设计大型深海自主水下航行器(autonomous underwater vehicle, AUV),针对其无动力螺旋下潜时的静力配置问题展开研究,重点分析其无动力螺旋下潜运动特性。首先,基于拉格朗日方程推导了大型深海AUV的动力学模型,并利用CFD(computational fluid dynamics,计算流体动力学)软件对其直航试验、斜航试验、悬臂水池试验和平面运动机构试验进行数值模拟,通过最小二乘线性回归法拟合得到了相应的水动力系数;同时通过对比给定推力条件下AUV的直航速度验证了动力学模型的有效性。然后,基于所构建的动力学模型,利用MATLAB/Simulink和S函数建立了大型深海AUV的六自由度运动仿真模型,分析了其净负浮力、重心纵向位移和稳心高度与无动力螺旋下潜稳态参数之间的关系。最后,设计了1∶10的大型深海AUV缩比样机,通过水池试验验证了动力学仿真结果的正确性。结果表明:净负浮力作为大型深海AUV下潜时的主要动力来源,决定了AUV的下潜速度和偏航角速度;净负浮力和重心纵向位移与稳心高度的比值越大,AUV的垂向下潜速度越快,下潜至6 000 m深度的用时越短;由于该AUV的体量较大,其纵倾角主要由重心纵向位移与稳心高度的比值决定,压载质量对重心位置和转动惯量的影响几乎可以忽略。研究结果可为大型深海AUV无动力螺旋下潜时的静力配置提供参考。
- 高伟高伟谷海涛谷海涛谷海涛孟令帅
- 关键词：动力学建模运动仿真
- 无动力运载器倾斜爬升式上浮特性分析被引量：2
- 2020年
- [目的]为保证无动力运载器的上浮参数以及出水姿态满足要求,对无动力运载器倾斜爬升式上浮特性进行分析。[方法]基于STAR-CCM+的重叠网格技术、动态流体相互作用(DFBI)以及流体体积(VOF)波模型,采用CFD数值计算方法,对无动力运载器上浮过程进行动态仿真,研究无动力运载器自身比重、质心与浮心位置、舵角以及释放初速对其倾斜爬升式上浮参数以及出水姿态的影响。[结果]结果表明:当净浮力为运载器排水重量的0.15倍时,运载器纵倾角稳定在45°附近;当净浮力为运载器排水重量的0.10倍时,运载器在倾斜的过程中会经历一个回摆过程;并非净浮力越大,运载器上浮的垂直速度就越快,当净浮力为运载器排水重量的0.20倍时,上浮的垂直速度反而最小。[结论]研究结果可为无动力运载器的总体布局和控制设计以及其他领域应用无动力运载器的可行性分析提供一定参考。
- 张海洋张海洋谷海涛谷海涛林扬冯萌萌
- 关键词：无动力运载器
- 减速翼对深海运载器近水面运动特性影响分析
- 2023年
- 为探究波浪和减速翼共同作用对深海运载器近水面出水和垂荡运动的影响规律,采用数值方法,分析不同减速翼张角和海况等级下运载器近水面运动受到的波浪载荷及其运动响应特性,并提出一种函数拟合的短期波浪力时域建模方法。研究结果表明:减速翼对运载器近水面垂荡运动有显著的抑制作用,减速翼张角越大,运载器实现水面稳定所需的垂荡次数越少,垂荡运动周期越短;低海况下运载器状态参数波动范围逐渐减小,高海况状态参数波动范围先减小后增大,在1 T波周期内垂向速度和纵倾角达到极小值,1 T~2 T波周期内纵倾角逐渐回复到90°;正弦和函数和非线性最小二乘法拟合适用于波浪载荷的短期时域建模。
- 赵志超谷海涛谷海涛林扬高浩
- 关键词：波浪力函数拟合
- 深海AUV无动力垂直下潜运动特性研究
- 2024年
- 深海AUV(自主水下机器人)采用无动力下潜方式能有效节约能源,但是水平或小纵倾角姿态下潜用时较长,水平偏移大。为提高下潜速度,减小下潜偏移距离,对AUV无动力垂直下潜过程进行研究。使用四元数代替欧拉角得到AUV运动方程,并加入洋流和浮力数学模型,通过Simulink仿真模块建立AUV垂直下潜运动仿真方法,解决垂直下潜产生的姿态角解算奇异性问题。通过设置不同仿真工况,得到AUV垂直下潜运动状态量受负浮力、重浮心距离、舵角、初始纵倾角及环境扰动力的作用规律。结果表明,AUV采用垂直下潜方式,可实现较大的下潜速度,同时减小水平偏移距离;洋流扰动是垂直下潜运动产生水平偏移的主要原因;下潜深度6000 m时,浮力变化扰动导致末端下潜速度减小30%,下潜时间增加21%。
- 王宁王宁高浩谷海涛谷海涛
- 关键词：运动仿真四元数
- 基于数值方法的AUV近水面运动特性研究
- 2023年
- 为了明确水面回收AUV过程中其自身运动特性,以数值方法作为主要工具,通过控制变量法分析自由液面对AUV运动的影响。建立AUV的近水面运动方程,通过数值模拟PMM,得到AUV近水面运动方程所需的全部水动力系数。最后,通过基于运动方程和CFD方法的水面直航轨迹交叉对比,对所求得AUV近水面运动方程的准确性进行了验证。结果表明,所求得的AUV近水面运动方程准确性良好,可为AUV水面回收过程中的运动控制提供参考。
- 王旭辉林扬王定前孟令帅孟令帅曹新星高浩
- 关键词：自主式水下机器人运动特性
