UUV水下自主回收技術

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 UUV水下回收的意義 1
1.2 UUV回收的分類及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與進展 2
1.2.1 水面艦船回收 2
1.2.2 水下基站回收 3
1.2.3 水下潛器回收 4
1.3 UUV水下自主回收技術的發(fā)展趨勢 8
1.3.1 流體干擾計算技術 9
1.3.2 操縱性能及控制技術 10
1.3.3 水下精確對接導航定位問題 10
參考文獻 11
第2章 基于CFD技術的UUV回收過程流體動力計算 14
2.1 CFD理論模型 14
2.1.1 RANS控制方程 15
2.1.2 湍流模型 16
2.1.3 壁面函數(shù) 18
2.1.4 數(shù)值方法 20
2.2 潛艇擾流對UUV流體動力的干擾 22
2.2.1 計算模型建立及網(wǎng)格劃分 22
2.2.2 干擾計算 25
2.3 UUV平行于潛艇縱軸線運動時的流體動力干擾 53
2.3.1 CFD網(wǎng)格生成 53
2.3.2 不同相對速度對流體動力的影響 54
2.3.3 不同間距對流體動力的影響 56
2.4 UUV垂直于潛艇縱軸線運動時的仿真 58
2.4.1 CFD網(wǎng)格生成 58
2.4.2 不同相對速度對流體動力的影響 59
2.4.3 UUV橫向靠近潛艇運動時其流體動力的變化 64
2.4.4 UUV橫向遠離潛艇運動時其流體動力的變化 67
2.5 基于二維模型的UUV在極限流域運動的流場分析 72
2.5.1 計算模型建立及網(wǎng)格生成 72
2.5.2 流場特性與計算分析 73
2.6 基于三維模型的UUV在極限流域運動的流場分析 81
2.6.1 計算模型建立及網(wǎng)格生成 81
2.6.2 流場特性與計算分析 82
參考文獻 88
第3章 基于勢流理論的UUV回收過程附加質量計算 90
3.1 勢流理論模型 90
3.1.1 數(shù)學模型 90
3.1.2 面元法 91
3.2 面元法求解附加質量 94
3.2.1 附加質量導出 94
3.2.2 附加質量基本性質 96
3.2.3 數(shù)值方法 97
3.3 無界流域中UUV附加質量計算 98
3.3.1 單個球體和橢球體附加質量計算 98
3.3.2 UUV附加質量計算 103
3.4 有界流域對UUV附加質量的干擾 106
3.4.1 平壁面對球體附加質量的干擾 106
3.4.2 平壁面對UUV附加質量的干擾 109
3.4.3 圓柱壁面對UUV附加質量的干擾 114
參考文獻 118
第4章 UUV回收運動與操縱性 120
4.1 UUV空間運動數(shù)學模型 120
4.1.1 坐標系與坐標轉換矩陣 120
4.1.2 運動學方程 122
4.1.3 動力學方程 124
4.1.4 流體動力 128
4.1.5 六自由度運動模型 133
4.2 流體動力干擾下UUV操縱性分析 133
4.2.1 流體動力干擾下UUV縱向操縱性分析 133
4.2.2 流體動力干擾下UUV側向-橫滾操縱性分析 144
4.3 UUV靠近對接裝置運動仿真 161
4.4 UUV進出管安全性分析 162
4.4.1 安全性分析建模 163
4.4.2 求解過程 168
4.4.3 仿真結果分析 169
參考文獻 174
第5章 UUV水下回收導引技術 176
5.1 導引方法 176
5.1.1 尾追法 177
5.1.2 固定提前角法 180
5.1.3 平行接近法 183
5.1.4 比例導引法 184
5.1.5 逐次變提前角導引法 187
5.1.6 *優(yōu)導引法 188
5.2 回收導引過程規(guī)劃 191
5.2.1 導引策略分析 191
5.2.2 初始陣位分析 193
5.2.3 回收導引仿真的實現(xiàn) 195
5.3 回收導引過程仿真 196
5.3.1 單一導引法回收導引過程仿真 196
5.3.2 組合導引法回收導引過程仿真 206
參考文獻 213
第6章 UUV水下回收控制技術 214
6.1 基于聲學定位系統(tǒng)的UUV水下回收控制技術 214
6.1.1 基于USBL系統(tǒng)的回塢定位 214
6.1.2 基于偶極勢場的回塢導引與控制 218
6.1.3 自適應非奇異終端滑模跟蹤控制 223
6.1.4 仿真分析 227
6.2 基于光學的UUV水下回收控制技術 238
6.2.1 基于光學的水下航行器相對位姿和目標速度估計 238
6.2.2 基于位姿估計的欠驅動UUV光學伺服控制 248
6.2.3 基于位姿估計的欠驅動UUV光學伺服控制仿真與分析 257
參考文獻 262
第7章 波浪對UUV水下回收的影響 263
7.1 波浪概述 263
7.1.1 波浪 263
7.1.2 波浪理論 263
7.1.3 風力、海浪等級表 264
7.2 基于勢流理論的波浪力計算 265
7.2.1 海浪線性自由面條件 265
7.2.2 線性波理論 266
7.2.3 隨機波理論 270
7.2.4 運動物體的波浪擾動力一般計算模型 275
7.2.5 運動物體在規(guī)則波中線性響應的定解條件 276
7.2.6 UUV波浪擾動力數(shù)學模型 280
7.3 基于N-S方程的波浪力計算 283
7.3.1 海浪數(shù)學模型的建立 284
7.3.2 三維區(qū)域的波浪模擬 287
參考文獻 298
第8章 UUV水下回收流體動力測試實驗 299
8.1 流體動力測試裝置設計要求 299
8.1.1 流體動力測試裝置的總體要求 299
8.1.2 流體動力測試裝置總體設計方案 299
8.2 流體動力測試裝置模型設計 300
8.2.1 UUV模型及回收管模型設計 300
8.2.2 力學傳感器的選擇及靜校 301
8.2.3 流體動力測試系統(tǒng)裝置設計 306
8.3 水下回收流體動力測試裝置水池實驗 309
8.3.1 實驗目的 309
8.3.2 實驗設備 309
8.3.3 實驗原理 310
8.3.4 實驗流程 312
參考文獻 313
彩圖