水下自主航行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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分類號(hào) 密級(jí) UDC 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)水下自主航行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完整設(shè)計(jì)圖紙，源代碼，程序代碼，畢業(yè)論文，外文翻譯，任務(wù)書，開題報(bào)告，答辯 PPT,需要請(qǐng)聯(lián)系QQ68661508學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 院、系、中心 工程學(xué)院機(jī)電系 專業(yè)年級(jí) 2011 級(jí)機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)論文答辯日期 2015 年 6 月 4 日 中 國(guó) 海 洋 大 學(xué)水下自主航行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成日期： 指導(dǎo)教師簽字： 答辯小組成員簽字： I摘 要海洋是人類尚未完全開發(fā)的巨大寶庫(kù)，有效的利用海洋及湖泊的資源對(duì)于人類的生存和發(fā)展至關(guān)重要。水下機(jī)器人在水下資源的開發(fā)與探查、民用方面搜救與科研、軍事偵察與對(duì)抗等方面都是非常重要的組成部分。水下機(jī)器人由于其獨(dú)特的水下環(huán)境適應(yīng)性、相較于人工的方便性等優(yōu)勢(shì)，目前已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)的熱門研究領(lǐng)域。本文根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，設(shè)定水下自主航行器的技術(shù)指標(biāo)，針對(duì)水下自主航行器分層設(shè)計(jì)，主要進(jìn)行水下自主航行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，水下自主航行器的耐壓殼體設(shè)計(jì)，其中包括耐壓殼體的材料選用、計(jì)算校核、密封設(shè)計(jì)以及觀察窗的設(shè)計(jì)；水下自主航行器推進(jìn)裝置與舵的設(shè)計(jì)，其中包括推進(jìn)器排列設(shè)計(jì)、推進(jìn)器的選用、系統(tǒng)與舵的設(shè)計(jì)、密封設(shè)計(jì)；水下自主航行器的防腐蝕設(shè)計(jì)。對(duì)于水下自主航行器具體的設(shè)計(jì)從分層設(shè)計(jì)入手，由上至下進(jìn)行設(shè)計(jì)，分別采用具體設(shè)計(jì)、概念設(shè)計(jì)、預(yù)留空間等設(shè)計(jì)方法。初步設(shè)計(jì)的具體方法為：判別設(shè)計(jì)要求之后，結(jié)合前人所做的數(shù)據(jù)分析，從多種設(shè)計(jì)方案中選用最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行進(jìn)一步的研究，隨后選用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行初步的校核，完成初步的設(shè)計(jì)。為了更好的研究 AUV 的水下性能，本文選用 solidworks 的SimulationXpress 功能對(duì) AUV 進(jìn)行靜態(tài)分析，主要對(duì)于 AUV 的耐壓殼體、舵進(jìn)行校核，就壓力、變形以及安全系數(shù)三個(gè)大體方面進(jìn)行分析。通過對(duì)于耐壓殼體、舵整體施加壓力，劃分網(wǎng)格，進(jìn)行靜態(tài)分析。對(duì)設(shè)計(jì)完成的 AUV 進(jìn)行基于 Ansys Workbench 三維動(dòng)態(tài)分析，模擬 AUV附近流場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)，劃分網(wǎng)格、設(shè)定邊界條件，分析得到結(jié)果，將分析得到的結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算值相比較，綜合考慮速度與壓力等因素，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的安全可行性。設(shè)計(jì)合理則采用，反之修改設(shè)計(jì)，最終完成 AUV 的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。關(guān)鍵詞：自主水下航行器；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；有限元分析；仿真模擬IIAbstractThe ocean is a huge untapped treasure trove of humanity, including many freshwater lakes deep water, efficient use of resources of the ocean and lakes for human survival and development is essential. Underwater robots in development and exploration, the civilian aspects of search and rescue and scientific research, the military reconnaissance and underwater resources and other confrontation is very important part, because of its unique underwater robots underwater environmental adaptability, compared to artificial convenience and other advantages, has become a hot research field in today's society.According to the design plan, setting AUV technical indicators, the AUV hierarchical design, mainly for AUV structural design, some involved are AUV withstand voltage housing design, including pressure hull material selection, calculation check, seal design and the design of the observation window; AUV propulsion device and rudder design, including the choice of propeller arrangement design, propulsion, system and rudder design, seal design; corrosion design the autonomous underwater navigation.For AUV specific design layered design from the start, top-down design, respectively specific design, concept design, space for other design methods. Specific methods for the preliminary design: After determining the design requirements, combined with previous data analysis done, the choice of the optimal design for further research from a variety of designs, and then make a preliminary selection of empirical formulas check, complete the preliminary design.In order to better study AUV underwater performance, paper selects the SimulationXpress function solidworks AUV static analysis, mainly for AUV's pressure hull, rudder be checked, conducted on pressure, deformation and safety factor of three in general terms analysis. Through the pressure hull, the overall pressure on the rudder, mesh, static analysis.AUV completed the design based Ansys Workbench three-dimensional dynamic analysis, simulation of flow field around AUV motion, mesh, set the boundary IIIconditions, analyze the results obtained, will analyze the results of the empirical formula calculated values obtained are compared, considering speed and pressure and other factors, to verify the feasibility of the design safety. Rational design is used, otherwise modify the design, the final completion of the overall structure of AUV design.Keywords: Autonomous Underwater Vehicle; structural design; FiniteElement Analysis; simulationIVV目錄1 緒論 11.1 研究背景及意義 11.2 水下機(jī)器人概述 21.2.1 水下機(jī)器人分類及特征 21.2.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 21.3 課題主要內(nèi)容 .51.3.1 研究目的 51.3.2 研究?jī)?nèi)容 51.3.3 擬解決的關(guān)鍵問題 .51.3.4 研究方法 62 AUV 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .72.1 AUV 設(shè)計(jì)參數(shù)及分層設(shè)計(jì) .72.1.1 AUV 設(shè)計(jì)參數(shù) .72.1.2 AUV 分層設(shè)計(jì) .82.2 AUV 耐壓殼的設(shè)計(jì) .82.2.1 耐壓殼的整體形狀設(shè)計(jì) 82.2.2 耐壓殼體內(nèi)部空間劃分設(shè)計(jì) 92.2.3 耐壓殼體的材料 102.2.4 耐壓殼體的計(jì)算 102.2.5 耐壓殼體的密封 112.3 觀察窗的設(shè)計(jì) 122.4 本章小結(jié) 133 AUV 分層系統(tǒng)設(shè)計(jì) .143.1 AUV 推進(jìn)裝置與舵 .143.1.1 推進(jìn)器的排列設(shè)計(jì) 143.1.2 推進(jìn)器的選用 15VI3.1.3 推進(jìn)系統(tǒng)與舵的設(shè)計(jì) 163.1.4 AUV 推進(jìn)系統(tǒng)與舵的密封設(shè)計(jì) .173.2 能源系統(tǒng)設(shè)計(jì) 183.3 AUV 防腐蝕 .193.4 本章小結(jié) 194 關(guān)鍵部分校核與分析 214.1 關(guān)鍵部位的校核 214.1.1 電機(jī)與舵機(jī)連接軸的校核 214.1.2 穩(wěn)心的校核 224.2 基于 solidworks 的靜態(tài)分析 224.2.1 電機(jī)與舵機(jī)連接軸的分析 .224.2.2 AUV 耐壓殼主體分析 .264.2.3 AUV 舵的分析 .294.3 基于 Ansys Workbench 的 AUV 動(dòng)態(tài)分析 .324.3.1 網(wǎng)格劃分 324.3.2 邊界條件的設(shè)定 334.3.3 分析結(jié)果 334.4 本章小結(jié) 36全文展望與總結(jié) 37參考文獻(xiàn) 39致謝 411 緒論11 緒論1.1 研究背景及意義從人類賴以生存的資源出發(fā)，世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增加導(dǎo)致人類對(duì)于資源的需求與日俱增，而海洋覆蓋了地球約百分之 71 的面積。海洋蘊(yùn)含著豐富的資源，是一片尚未完全開發(fā)的寶地，世界各國(guó)對(duì)于海洋資源的爭(zhēng)奪與開發(fā)已經(jīng)愈演愈烈，而開發(fā)海洋需要各種海洋設(shè)備的支撐。海洋具有豐富的資源，海洋生物可以食用、藥用、科研、娛樂觀賞與提取生物能等；海洋潮汐、溫差等物理資源可以用于發(fā)電；海洋中的化學(xué)資源，例如海水中的淡水、痕量元素（金、鈾、氘、溴、碘、鎂、鉀等） 、化合物（食鹽、芒硝、石膏、重水、鹵水等）等；海洋中的礦物資源（錳核、石油、天然氣、礦砂、底砂等） ；以及海洋的空間資源等 [1]。海洋的競(jìng)爭(zhēng)是新一輪的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，開發(fā)海洋需要高技術(shù)手段，對(duì)于海洋的開發(fā)與保護(hù)是維護(hù)可持續(xù)發(fā)展與國(guó)家安全的必然要求。由于人的潛水深度有限，水下機(jī)器人成為代替人類進(jìn)行水下的作業(yè)的重要工具，目前開發(fā)海洋的工作離不開水下機(jī)器人的發(fā)展。從民用方面出發(fā)，水下機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展為安全搜救、管道檢查、科研教學(xué)、水下娛樂、能源產(chǎn)業(yè)、考古、漁業(yè)等方面提供了科技的支持，使得安全檢測(cè)工作、水下拆裝工作、走私物品檢測(cè)、水下目標(biāo)觀察、水下證據(jù)搜尋、海底打撈、海洋考察、水下考古、深水網(wǎng)箱漁業(yè)養(yǎng)殖等工作能夠順利展開。從軍事方面出發(fā)，21 世紀(jì)的海上力量離不開水下機(jī)器人的發(fā)展，在 9 個(gè)重點(diǎn)的方面：情報(bào)/監(jiān)視/偵察（ISR） 、水雷對(duì)抗（MCM ） 、反潛戰(zhàn)（ASW ） 、檢測(cè)/識(shí)別（ID ） 、海洋學(xué)、通信/導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（CN3） 、有效載荷發(fā)送、信息戰(zhàn)（ IO） 、時(shí)敏打擊（TCS） ，我們都需要依賴水下機(jī)器人的高技術(shù)力量。目前水下機(jī)器人向著深海遠(yuǎn)程、導(dǎo)航通訊一體化、隱蔽性、小型化、智能化、靈活的機(jī)動(dòng)性和多使命的重構(gòu)性、多 AUV 協(xié)調(diào)工作等方面發(fā)展。中國(guó)海洋大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)21.2 水下機(jī)器人概述1.2.1 水下機(jī)器人分類及特征水下機(jī)器人可以粗略的分為兩類，一類為載人的有人潛器，例如我國(guó)的“蛟龍?zhí)枴?，另一類為無人潛器。無人潛器可以分為有纜潛器與無纜潛器，有纜潛器可由岸基或者母船供能運(yùn)行，但是無法離開岸基或者母船太遠(yuǎn)，同時(shí)，纜線也是制約有纜潛器的關(guān)鍵。有纜潛器可分為遙控型和拽航型，遙控型又可分為海中浮游型與海底行走型，拽航型也可分為海中拽航型與海底拽航型；無纜潛器可分為監(jiān)控型與完全自主型，完全自住型分為智能型與預(yù)編程型兩種。另外按照用途、運(yùn)動(dòng)方式、控制方式等也可將水下機(jī)器人劃分為不同種類，在此不一一敘述。1.2.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀水下機(jī)器人在軍事以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮重要的作用，國(guó)內(nèi)外對(duì)于水下自主航行器的研究與發(fā)展給予了高度的重視。水下自主航行器（AUV）自二十世紀(jì)開始發(fā)展于七十年代步入發(fā)展探索階段，并于八十年代進(jìn)入原型設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)階段，概念驗(yàn)證原型POC 得到開發(fā)、檢測(cè)和應(yīng)用，這時(shí)候的 AUV 處于初時(shí)原始階段，體型臃腫、效率遲緩、造價(jià)昂貴。這種情況持續(xù)到九十年代，其發(fā)展由原型進(jìn)入樣機(jī)階段，AUV 的發(fā)展與微電子科技、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自主智能科技、小型化航線控制設(shè)備、控制科技等息息相關(guān)，九十年代眾多技術(shù)為 AUV 的發(fā)展奠定了科技支持促進(jìn)其走向成熟。世界范圍的自主航行器在國(guó)家支持下持續(xù)進(jìn)步。美國(guó)的 AUV 技術(shù)發(fā)展起始于 Rebikoff 的 SEA SPOOK 和美國(guó)華盛頓大學(xué)SPURV，同時(shí)這也是世界 AUV 的起始。美國(guó)存在年度的大學(xué) AUV 競(jìng)賽，也有年度海上“Demonstration”AUV 盛會(huì)，全國(guó)十余所 AUV 研究前沿機(jī)構(gòu)參會(huì)。國(guó)內(nèi)擁有WHOI、MBARI 、MIT 、 MPS、APL、FAU 等多所知名 AUV 研究機(jī)構(gòu)。產(chǎn)品包括在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中大放異彩的 REMUS（圖 1-1）系列、科考用的 ABE（圖 1-2）型號(hào)、高性能小型 AUV-BPAUV（圖 1-3）等。并且在國(guó)家層面具有 “海軍無人潛航器計(jì)劃”等戰(zhàn)略計(jì)劃，北約也有 M02015 無人水下航行器發(fā)展計(jì)劃。日本作為島國(guó)一直重視海洋的開發(fā)，是深海 AUV 開發(fā)的強(qiáng)國(guó)，1995 年“海溝”1 緒論3作為當(dāng)年的世界紀(jì)錄保持者，下潛深度達(dá)到 10911m，其他 AUV 擁有如在海洋調(diào)查方面的 R1Robot、Twin-Burgerl&2、PTEROA150&250（圖 1-4）等型號(hào) AUV，總體偏向民用深海開發(fā)，擁有三菱重工業(yè)公司等領(lǐng)軍公司機(jī)構(gòu)；UK 較著名的有 BAE 系統(tǒng)公司的護(hù)身符（圖 1-5）軍用多功能 AUV；韓國(guó)擁有科研用 AUVOKPO-6000、VORAM.SAUV、KRISO 等；俄羅斯也自二十世紀(jì) 60 年代開始研發(fā)，擁有如軍用 MT-88 號(hào)、MIR1、MIR2（圖 1-6）等多個(gè)型號(hào)的 AUV；挪威擁有自身的軍用AUV 發(fā)展計(jì)劃，并且擁有 HUGIN（圖 1-7）系列等 AUV；加拿大的大型“Thesues”AUV 在執(zhí)行北冰洋海底光纜鋪設(shè)時(shí)大放異彩，同時(shí)擁有 RAY、Sunfish 等 AUV；AUS擁有“海龜”用以水下研究以及“Wayamba”等 AUV[8]。中國(guó) AUV 的發(fā)展圍繞兩核心，一是中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所、中船重工 702 所、中科院聲學(xué)院、哈爾濱工程大學(xué)共同研發(fā)的探索者號(hào)，以及中國(guó)大洋礦產(chǎn)資源開發(fā)研究協(xié)會(huì)支持的中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所以及俄羅斯合作的“CR-01” （圖 1-8）和“CR-02”AUV；二是以哈爾濱工程大學(xué)、702 所、 709 所、HUST 合作的“Intelligence Water class(智水)”AUV。同時(shí)國(guó)家層面具有 “863”計(jì)劃 [9]。目前 AUV 的發(fā)展依然存在著通信問題、能源問題、控制問題以及經(jīng)濟(jì)性問題，由于水下機(jī)器人在海洋開發(fā)以及新時(shí)代軍事對(duì)抗的需求，21 世紀(jì)海上力量的發(fā)展離不開AUV 的發(fā)展，深海遠(yuǎn)程、智能化等 7 個(gè)方向，以及情報(bào)/監(jiān)視/偵察能力（ISR） 、海洋學(xué)能力等 9 大重點(diǎn)能力是當(dāng)代 AUV 發(fā)展的趨勢(shì)，以及很多研究機(jī)構(gòu)的努力方向。圖 1-1 REMUS 圖 1-2 ABE中國(guó)海洋大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)4圖 1-3 BPAUV 圖 1-4 PTEROA150圖 1-5 Talisman 圖 1-6 MIR2圖 1-7 HUGIN圖 1-8 CR-011 緒論51.3 課題主要內(nèi)容1.3.1 研究目的完成水下自主航行器的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，搭建水下探測(cè)傳感器的運(yùn)行平臺(tái)，進(jìn)行淺水淡水域水下自主航行器本體結(jié)構(gòu)的通用化、模塊化的研究，確定在多種功能要求下的通用 AUV 總結(jié)構(gòu)框架的最優(yōu)設(shè)計(jì)。研究水下自主航行器的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用通用型的設(shè)計(jì)，方便控制、導(dǎo)航以及能源等模塊的加入以及拓展，為日后海洋大學(xué)的水下自主航行器的結(jié)構(gòu)研究提供參考樣本，及其他部分的研究提供搭載平臺(tái)。1.3.2 研究?jī)?nèi)容課題的主要研究?jī)?nèi)容為：（1）AUV 主體的具體幾何參數(shù)設(shè)計(jì)、三維設(shè)計(jì)、仿真分析。（2）AUV 推進(jìn)方式設(shè)計(jì)，確定動(dòng)力源以及傳動(dòng)方式，選用相關(guān)零部件。（3）AUV 舵機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)傳動(dòng)方式、連接方式以及 AUV 的運(yùn)動(dòng)控制方式。（4）AUV 觀察窗設(shè)計(jì)，傳感器艙的設(shè)計(jì)。（5）AUV 動(dòng)密封方式的研究與設(shè)計(jì)，應(yīng)用于 AUV 主殼體連接處，以及推進(jìn)系統(tǒng)、舵機(jī)系統(tǒng)與觀察窗部位。（6）關(guān)鍵部位的強(qiáng)度校核以及 AUV 整體的流體分析。本文主要用到結(jié)構(gòu)分析、流體分析以及強(qiáng)度校核設(shè)計(jì)等知識(shí)，因此采用理論分析與計(jì)算機(jī)仿真結(jié)合的方式研究。1.3.3 擬解決的關(guān)鍵問題本課題研究水下自主航行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，運(yùn)用機(jī)械學(xué)的知識(shí)擬采取多種方案取優(yōu)，并通過 ansys 等相關(guān)軟件進(jìn)行 AUV 的流體分析。主要設(shè)計(jì)水下自主航行器的結(jié)構(gòu)，對(duì)于水下自主航行器的結(jié)構(gòu)形體設(shè)計(jì)，研究外部形態(tài)設(shè)計(jì)，多重考慮水壓等因素；設(shè)計(jì)內(nèi)部空間劃分，為水下自主航行器搭載其他系統(tǒng)預(yù)留空間。擬解決的關(guān)鍵問題：（1）耐壓艙壁厚的優(yōu)化設(shè)計(jì)。中國(guó)海洋大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)6（2）關(guān)鍵部件的強(qiáng)度校核。（3）AUV 結(jié)構(gòu)的通用化設(shè)計(jì)。1.3.4 研究方法本課題研究 AUV 的結(jié)構(gòu)，該機(jī)器運(yùn)作時(shí)具有多個(gè)系統(tǒng)共同工作，包括推進(jìn)器系統(tǒng)、舵、耐壓殼、控制系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、螺旋槳推進(jìn)器，各個(gè)系統(tǒng)具有多種選擇方案，例如推進(jìn)器系統(tǒng)使用螺旋槳裝置、噴水裝置或者矢量裝置等。對(duì)于 AUV 以具體功能為單位進(jìn)行分析，合理安排設(shè)備內(nèi)外空間；通過優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)不同方案組合選優(yōu)創(chuàng)建本體結(jié)構(gòu)模塊劃分與設(shè)計(jì)。利用相關(guān)軟件進(jìn)行強(qiáng)度與剛度的校核。2 AUV 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)72 AUV 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 AUV 設(shè)計(jì)參數(shù)及分層設(shè)計(jì)2.1.1 AUV 設(shè)計(jì)參數(shù)本課題旨在依據(jù)項(xiàng)目說明書，設(shè)計(jì)研制一套 AUV 傳感器系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的搭載平臺(tái)，為日后研究 AUV 整體設(shè)計(jì)提供樣本以及為具有具體使命的 AUV 提供搭載平臺(tái)。1. 水平航速選擇：一般淺水域 AUV 航速在 1-5 節(jié)，本文設(shè)計(jì)的 AUV 選用航速1.5-3.5 節(jié)。2. 運(yùn)動(dòng)自由度：設(shè)計(jì) AUV 需要實(shí)現(xiàn) 5 個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，在 X 軸上的進(jìn)退運(yùn)動(dòng)；在 Y 軸上的升沉運(yùn)動(dòng)；繞 X 旋轉(zhuǎn)的橫搖運(yùn)動(dòng)；繞 Y 軸旋轉(zhuǎn)的縱搖運(yùn)動(dòng)；繞Z 軸旋轉(zhuǎn)的擺艏運(yùn)動(dòng)。3. 工作深度及最大下潛深度：工作水深為 AUV 正常作業(yè)的深度，最大下潛水深是 AUV 極限作業(yè)深度，可以做短時(shí)間的作業(yè)以及航行，極限水深不是破壞水深。本課題選擇作業(yè)水深 20m，極限作業(yè)水深 25m。 4. 航線控制方式：使用無線電波遙控以及預(yù)設(shè)程序相結(jié)合，靠近水面時(shí)使用無線電波控制，水下按照預(yù)設(shè)程序工作。5. 整體尺寸：結(jié)合前人研究，AUV 體長(zhǎng)與橫徑比在 5~7 范圍的流線型 AUV 外形結(jié)構(gòu)能在很好的削弱阻力。出于穩(wěn)定性考慮，本課題設(shè)計(jì)采取 1:6 比例，1.5m * Φ25cm。6. 最大續(xù)航能力：本文 AUV 預(yù)計(jì)最大續(xù)航能力 2h。技術(shù)指標(biāo)表格如表 2-1 所示：表 2-1 AUV 設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)水平航速（節(jié)） 1.5-3.5運(yùn)動(dòng)自由度 5工作深度及最大下潛深度（m） 20/25航線控制方式 預(yù)設(shè)程序/無線電波整體尺寸 1.5m*Φ25cm中國(guó)海洋大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)8最大續(xù)航時(shí)間（h） 22.1.2 AUV 分層設(shè)計(jì)AUV 整體可依據(jù)功能劃分為 7 個(gè)部分，分別為推進(jìn)器系統(tǒng)、舵、耐壓殼、控制系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)以及傳感器系統(tǒng)。依據(jù)設(shè)計(jì)說明書的要求，將 AUV 整體結(jié)構(gòu)的 7 個(gè)部分劃分為 4 個(gè)層級(jí)，作為設(shè)計(jì)的指導(dǎo)，優(yōu)先級(jí)依次遞減，如表 2-2 所示：表 2-2 AUV 整體結(jié)構(gòu)層級(jí)劃分第一層級(jí) 耐壓殼的設(shè)計(jì)第二層級(jí) 推進(jìn)器系統(tǒng)、舵的設(shè)計(jì)第三層級(jí) 能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第四層級(jí) 控制、導(dǎo)航、傳感器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第一層級(jí)的耐壓殼設(shè)計(jì)與第二層級(jí)的推進(jìn)器系統(tǒng)和舵的設(shè)計(jì)為主體設(shè)計(jì)，優(yōu)先完成；第三層級(jí)的能源系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)，設(shè)置大體的重量以及空間；第四層級(jí)控制系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為預(yù)留空間，由需要使用此搭載平臺(tái)者自行完成。2.2 AUV 耐壓殼的設(shè)計(jì)2.2.1 耐壓殼的整體形狀設(shè)計(jì)耐壓殼體的整體設(shè)計(jì)必須參照各方各面以達(dá)到任務(wù)的要求：1. 阻力小，航行性能好；2. 具有足夠的強(qiáng)度；3. 便于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整體布置；4. 良好的工藝性，方便加工。無纜水下機(jī)器人由于其沒有電纜提供能源，出于減小行動(dòng)阻力，降低能能耗的考慮，AUV 通常做成流線型形體，更多的使用球形或者魚雷型。球形耐壓殼體形體其重量-排水量比較小，受力方便計(jì)算校核，但不利于整體空間安排，水下行駛較為困難；魚雷型耐壓殼體易加工制造、內(nèi)部空間利用率最高、流體運(yùn)動(dòng)阻力小，但重量-排水量2 AUV 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9比較高、內(nèi)部需要肋骨加強(qiáng)。根據(jù)任務(wù)說明書，該 AUV 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用于提供平臺(tái)，出于加工以及內(nèi)部空間、行程阻力考慮，采用魚雷型設(shè)計(jì)。下面對(duì)比不同魚雷外型對(duì)于 AUV 整體水下性能的影響，根據(jù)魚雷型的特點(diǎn)，頭尾分別選用不同的過渡形式，半圓形與流線型過渡，可將其分為四類，具體為 2-1 至 2-4 四模型形式展現(xiàn)：圖 2-1 模型一 圖 2-2 模型二圖 2-3 模型三 圖 2-4 模型四據(jù)研究，模型三所示頭尾皆采用流線型的耐壓殼形體阻力最小，但需要最大的特征長(zhǎng)度，致使 AUV 尺寸過大；模型二所示頭尾均采用半圓形過渡雖然特征長(zhǎng)度最小，但會(huì)導(dǎo)致阻力過大；模型四的 AUV 形體，在特征長(zhǎng)度較大的情況下還會(huì)導(dǎo)致 AUV 行駛阻力較大；模型一所示的耐壓殼形體行駛阻力較小并且具有適中的特征長(zhǎng)度，選擇其作為最優(yōu)耐壓殼形體 [2]。2.2.2 耐壓殼體內(nèi)部空間劃分設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用魚雷型設(shè)計(jì)，頭部采用半圓形設(shè)計(jì)，尾部采用流線型過渡設(shè)計(jì)。AUV整體可以劃分為 7 個(gè)部分，考慮需要保證 AUV 的穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)保持一定的穩(wěn)心高度，重心以及浮心需在同一垂直位置且浮心高于重心 7cm 以上?？紤] AUV 各部分的具體功能以及運(yùn)作方式，初步設(shè)計(jì) AUV 的耐壓殼體內(nèi)部劃分如下圖 2-5 所示：中國(guó)海洋大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)10傳感器艙 艙體 1 艙體 2 艙體 3 舵機(jī)艙初步設(shè)計(jì)為傳感器以及觀察窗安裝于傳感器艙與艙體 1 前段，艙體 1 與艙體 2 部分位置安裝控制系統(tǒng)與導(dǎo)航系統(tǒng)以及前舵機(jī)，艙體 3 用于安裝能源系統(tǒng)與部分推進(jìn)器系統(tǒng)，舵機(jī)艙用于安裝后舵機(jī)與部分推進(jìn)器系統(tǒng)。2.2.3 耐壓殼體的材料目前高強(qiáng)度的鋁合金已經(jīng)廣泛用于制作中小型水下機(jī)器人的耐壓殼體和框架，鋁合金的比重較小，與其他的金屬材料相比，可以在相等 W/V 值的情況下獲得更深的工作深度，以及在更小的 W/V 值的情況下獲得更大的負(fù)載能力。本次設(shè)計(jì)采用 Al-Mg-Si 系熱處理強(qiáng)化合金 6061 鋁合金，國(guó)內(nèi)牌號(hào) LD30，機(jī)械性能如下表 2-3 所示： 表 2-3 機(jī)械性能6061 鋁合金狀態(tài) σb 兆帕 σ0.2 兆帕 σ％ HBTb 310 275 17 952.2.4 耐壓殼體的計(jì)算耐壓殼體需要確保殼體的強(qiáng)度及形狀的穩(wěn)定性，水下的耐壓殼體厚度與曲率半徑之比很小，可以視作薄殼結(jié)構(gòu)計(jì)算，以保證殼體的應(yīng)力小于許用應(yīng)力。本次設(shè)計(jì)采用有限元分析的方法對(duì)于耐壓殼體進(jìn)行靜態(tài)分析，同時(shí)分析其表面強(qiáng)度，分析過程及結(jié)果將在后文中提及。本節(jié)主要進(jìn)行耐壓殼體的穩(wěn)定性校核，按照破壞的情況劃分，可將受外壓的圓柱形殼體分為長(zhǎng)圓筒和短圓筒，劃分按照下述公式（2-1）確定：（2-1）圖 2-5 耐壓殼體內(nèi)部區(qū)域劃分4.02DLt?2 AUV 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11公式成立，圓柱型殼體為長(zhǎng)圓筒，可以忽略邊界對(duì)于穩(wěn)定性的影響，其壓扁時(shí)波數(shù)為 2，臨界壓力僅與圓柱壁厚與圓柱的外徑之比有關(guān)，與其長(zhǎng)度無關(guān)。反之，圓柱型殼體為短圓筒，必須考慮邊界對(duì)于殼體穩(wěn)定性的影響，臨界壓力與圓柱壁厚、圓柱長(zhǎng)度、圓柱外徑皆有關(guān)。本次設(shè)計(jì) AUV 取壁厚 5mm，截面直徑 250mm，整體 AUV 艙體長(zhǎng)取 1.5m，代入上述公式得：L=1500mm＜4.0D =5000mm（??/2??）圓柱型殼體為短圓筒，使用米塞斯（mises）公式計(jì)算臨界壓力，實(shí)際工程上常用由米塞斯公式推導(dǎo)出的簡(jiǎn)化公式拉姆公式（2-2）代替米塞斯公式計(jì)算短圓筒的臨界壓力值：（2-2）根據(jù)材料性質(zhì)，6061 合金的彈性模量為 68.9GPa，代入（ 2-2）式計(jì)算得：Pcr=2.59 68.9 109 /（1500 250 ）Pa=0.34MPa×5 ×（ 250/5）20m 水深處壓力約為 0.296MPa，25m 處約為 0.34MPa，滿足穩(wěn)定性條件，耐壓殼體尺寸選用合理。2.2.5 耐壓殼體的密封耐壓殼體內(nèi)裝有控制、導(dǎo)航以及探測(cè)裝置，于水下進(jìn)行作業(yè)時(shí)需要較高的封閉能力，保證沒有絲毫的泄露，確保機(jī)器里裝有的零件隔離水的侵蝕。同時(shí)耐壓殼體必須有可拆卸的封頭，自主航行器在結(jié)束指定任務(wù)之后，必須時(shí)常維護(hù)檢測(cè)。綜上，要求AUV 封頭兩個(gè)表面進(jìn)行安全可靠封閉。本設(shè)計(jì)采用“接觸密封法”使用密封元件 O 型圈進(jìn)行密封， O 型圈在喪失變形復(fù)原性或初始的壓縮之前可進(jìn)行更換，而且成本較低、耐腐蝕性好、壽命長(zhǎng)、彈性好，具體設(shè)計(jì)如圖 2-6 至 2-9 所示：2.59/crEtPLD?中國(guó)海洋大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)12圖 2-6,2-7 為二維 CAD 圖紙，圖 2-8,2-9 為三維模型。如圖 2-5 所示，耐壓殼具有多個(gè)艙體，傳感器艙與艙體一、艙體 3 與舵機(jī)艙采用圖 2-7 與圖 2-9 所示的密封方式，舵機(jī)艙螺紋孔開在坡面；艙體 1 與艙體 2、艙體 2 與艙體 3 采用圖 2-6 與圖 2-8 所示的密封方式。2.3 觀察窗的設(shè)計(jì)水下自主航行器需要通過耐壓殼上的觀察窗把水下觀察對(duì)象的對(duì)應(yīng)影像傳輸給攝像機(jī)鏡頭，同時(shí)觀察窗需要保持連接部位的密封性能。觀察窗玻璃其光學(xué)性能應(yīng)當(dāng)較好，不含條紋、內(nèi)應(yīng)力等，能抵抗外部水壓并且外部不產(chǎn)生形變。觀察窗具有三種結(jié)構(gòu)形式，平圓盤形、截錐形與球扇形。平圓盤形（圖 2-10）易加工安裝，并且成本低，但其視界小、承受能力低，邊緣易出現(xiàn)高彎曲應(yīng)力，低壓面中心易產(chǎn)生裂紋；截錐形（圖 2-11）是水下機(jī)器人普遍采用的觀察窗，承載能力與視界范圍優(yōu)于平圓盤形，密封由接觸面通過 O 型圈高壓密封實(shí)現(xiàn)；球扇形（圖 2-12）不改變視場(chǎng)角，沒有畸變和色散，即折射引起的光學(xué)失真，應(yīng)力為均壓應(yīng)力，且數(shù)值較小，球扇形承載能力較高，但是要求加工精度較高，安裝的位置精度要求也較高 [16]。圖 2-8 三維密封示意 1 圖 2-9 三維密封示意 2圖 2-6 二維密封示意 1 圖 2-7 二維密封示意 23 AUV 分層系統(tǒng)設(shè)計(jì)13綜合考慮本設(shè)計(jì)魚雷型 AUV 的頭部設(shè)計(jì)與觀察窗安裝問題，采用球扇形觀察窗，材料選用有機(jī)玻璃（丙烯酸塑料） ，相較于石英玻璃與鋼化玻璃具有更好的韌性，并且變性前能提前預(yù)知，可以作為檢測(cè)依據(jù)及時(shí)更換觀察窗玻璃元件，觀察窗整體設(shè)計(jì)具體于圖 2-13 展示。2.4 本章小結(jié)本章就 AUV 的整體結(jié)構(gòu)出發(fā)，研究 AUV 內(nèi)部系統(tǒng)，將其劃分為 7 個(gè)系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)任務(wù)說明書，將 AUV 的 7 個(gè)系統(tǒng)按在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要程度劃分為四個(gè)層級(jí)。完成了第一層級(jí)耐壓殼體的設(shè)計(jì)，其中包括耐壓殼體的形體設(shè)計(jì)、材料選用、分析計(jì)算以及密封設(shè)計(jì)，劃分內(nèi)部空間，為具體系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供平臺(tái)。圖 2-10 平圓盤形 圖 2-11 截錐形圖 2-12 球扇形 圖 2-13 觀察窗設(shè)計(jì)圖 中國(guó)海洋大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)143 AUV 分層系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 AUV 推進(jìn)裝置與舵推進(jìn)器系統(tǒng)與舵為第二層級(jí)的設(shè)計(jì)，AUV 整體的運(yùn)動(dòng)通過推進(jìn)裝置與舵實(shí)現(xiàn)，并且含有很多的機(jī)械設(shè)計(jì)部分，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分。3.1.1 推進(jìn)器的排列設(shè)計(jì)按照設(shè)計(jì)要求，水下自主航行器需要實(shí)現(xiàn) 5 個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，考慮多種設(shè)計(jì)方案，可以采用多推進(jìn)器的方式實(shí)現(xiàn) AUV 的水下自由運(yùn)動(dòng)；可采用單推進(jìn)裝置結(jié)合舵的形式實(shí)現(xiàn)設(shè)備的水下自由運(yùn)動(dòng)。多推動(dòng)裝置方式實(shí)現(xiàn) AUV 的運(yùn)動(dòng)，可采用 5 個(gè)推動(dòng)裝置，具體排列是為下圖 3-1展現(xiàn)，通過操縱五個(gè)推動(dòng)裝置工作狀態(tài)，停止、正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn) AUV 五個(gè)自由度方向的運(yùn)作。推進(jìn)器 3、5 控制進(jìn)退；推進(jìn)器 1、2、4 控制升沉；推進(jìn)器 1、2 控制橫搖；推進(jìn)器 1、2、4 控制縱搖；推進(jìn)器 3、4 控制擺艏。1-推進(jìn)器 2-推進(jìn)器 3-推進(jìn)器 4-推進(jìn)器 5-推進(jìn)器圖 3-1 推進(jìn)方式 112534單推進(jìn)器配合舵機(jī)控制也可實(shí)現(xiàn) AUV 的自由運(yùn)動(dòng)，采用四個(gè)舵配合推進(jìn)器使用，如圖 3-2 所示，通過推進(jìn)器 5 控制 AUV 的進(jìn)退，通過舵機(jī)控制控制舵 1、2 與推進(jìn)器5 配合完成升沉與縱搖運(yùn)動(dòng)，通過舵機(jī)控制舵 3、4 與推進(jìn)器 5 配合完成橫搖與擺艏運(yùn)動(dòng)。3 AUV 分層系統(tǒng)設(shè)計(jì)151-前置舵 2-前置舵 3-后置舵 4-后置舵 5-推進(jìn)器圖 3-2 推進(jìn)方式 2125 43綜合考慮，選用第二種方案，該方案減小了運(yùn)動(dòng)的阻力，減少了 AUV 的成本，并且舵的使用提供了類漂浮器的效果，該點(diǎn)下文詳述。整體外形方案三維圖是為下圖 3-3 展現(xiàn)：3.1.2 推進(jìn)器的選用推進(jìn)器系統(tǒng)可以選用多類推進(jìn)器作為水下自主航行器的動(dòng)力源提供航行所需的動(dòng)能，初步考慮推進(jìn)器種類有電機(jī)推進(jìn)器，液壓推進(jìn)器，噴水推進(jìn)器與矢量推進(jìn)器。中小型的水下自主航行器廣泛采用電機(jī)推進(jìn)器，直流電機(jī)成本較低，無刷直流電機(jī)隨著電子技術(shù)的發(fā)展，近年的使用日漸興起，運(yùn)行可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單；液壓推進(jìn)器具有良好的無極調(diào)速，并且易實(shí)現(xiàn)密封，成本低，安全性能好，多在大中型水下機(jī)器人中使用；噴水推進(jìn)器利用高速水流反作用提供動(dòng)力，水下機(jī)器人的操控較為簡(jiǎn)單，但在水中雜物或者水草較多區(qū)域，易被賭賽影響航速；矢量推動(dòng)裝置可以改變推進(jìn)方向以及推進(jìn)量，但要求較高。綜合考慮，本文選擇電機(jī)推動(dòng)裝置作為 AUV 的動(dòng)力推進(jìn)裝置，結(jié)合螺旋槳于尾部推動(dòng)完成航行。當(dāng)水下自主航行器按照預(yù)設(shè)航速前進(jìn)時(shí)，推力可根據(jù)下式（3-1）計(jì)算：圖 3-3 推進(jìn)方式三維示意圖 21DFvAC??中國(guó)海洋大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)16（3-1）其中： ρ ——水的密度，A——潛器橫截面積，C D——拉力系數(shù)，取 0.8。此 AUV 橫截面積： A=pi*R2 半徑 R=0.125m 代入得此推動(dòng)需要的推動(dòng)裝置功率是為： 取速度為 4 節(jié)，約合 v=2m/s，代入計(jì)算得：P=1/2*1000kg/m3*v3*A*0.8=114.51w考慮電機(jī)帶動(dòng)過程中的損耗，選用 maxon 的 EC45，150w ，24v，編號(hào) 136198 電機(jī)，配套使用 GP42，Φ42，3~15nm 行星齒輪箱， HEDL9140 光電編碼器。螺旋槳選用健正模型 P15008-4-L-MF 螺旋槳。3.1.3 推進(jìn)系統(tǒng)與舵的設(shè)計(jì)推進(jìn)系統(tǒng)使用電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)電機(jī)傳動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)螺旋槳運(yùn)動(dòng)，速度由控制模塊中預(yù)編程序或無線電波控制，如圖 3-4 所示。圖 3-4 推進(jìn)器系統(tǒng)二維圖電機(jī)連接軸為階梯軸，使用兩個(gè)角接觸滾動(dòng)軸承進(jìn)行限位，三維圖如圖 3-5 所示。本文水下自主航行器通過推進(jìn)器系統(tǒng)提供動(dòng)力，由舵完成整體方向的控制，完成直行、變向等動(dòng)作。3DFC??3 AUV 分層系統(tǒng)設(shè)計(jì)17圖 3-5 推進(jìn)器系統(tǒng)三維圖本次設(shè)計(jì)采用如圖 3-2 所示舵的布置，將調(diào)整 AUV 升沉的兩側(cè)舵置于中部近前端，起類似水下滑翔翼的效果。傳統(tǒng)的水下滑翔器在水中只能遵循鋸齒形軌跡航行，航線控制和定位精度低，更甚者會(huì)出現(xiàn)隨波逐流的現(xiàn)象，但滑翔器的設(shè)計(jì)巧妙的利用了物體的重力與浮力，使其轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)力，顯著減少了水下航行器航行所需的能量，航行時(shí)間能達(dá)到一年 [11]。本次設(shè)計(jì)將部分滑翔器的優(yōu)點(diǎn)與水下自主航行器相結(jié)合，可以在一定程度上減少水下自主航行器的能耗，增大續(xù)航時(shí)間。使用舵機(jī)齒輪驅(qū)動(dòng)舵的運(yùn)動(dòng)，通過控制系統(tǒng)完成精確導(dǎo)控，具體由圖 3-6 展示。舵機(jī)系統(tǒng)分為前后兩系統(tǒng)，傳動(dòng)原理一致，前置舵機(jī)系統(tǒng)采用斜齒輪帶動(dòng)，后置電機(jī)采用直齒輪帶動(dòng)，三維圖如圖 3-7 所示。圖 3-6 舵機(jī)系統(tǒng)二維圖圖 3-7 舵機(jī)系統(tǒng)三維圖中國(guó)海洋大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)18舵機(jī)系統(tǒng)與螺旋槳系統(tǒng)是水下自主航行器的重要部分，為達(dá)到航行阻礙較小，本文將舵葉片設(shè)置為流線型，圖 3-8 為示意圖，前置舵，后置舵葉片分別同步，兩水平舵片、兩垂直舵片之間無差動(dòng)舵角。圖 3-8 舵系統(tǒng)葉片示意圖3.1.4 AUV 推進(jìn)系統(tǒng)與舵的密封設(shè)計(jì)推進(jìn)系統(tǒng)的密封設(shè)計(jì)采用密封圈加旋轉(zhuǎn)壓力密封的方式，殼體使用 O 型圈保證靜密封，軸部采用旋轉(zhuǎn)壓力密封加青銅進(jìn)行動(dòng)密封。如圖 3-9，3-10。舵系統(tǒng)密封與推進(jìn)系統(tǒng)類似，采用 O 型圈以及旋轉(zhuǎn)壓力密封加青銅的密封方式，如圖 3-11,3-12 所示。圖 3-9 推進(jìn)系統(tǒng)密封示意二維圖 圖 3-10 推進(jìn)系統(tǒng)密封示意三維圖O 型圈旋轉(zhuǎn)壓力密封O 型圈旋轉(zhuǎn)壓力密封圖 3-11 舵密封示意二維圖 圖 3-12 舵密封示意三維圖除了加工的因素外，機(jī)械力、速度、溫度與安裝方式等都會(huì)影響到密封的效果，所以對(duì)于密封件的密封槽加工精度要求較高，要求表面粗糙度達(dá)到 1.6，以及同心度等。3.2 能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)水下自主航行器與有纜水下機(jī)器人在能源補(bǔ)給方面截然不同，有纜水下機(jī)器人具3 AUV 分層系統(tǒng)設(shè)計(jì)19有母船或者岸基通過纜線供能；通常情況下水下自主航行器離開母船獨(dú)自作業(yè)，需要自行攜帶能源系統(tǒng)，對(duì)于能源系統(tǒng)要求較高。水下自主航行器能源系統(tǒng)需要電池組供能。電池組可分為多個(gè)類型，包括鉛酸電池、銀鋅電池、鎳鎘電池、鋰電池以及燃料電池等。鉛酸電池工藝成熟，成本低，但其循環(huán)壽命短、比能低，目前在正式使用的水下自主航行器中已淘汰；銀鋅電池壽命短、維護(hù)費(fèi)用高、低溫性能較差，比能優(yōu)于鉛酸電池，曾使用在水下自主航行器中，目前使用較少；鎳鎘電池比能與鉛酸電池差別較小，性能與成本相較太??；燃料電池是最新的水下自主航行器電池發(fā)展趨勢(shì)；鋰電池在國(guó)內(nèi)技術(shù)較其他電池成熟，且鋰電池比能高、循壞壽命長(zhǎng)、自放電率低，本次設(shè)計(jì)采用鋰電池組為能源系統(tǒng)電磁組 [19]。圖 3-13 電池組排布示意圖參照前人研究成果，整體設(shè)計(jì)考慮將能源系統(tǒng)劃分為 7 個(gè)模塊，電池組模塊、狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊、均衡控制模塊、SOC 估算模塊、控制器模塊、通信模塊以及顯示存儲(chǔ)模塊，電池組擬采用圓形陣列排布（圖 3-13） ，節(jié)省空間，其他模塊與其按照相對(duì)關(guān)系安裝 [3]。因設(shè)計(jì)人員水平有限以及時(shí)間原因，能源系統(tǒng)剩余設(shè)計(jì)其余系統(tǒng)本文不做過多設(shè)計(jì)，待以后研究完善。3.3 AUV 防腐蝕水下環(huán)境較為惡劣，尤其是海洋環(huán)境，一般水下航行器在設(shè)計(jì)和制作時(shí)必須考慮防腐蝕措施，一般可采取下述方法：1. 采用耐腐蝕的金屬、合金、非金屬材料；2. 在需保護(hù)的 AUV 表面，進(jìn)行涂漆等操作隔絕腐蝕介質(zhì)；中國(guó)海洋大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)203. 電化學(xué)保護(hù)；4. 采用減輕腐蝕的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)采用的是 6061 合金，是一種具有較高耐腐蝕性的鋁合金，該材料會(huì)在表面生成一層氧化鋁薄膜，從而提高耐腐蝕性。另外，設(shè)計(jì)在 AUV 表面殼體上增加涂料涂層，對(duì)于鋁合金進(jìn)行表面做陽(yáng)極氧化處理后，再涂以聚氯乙烯塑料涂層。3.4 本章小結(jié)本章根據(jù)第二章 AUV 分層設(shè)計(jì)，主要針對(duì)其中的第二以及第三層級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。第二層級(jí)主要為推進(jìn)裝置與舵的設(shè)計(jì)，包括推進(jìn)器的排列、舵的設(shè)計(jì)，并給出原理圖，設(shè)計(jì)推進(jìn)器以及舵的密封，涉及選用、設(shè)計(jì)等多方面；第三層級(jí)能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本章最后進(jìn)行了 AUV 整體防腐蝕的設(shè)計(jì)，確保 AUV 在惡劣的工作環(huán)境下良好工作。