摘 要

随着小型海洋航行器AUV在各国之中的重视程度不断的提高，AUV的推进系统已经成为了研究的热点。AUV推进系统分为很多部分，包括外壳体，螺旋桨，发动电机等。由于AUV特殊的工作环境以及工作任务，为维持AUV的高机动性和稳定性，从各个方面来总体介绍AUV推进系统就显得十分必要，而随着研究的深入，影响AUV性能的因素也逐步得到探明。本文总结了推进系统设计的影响因素，并对推进系统的几个部分进行了设计。

本文从三个方面具体论述了其对AUV设计的影响。

第一，首先介绍了机翼对AUV在提供高机动性上所起的重要作用，根据设计上的经济性原则，给出了机翼的参数设计方法并给出了具体参数，然后根据飞机的尾翼结构，类比的介绍机翼尾翼在维持AUV稳定性上所发挥的作用，随后对尾翼的受力进行分析，给出计算公式。

第二，对AUV外壳的设计给出了因素分析，对外壳材料的选择做了介绍，最后主要分析计算AUV整体所受到的阻力并给出经验公式进行计算。

第三，螺旋桨是AUV推进系统的主要组成部分，主要介绍了螺旋桨的一些设计方法，并根据图谱设计法对实验用AUV进行实际参数设计。

关键词：AUV;螺旋桨；导流罩；阻力计算；设计分析

Abstract

With the increasing attention of small ocean AUV in the world, the propulsion system of AUV has become a hot research topic. AUV propulsion system is divided into many parts, including the shell body, propeller, motor, etc.. Due to the special working environment of the AUV and tasks, to maintain the AUV maneuverability and stability, from all aspects to overall introduce AUV propulsion system is very necessary, and with the in-depth study, factors influencing the performance of the AUV has been proven. This paper summarizes the influence factors of the propulsion system design, and the design of several parts of the propulsion system.

In this paper, the influence of the design of AUV on is discussed in detail from three aspects.

Firstly this paper introduces the wing structure of AUV in the provision of high mobility plays an important role, according to the design principle of economy, and gives the parameter design method and gives the specific parameters and according to the aircraft's tail structure, analogy of the wing tail in maintaining the stability of AUV plays a role, then the tail force analysis, calculation formula is presented.

Second, the design of the AUV shell is given the factor analysis, the selection of the shell material is introduced, and finally the main analysis of the overall AUV of the calculation of the resistance and give empirical formula to calculate.

Third, the propeller is the main component of the AUV propulsion system, mainly introduces the propeller design method, and according to the map design method for the experiment using AUV to design the actual parameters.

Key words: AUV; propeller; flow guide cover; calculation of resistance; design and analysis

目 录

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.3 国外的研发状况 3

1.3.1 Spray水下滑翔器 4

1.3.2 Seaglider水下航行器 5

1.4 国内的研发状况 6

1.5 发展方向 8

1.6 水下航行器推进系统的研究现状 9

1.7 本文的研究内容 11

第2章 航行器机翼的设计及受力分析计算 12

2.1 航行器机翼的总体介绍 12

2.2 水平翼的设计 13

2.3 水平翼几何参数设计 14

2.3.1 翼型的平面形状 14

2.3.2 水平翼位置的选择 15

2.3.4 机翼参数设计的分析指标 15

2.3.5 参数设计 15

2.4 带尾翼的AUV稳定性分析 16

2.4.1 引言 16

2.4.2 AUV尾翼的水动力受力分析 17

2.4.3 尾翼的附加质量 18

2.4.4 尾翼速度导数 19

第3章 AUV外壳设计及其阻力分析 20

3.1 AUV外壳体的设计 20

3.1.1 降噪 20

3.1.2 减阻 21

3.1.3 能源 21

3.2 AUV外壳材料的选择 22

3.3 AUV的受力分析计算 23

第4章 螺旋桨及其导流罩的设计及其阻力计算分析 27

4.1 AUV螺旋桨的介绍 27

4.1 螺旋桨的设计方法 28

4.2基于图谱法的螺旋桨设计 28

4.2.1 推进电机的确定 28

4.2.2 螺旋桨的设计 29

4.3 螺旋桨导流罩的设计与计算分析 31

4.3.1 引言 31

4.3.2 螺旋桨导流罩的设计 32

4.4 导流罩的水动力学分析 33

4.4.1 理论基础 34

4.4.2 导流罩对航行阻力的影响 35

第5章 全文总结及工作展望 36

5.1 全文总结 36

5.2 工作展望 36

参考文献 38

致 谢 40

第1章 绪论

1.1 引言

地球是一颗被蓝色所包围的星球，在这充满生命的星球上，海洋拥有大约占地球总表面积的71%，并且其总体积达到了14亿立方公里，其中蕴藏着极其丰富的动物，植物等大量的生物资源和大量的不可估值的矿物资源。海洋是全球生命支持系统的一个最重要组成部分之一，这必将成为一种有助于实现经济社会可持续发展的重要财富。

海洋一直都在人类历史上占有十分重要的地位，可以说在地球资源中，海洋资源占据了最大的比重，不仅如此，在整个大自然资源系统中，也发挥了其他资源所不能取代的作用，而且它在社会、经济以及军事方面的价值也慢慢的凸显出来。在人类的无休止的开发和无节制的开发资源，陆地资源已经渐渐不能够完全满足人类的需求，所以，人类对于海洋资源的需求必将逐渐增大。当然，海洋中所拥有的资源十分丰富，大量的生物资源、油气资源、旅游资源、海洋能源、海水资源、固体矿物资源等等，这些资源必将会在极大程度上改善人们目前资源短缺的现实情况。人们在对海洋资源开采的过程当中，催生出了各种各样的产业，这些新兴产业带动了国家沿海城市的经济发展，并且在某些国家，他们已经把海洋资源的开发作为了其经济支柱产业。

海洋不仅仅是人类生存的广阔的空间，它也成为了国际上政治斗争的重要舞台。当然，海洋政治斗争的关键点，可以毫不夸张的说就是海洋权益。而这些所谓的海洋权益，代表的都是难以估量的巨大利益。对于直接的经济利益，比如说，维护海洋环境、海洋气象预报、维护国家经济权益、充实国家经济和增强国家海洋开发实力等许多方面，海洋监测与探测技术的开发具有重大意义。同时，海洋监测与探测技术对军事战略上也拥有相当重要的意义。