水翼法推进的仿生AUV研制及实验

为丰富水下推进方式,进行了海龟水翼法推进技术仿生及实验研究。基于生物原型运动机理和本构特性分析,研制了仿水翼运动机构、仿蹼翼运动机构和仿生水翼法推进AUV,并进行了仿生AUV水池转首性能测试实验等,验证了运动参数变化对AUV所受纵向力分量和平面转首力矩的影响。实验结果表明,水翼拍旋角速度ω1对于AUV转首速度的影响呈降加速度正比趋势;AUV样机双翼反向差动转首因增加了涡漩阻力,比单肢转首运动的效率提高约60%等,这些为仿生AUV运动控制策略研究提供依据。

仿生水翼推进系统研制与实验研究

为探讨水下非螺旋桨推进方式,进行了海龟水翼法推进仿生技术研究.研制了"Leonardo"号仿生水翼推进系统,包括推进执行系统、控制与感知系统和通讯与能源系统等,并进行仿生水翼推进系统直航和原地转艏运动的变参数测试实验,验证了数值模拟试验中水翼运动水动力对于系统运动的影响.实验结果表明,水翼拍旋角速度对于系统的直航速度呈降加速度正比影响;位旋幅值对于系统运行的速度稳定性有一定影响,并能对系统直航速度和加速度产生先增后抑的作用;蹼翼偏置角度对于系统转艏速度的影响呈余弦波形式分布等.这些仿水翼法推进水动力性能的研究为仿生水翼推进系统运动控制策略研究提供了依据.

海龟柔性前肢仿生推进研究

为探讨水翼法推进方式,进行了海龟柔性前肢仿生技术研究.基于水翼法运动解析,研究了海龟柔性水翼的弦向形变特征、反卡门涡街脱泻及斯特劳哈尔数等,推算出水翼尾涡脱泻的斯特劳哈尔数位于0.2～0.45之间,雷诺数位于3×10~2～3×10~4之间;根据海龟水翼粘弹本构特性,研制了半骼式仿生柔性水翼,并对其进行柔性形变和组织模态分析.通过水下仿生实验平台进行了半骼式柔性水翼和全骼式刚性水翼推进的直航、转艏性能对比实验,实验结果显示,虽然柔性水翼只有在较高ω_1值拍动时的推进效率才高于刚性水翼,但其速度增长率却始终高于刚性水翼;并且随着ω_1值的增长,柔性水翼对于样机速度减振方面的作用一直存在且越来越明显.实验研究结果为柔性水翼操纵与控制研究提供了技术基础.