基于模态分析的水下航行器尾舵结构优化
2021-09-09王志斌黄凯伦王志伟高志鹏刘祉繁侯景嵘
天津城建大学学报 2021年4期
王志斌,赵 坚,宁 凡,刘 聪,黄凯伦,王志伟,高志鹏,刘祉繁,侯景嵘
(天津城建大学 控制与机械工程学院,天津300384)
水下航行器是海洋中一种用于科学考察、环境监测和资源勘探的重要工具,控制其运行姿态的主要机构有尾舵和螺旋桨联合控制两种,其中尾舵控制具有成本低廉,操作简单且稳定性高等优点,因此多用作水下航行器的姿态控制机构.水下航行器尾舵由于发动机旋转零部件的动不平衡特性以及水下的波浪涌动等,其本身容易产生振动,并直接影响水下航行器的运行姿态.国外学者已经对水下航行器进行了大量的研究分析,Hwang,Arom等学者考虑水下航行器的推进器系统产生的振动会从船尾传递到船首,其所传递的振动会影响水下航行器搭载的声呐系统的性能,因此对某小型水下航行器在空气中的振动特性进行了试验研究,得出了较为准确的试验结果[1];韩国的Min-Sang Seong等学者利用有限元技术对水下航行器结构进行动力学建模,研究航行器结构的模态特性,将模态分析的数值结果与试验模态结果进行比较,对水下智能航行器结构的振动控制性能进行了评价[2];目前国内一些高校的学者也已经对水下航行器进行了许多研究,海军工程大学曲铎采用CFD-LES理论、Light hill声学模拟理论和振动声学理论对梯形舵翼在不同舵角下的流场和声场进行了数值模拟并分析了水动力激励下流体噪声的特性[3];大连理工大学的白瑜光等学……
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