| 研究生: |
江品萱 Chiang, Pin-hsuan |
|---|---|
| 論文名稱: |
自主型水下載具模組化規劃與流體動力之模擬測試 Planning of Modular Platform for Autonomous Underwater Vehicle and Hydrodynamic Simulation Tests |
| 指導教授: |
林忠宏
Lin, Chung-Hung |
| 學位類別: |
碩士 Master |
| 系所名稱: |
工學院 - 系統及船舶機電工程學系 Department of Systems and Naval Mechatronic Engineering |
| 論文出版年: | 2009 |
| 畢業學年度: | 97 |
| 語文別: | 中文 |
| 論文頁數: | 92 |
| 中文關鍵詞: | 模擬 、模組化 、水下載具 |
| 外文關鍵詞: | Underwater Vehicle, Modular, Simulation |
| 相關次數: | 點閱:90 下載:3 |
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本論文的目的為利用模組化攜帶方便、擴充容易、維修或替換便捷之概念,設計一模組化小型水下載具。規畫上整體載具總共分為七個艙,分別為艏艙、前側推艙、前浮力艙、主控艙、後浮力艙、後側推艙、和艉艙。艏艙為一半球形整流罩;控制系統位於主控艙,控制載具所有功能的運作;前後浮力艙則是參考了眾多關於浮力引擎之文獻,所設計出符合本研究之浮力引擎,此浮力引擎在載具前後各有一組,可控制載具之縱搖(Pitch)和起伏(Heave)運動;在前、後側推艙中則各有一組側向推進螺槳,控制載具之橫擺(Yaw)和橫移(Sway)運動;艉艙則有另一組推進螺槳,負責載具之縱移(Surge)運動。
在設計方面,為了避免影響到無線通訊設備的正常運作,採用壓克力圓筒作為載具之壓力殼,並且設計兩組旋入式的艙間接頭進行各艙區的連接與艙間的水密。為了能夠調整載具之配重與浮力,本文分析了載具各艙段之設備配置,浮力不足則利用浮材將載具維持在中性浮體的狀態。
本載具安裝一可拆卸式之滑翔翼板,藉由翼板本身外型設計提供的向上升力,使載具在航行過程中,可減緩下沉的速度並往前滑行。以CFD技術模擬水下載具之流體動力,並應用計算流體力學套裝軟體FLUENT進行三維的分析模擬,了解水下載具在各種不同攻角下升力、阻力和速度的關係,並與實驗數據加以比對驗證,求得載具控制之最佳參數,比較結果顯示本數值模擬的可信度,可做為未來設計方向的參考與外型性能預估。
The purpose of this thesis is to design a small Autonomous Underwater Vehicle platform composed of modular section. The advantages of the AUV are easy to carry, easy to repair or upgrade. The overall plan is divided into seven sections, bow section, bow and stern side thruster, bow and stern buoyancy engine, main control section, and stern section.
The bow section is a fairing hemispherical dome. The control system located in the main section control all the functions of the AUV. There are two sets of the buoyancy engine, one is at the bow, and the other is at the stern. They control the AUV's pitch and heave movement. The bow and stern side thruster control AUV’s yaw and sway movement, and the thruster in the stern section is responsible for the surge.
In terms of design, in order to avoid affecting wireless network with the normal operation of communications equipment, the use of acrylic cylinder as the carrier shell. And design two of spin-in module for the connection and watertight with the other section.
In order to adjust the AUV's payload, this article contains an analysis of each module of the device configuration. Use the flotation material to maintain the AUV a floating body in a neutral state.
The AUV has a removable glider foil to provide lift upward, so that AUV in the navigation process can slow down the speed of sinking and sliding forward.
CFD simulation of AUV in the fluid dynamics and application of computational fluid dynamics software package FLUENT simulation of three-dimensional analysis to figure out the AUV in a variety of angle of attack, the relationship between resistance, lift and speed, and verified with the experimental data, set out to achieve with the best control parameters.
The results of this comparison showed that the credibility of the numerical simulation. It can be used as a reference for future design direction of performance and appearance forecast.
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