赵春城, 郭 佳, 徐渴望, 张 玮

基于AMESim的AUV推进系统建模及仿真验证

赵春城1, 郭 佳1, 徐渴望1, 张 玮2

(1. 中国船舶科学研究中心 深海载人装备国家重点实验室, 江苏 无锡, 214082; 2. 海军研究院, 北京, 100161)

针对自主水下航行器(AUV)推进系统设计早期验证的需求, 提出了推进系统虚拟集成模型仿真验证方法。通过分析AUV推进系统组成和机桨匹配设计原理, 分别建立AUV阻力特性、螺旋桨特性、推进电机和动力电池的AMESim仿真模型, 进而实现推进系统综合虚拟集成, 并以此作为AUV虚拟航行闭环测试环境, 开展AUV快速性、机桨匹配特性、电气参数变化影响规律以及动力电池选型方案的仿真分析。仿真结果验证了推进系统设计方案的匹配性, 可为AUV推进系统设计优化以及部件选型提供参考。

自主水下航行器; 推进系统; 匹配设计; AMESim建模; 虚拟集成

0 引言

为了使自主水下航行器(autonomous undersea vehicle, AUV)保持一定的速度向前航行, AUV推进系统必须产生一个与航行阻力大小相等、方向相反的推力。AUV通常采用螺旋桨推进的方式, 由推进电机驱动螺旋桨旋转产生推力[1]。在AUV外形阻力一定的条件下, 推进系统性能是影响其快速性的决定因素, 同时推进效率对AUV能源大小核算至关重要[2]。

目前, AUV推进系统设计工作多围绕减小外形阻力、优化螺旋桨性能等方向开展。李龙等[3]通过优化AUV的Myring外形曲线、设计高效率螺旋桨和匹配电机选型等方法, 来保证整个推进系统的效率最优。张若初等[4]基于RANS数值计算方法, 实现AUV阻力、螺旋桨敞水特性的预测, 并开展了自航模拟。……