微型觀光潛艇十字舵系統(tǒng)研究.pdf

1、微型觀光潛艇是一種可將2-3名游客載入水下進行旅游觀光的載人潛器。十字舵系統(tǒng)的機動操縱性和可靠性直接關系到潛艇的運動性能。本文根據(jù)十字舵系統(tǒng)需實現(xiàn)的功能及基本要求,對微型觀光潛艇十字舵系統(tǒng)的舵裝置及其應急傳動系統(tǒng)進行了研究。
　　 十字舵系統(tǒng)包括方向舵系統(tǒng)和升降舵系統(tǒng),其主要功能是控制微型觀光潛艇在水平面和垂直面的回轉(zhuǎn)運動。十字舵系統(tǒng)的研究主要包括以下內(nèi)容:
　　 首先,在現(xiàn)代潛艇和船舶常用的舵系統(tǒng)結構的基礎上設計出其在

2、潛艇內(nèi)部的布局方案,并設計了十字舵舵裝置和應急傳動系統(tǒng)的結構方案。在選定舵型后,運用計算流體力學對舵葉水動力特性進行數(shù)值模擬,通過NACA0021翼型舵水動力系數(shù)的計算值和試驗值對比驗證了計算模型的正確性,并運用相似的計算模型求得了十字舵舵葉水動力系數(shù)的變化趨勢。通過對比正航與倒航時的舵桿扭矩驗證了倒航航速的合理性。其次,根據(jù)求得的方向舵和升降舵舵葉水動力系數(shù)值進行舵裝置和應急傳動系統(tǒng)結構設計。應用MATLAB對離散的水動力載荷和舵葉攻

3、角進行高階函數(shù)擬合,并將函數(shù)作為ADAMS動力學仿真的輸入端,在設定各運動副的摩擦及接觸參數(shù)后,通過仿真計算求得舵柄與活塞桿柱銷間的接觸力及電機承受負載轉(zhuǎn)矩的峰值,驗證了應急傳動系統(tǒng)電機選擇的合理性。
　　 最后,按最大動載荷對十字舵舵裝置關鍵部件進行了有限元分析,得到了關鍵部件的應力及變形狀況,驗證了舵裝置結構強度、剛度的安全性。同時以連桿和舵柄的體積作為優(yōu)化目標,應用Hyperworks中的Optistruct模塊對連桿及舵