波浪能驅(qū)動的機(jī)動浮標(biāo)的動態(tài)分析與設(shè)計(jì)

【摘要】：在各類立體海洋觀測系統(tǒng)中，浮標(biāo)系統(tǒng)是重要的海洋環(huán)境觀測裝備，具有在惡劣的海洋環(huán)境下，長時(shí)間全天候、連續(xù)、自動地對海洋氣象、水文環(huán)境進(jìn)行觀測等優(yōu)點(diǎn)，是海洋觀測岸基站、調(diào)查船和調(diào)查飛機(jī)在空間和時(shí)間上的拓展，具有其他調(diào)查方法無法替代的優(yōu)點(diǎn)，在海洋觀測中發(fā)揮著巨大的作用。但是浮標(biāo)布放之后只能在固定站位開展觀測，得到站位附近的海洋觀測要素，重新定位布放需要船只、人員大量消耗。建立自主控制的移動海洋監(jiān)測平臺是海洋學(xué)家深入研究海洋環(huán)境的迫切需求，最近國外研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者提出了機(jī)動海洋浮標(biāo)的概念。世界上先進(jìn)的海洋國家都十分重視海洋自動監(jiān)測技術(shù)的研究和自動監(jiān)測平臺的應(yīng)用，國內(nèi)外現(xiàn)有的海上移動平臺包括ROV、AUV以及其他特殊海上平臺。 本文參考現(xiàn)存的AUV、ROV及海洋移動平臺的推進(jìn)方式和波浪能利用裝置，分析波浪中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動隨海水深度衰減的規(guī)律，依據(jù)波浪的運(yùn)動理論設(shè)計(jì)波浪能轉(zhuǎn)換裝置和波浪能推進(jìn)機(jī)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)的波浪能推進(jìn)機(jī)構(gòu)，建立推進(jìn)裝置的運(yùn)動學(xué)模型，并對其推進(jìn)原理和推進(jìn)效率進(jìn)行水動力分析。根據(jù)波浪能推進(jìn)機(jī)構(gòu)的原理設(shè)計(jì)波浪能推進(jìn)系統(tǒng)，制作機(jī)動浮標(biāo)樣機(jī)并設(shè)計(jì)樣機(jī)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對樣機(jī)的無線遠(yuǎn)程控制和樣機(jī)上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的反饋。根據(jù)波浪能水翼推進(jìn)機(jī)構(gòu)原理設(shè)計(jì)相應(yīng)的試驗(yàn)裝置，進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)測試水翼旋轉(zhuǎn)極限角度對機(jī)構(gòu)推進(jìn)效果的影響，找到最優(yōu)翼片旋轉(zhuǎn)極限角度。針對制作的機(jī)動浮標(biāo)樣機(jī)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的海上試驗(yàn)，驗(yàn)證波浪能驅(qū)動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動效果。 【關(guān)鍵詞】：波浪能 機(jī)動浮標(biāo) 水翼推進(jìn) 動力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P715.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1．緒論9-16
• 1.1 引言9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容15-16
• 2. 波浪能推進(jìn)裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)16-27
• 2.1 波浪能16-17
• 2.2 波浪能轉(zhuǎn)換17-21
• 2.2.1 波浪能-動能轉(zhuǎn)換18-19
• 2.2.2 波浪能-勢能轉(zhuǎn)換19-20
• 2.2.3 波浪能-其他介質(zhì)能轉(zhuǎn)換20-21
• 2.3 波浪能推進(jìn)機(jī)構(gòu)原理21-25
• 2.3.1 波浪運(yùn)動規(guī)律21-22
• 2.3.2 水翼推進(jìn)22-24
• 2.3.3 波浪能推進(jìn)機(jī)構(gòu)原理24-25
• 2.4 波浪能推進(jìn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)25-27
• 3. 波浪能推進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué)模型27-38
• 3.1 建立運(yùn)動學(xué)模型的意義27
• 3.2 運(yùn)動學(xué)分析27-31
• 3.2.1 坐標(biāo)系設(shè)定27-28
• 3.2.2 剛體運(yùn)動28-29
• 3.2.3 坐標(biāo)變換29-31
• 3.3 動力學(xué)分析31-38
• 3.3.1 標(biāo)準(zhǔn)六自由度模型31-32
• 3.3.2 波浪能利用系統(tǒng)動力學(xué)分析32
• 3.3.3 慣性力矩32-33
• 3.3.4 科氏力和向心力矩陣33-34
• 3.3.5 阻尼矩陣34-35
• 3.3.6 重力和重力矩矢量35-36
• 3.3.7 控制向量36
• 3.3.8 水下推進(jìn)裝置模型36-37
• 3.3.9 簡化模型37-38
• 4. 推進(jìn)裝置翼片轉(zhuǎn)角分析38-43
• 4.1 建立簡化模型38-39
• 4.2 翼片轉(zhuǎn)角分析39-43
• 5．波浪能驅(qū)動機(jī)構(gòu)試驗(yàn)43-55
• 5.1 實(shí)驗(yàn)室水池試驗(yàn)43-51
• 5.1.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)制作43-44
• 5.1.2 試驗(yàn)布置44-45
• 5.1.3 模擬試驗(yàn)45-49
• 5.1.4 數(shù)據(jù)處理49-51
• 5.2 近海實(shí)體試驗(yàn)51-55
• 5.2.1 實(shí)體模型設(shè)計(jì)與制作51-54
• 5.2.2 近海試驗(yàn)54-55
• 6. 結(jié)論與展望55-57
• 6.1 本文總結(jié)55
• 6.2 工作展望55-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 致謝60-61
• 個(gè)人簡歷61
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果61-62

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開發(fā)利用新能源的新途徑    施緯

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