海洋牧場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)裝載平臺(tái)的研究.pdf

1、隨著全球陸地資源日趨緊張和環(huán)境的不斷惡化，加之世界人口的不斷增加，各國(guó)紛紛將經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重心轉(zhuǎn)向海洋，修復(fù)海洋生態(tài)、發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)成為沿海各國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要舉措。而作為一種新型的大型人工漁場(chǎng)，海洋牧場(chǎng)邊發(fā)展邊治理的方式越來(lái)越受到全世界的認(rèn)可和推廣。在發(fā)展海洋牧場(chǎng)的同時(shí)，針對(duì)海洋牧場(chǎng)監(jiān)測(cè)的配套設(shè)備也越來(lái)越得到重視，雖然目前市場(chǎng)上的水下運(yùn)載器種類(lèi)繁多，但這些運(yùn)載器并不適合海洋牧場(chǎng)這種環(huán)境復(fù)雜空間狹小的工況.。
　　本設(shè)計(jì)根據(jù)海洋牧場(chǎng)復(fù)雜海

2、洋環(huán)境的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種針對(duì)性強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)靈活的水下運(yùn)載器，對(duì)傳統(tǒng)的運(yùn)載器的推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，并且分別設(shè)計(jì)了一種新的類(lèi)型的轉(zhuǎn)艏系統(tǒng)和沉浮系統(tǒng)。在分析了國(guó)內(nèi)外典型的運(yùn)載器的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合海洋牧場(chǎng)的復(fù)雜環(huán)境的特點(diǎn)，對(duì)運(yùn)載器推進(jìn)、轉(zhuǎn)艏和沉浮三大系統(tǒng)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使其能夠適應(yīng)環(huán)境復(fù)雜、空間狹小的海洋牧場(chǎng)環(huán)境。
　　首先對(duì)運(yùn)載器進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。針對(duì)海洋牧場(chǎng)海洋動(dòng)植物共存、空間狹小等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種新型的轉(zhuǎn)艏系統(tǒng)，無(wú)需轉(zhuǎn)艏空間實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)艏

3、，把傳統(tǒng)的運(yùn)載器三自由度運(yùn)動(dòng)減少為兩自由度的運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)化了運(yùn)載器的模型；沉浮系統(tǒng)采用活塞式系統(tǒng)，使運(yùn)載器能夠無(wú)動(dòng)力懸浮于水中，同時(shí)能夠降低運(yùn)載器的重心，增加了運(yùn)載器的穩(wěn)定性；并將傳統(tǒng)的雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙螺旋漿推進(jìn)方式改進(jìn)為單電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙螺旋漿推進(jìn)，保證了螺旋槳無(wú)差速推進(jìn)，從而保證運(yùn)載器的直線推進(jìn)。在此基礎(chǔ)上對(duì)運(yùn)載器推進(jìn)和沉浮時(shí)的動(dòng)力和阻力進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算和分析，給出了運(yùn)載器的速度、加速度和位移公式。
　　在分析了運(yùn)載器合外力和力矩作用的前提下

4、，導(dǎo)出了運(yùn)載器的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，并進(jìn)行了相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。結(jié)合本文設(shè)計(jì)的運(yùn)載器的受力分析和空間運(yùn)動(dòng)方程建立了運(yùn)載器推進(jìn)系統(tǒng)和沉浮系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)仿真數(shù)學(xué)模型，導(dǎo)出了運(yùn)載器的傳遞函數(shù)，并在此基礎(chǔ)上求出了運(yùn)載器的閉環(huán)傳遞函數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的Simulink仿真圖進(jìn)行了仿真，得出了有效的PID控制參數(shù)來(lái)驗(yàn)證該運(yùn)載器的可行性。
　　對(duì)運(yùn)載器在水下的基本運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了FLUENT流體分析，得到了運(yùn)載器運(yùn)動(dòng)的壓力云圖、速