水下自主航行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（優(yōu)秀含CAD圖紙+設(shè)計(jì)說明書）

水下自主航行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（優(yōu)秀含CAD圖紙+設(shè)計(jì)說明書）,水下,自主,航行,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),優(yōu)秀,優(yōu)良,cad,圖紙,設(shè)計(jì),說明書,仿單 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 開題報(bào)告 題 目_水下自主航行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)_ 一、選題依據(jù) 課題來源、選題依據(jù)和背景情況；課題研究目的、學(xué)術(shù)價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值 課題來源、選題依據(jù)和背景情況： 產(chǎn)品的發(fā)展離不開技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的支持，水下自主航行器（AUV）在二十世紀(jì)六十年代發(fā)展初期由于其體積、效率、造價(jià)等與同時(shí)期的有纜無人水下航行器（UUV）相差較大，一度低迷，伴隨著新興技術(shù)的發(fā)展，自航行器的發(fā)展面貌煥然一新。參考國外的的水下自航行器發(fā)展經(jīng)驗(yàn)以及多種機(jī)器人產(chǎn)品的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，水下自航行器的發(fā)展必然離不開可交換性、通用化、模塊化的發(fā)展，研究水下自航行器的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并不局限于某種具體的傳感器搭載的水下自主航行器的研究是必要并且具有重大意義的。 目前國內(nèi)缺乏對于水下自主航行器的單獨(dú)模塊研究，研究模塊化的核心是將產(chǎn)品以功能劃分并且進(jìn)行相關(guān)研究，而水下自主航行器的本體結(jié)構(gòu)研究是研究模塊化的基礎(chǔ)，水下自主航行器帶有的其他系統(tǒng)是整體水下自主航行器模塊框架下的子模塊，子模塊的研究獨(dú)立于總模塊，但同時(shí)需要遵循總框架下的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。水下自主航行器結(jié)構(gòu)是支撐子系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，研究其本體結(jié)構(gòu)就是研究總模塊。 課題研究目的、學(xué)術(shù)價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值： 完成水下自主航行器的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，搭建水下探測傳感器的運(yùn)行平臺，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水下自主航行器總結(jié)構(gòu)框架的最優(yōu)設(shè)計(jì)。 現(xiàn)今水下自主航行器存在的問題大多集中于通訊、能源、控制以及經(jīng)濟(jì)性，研究水下自主航行器的本體結(jié)構(gòu)的通用設(shè)計(jì)，對于水下自航行器的生產(chǎn)成本以及能源問題的解決具有重大意義。 水下自主航行器總體結(jié)構(gòu)的模塊研究有利于刺激民用水下自主航行器的發(fā)展，使其復(fù)雜的系統(tǒng)分解后可以達(dá)到平行操作，子模塊都能成為一個(gè)單獨(dú)的產(chǎn)品進(jìn)行研究，最大程度的發(fā)揮生產(chǎn)和組織的優(yōu)勢，刺激水下自主航行器商業(yè)的發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)產(chǎn)業(yè)整體的發(fā)展。 二、文獻(xiàn)綜述 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài)；查閱的主要文獻(xiàn) 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài) 水下機(jī)器人在軍事以及國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮重要的作用，國內(nèi)外對于水下自主航行器的研究與發(fā)展給予了高度的重視。水下自航行器（AUV）自二十世紀(jì)開始發(fā)展，七十年代步入探索階段，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)、檢測和應(yīng)用，這時(shí)候的AUV處于早期原始階段，體型大、效率低、造價(jià)高。這種情況持續(xù)到九十年代，水下自航行器由原型進(jìn)入樣機(jī)階段，AUV的發(fā)展與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、小型化導(dǎo)航設(shè)備、控制軟件等息息相關(guān)，九十年代眾多技術(shù)為AUV的研究提供了可行性，水下自航行器走向成熟。國內(nèi)外水下自航行器在國家的支持下持續(xù)發(fā)展。 美國的AUV技術(shù)發(fā)展起始于Rebikoff的SEA SPOOK和美國華盛頓大學(xué)SPURV，同時(shí)這也是世界AUV的起始。美國存在年度的大學(xué)AUV競賽，也有年度海上“Demonstration”AUV盛會，全國十余所AUV研究前沿機(jī)構(gòu)參會。國內(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)爭中大放異彩的REMUS（圖2-1）系列、科考用的ABE（圖2-2）型號、高性能小型AUV-BPAUV（圖2-3）等。并且在國家層面具有“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。 日本作為島國一直重視海洋的開發(fā)，是深海AUV開發(fā)的強(qiáng)國，1995年“海溝”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2-4）等型號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)；英國較著名的有BAE系統(tǒng)公司的Talisman（圖2-5）軍用多用途AUV；韓國擁有科研用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、MIR1、MIR2（圖2-6）等多個(gè)型號的AUV；挪威擁有自身的軍用AUV發(fā)展計(jì)劃，并且擁有HUGIN（圖2-7）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；澳大利亞擁有“海龜”用以水下研究以及“瓦亞巴”等AUV。 中國AUV的發(fā)展圍繞兩核心，一是中科院沈陽自動化研究所、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，以及中國大洋礦產(chǎn)資源開發(fā)研究協(xié)會支持的中科院沈陽自動化研究所以及俄羅斯合作的“CR-01”（圖2-8）和“CR-02”AUV；二是以哈爾濱工程大學(xué)、702所、709所、華中理工大學(xué)合作的“智水”系列。同時(shí)國家層面具有“863”計(jì)劃。 AUV目前向著深海遠(yuǎn)航、導(dǎo)航通訊一體化、隱蔽性、小型化、智能化、靈活的機(jī)動性以及多使命的重構(gòu)性、多AUV協(xié)同方向發(fā)展。軍用AUV的發(fā)展是國家國防力量的重要保證，目前主要在九個(gè)方面重點(diǎn)發(fā)展：情報(bào)/監(jiān)視/偵察能力（ISR）、水雷對抗能力（MCM）、反潛戰(zhàn)能力（ASW）、檢測/識別能力（ID）、海洋學(xué)能力、通信/導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能力（CN3）、有效載荷發(fā)送能力、信息戰(zhàn)能力（IO）、時(shí)敏打擊能力（TCS）。 圖 2- 1 REMUS 圖 2- 2 ABE 圖 2- 3 BPAUV 圖 2- 4 PTEROA150 圖 2- 5 Talisman 圖 2- 6 MIR2 圖 2- 7 HUGIN 圖 2- 8 CR-01 查閱的主要文獻(xiàn) [1] 馬偉峰，胡震. AUV的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢. 中國船舶科學(xué)研究中心.2008,6. [2] 高富東. 復(fù)雜海況下新型水下航行器設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)研究. 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院.2012,3. [3] 王剛. 基于多傳感器的 AUV 控制系統(tǒng). 哈爾濱工程大學(xué).2013,3. [4] 宋壽山. 基于多推進(jìn)器的 AUV建模與控制器設(shè)計(jì). 西北工業(yè)大學(xué).2006,3. [5] 楊峻巍. 水下航行器導(dǎo)航及數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究. 哈爾濱工程大學(xué).2012,6. [6] 吳乃龍. 小型 AUV 動力學(xué)建模及推力控制研究.中國海洋大學(xué).2012,6. [7] 溫秉權(quán). 小型淺水域水下自航行器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究.天津大學(xué).2005,6. [8] 孫麗. 自治水下機(jī)器人(AUV)三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真分析.中國海洋大學(xué).2011,6. [9] 趙濤，劉明雍，周良榮. 自主水下航行器的研究現(xiàn)狀與挑戰(zhàn). 西北工業(yè)大學(xué)航海學(xué)院.2010,6. [10] S. N. Shome·S. Nandy·D. Pal·S. K.Das·S.R.K.Vadali·Jhankar Basu·Sukamal Ghosh. Development of Modular Shallow Water AUV:Issues & Trial Results. J. Inst. Eng. India Ser. C (July–September 2012) 93(3):217–228 [11] Kana Kawano · Tomoaki Shimozawa · Shinichi Sagara. A master–slave control system for a semi-autonomous underwater vehicle-manipulator system. Artif Life Robotics (2012) 16:465–468 [12] S.K. Das, S.N. Shome, S. Nandy, D. Pal, in Modeling a Hybrid Reactive-Deliberative Architecture Towards Realizing Overall Dynamic Behavior of an AUV. International Conference on Computational Science, Procedia Computer Science, May 2010,vol. 1(1), pp. 259–268 [13] Maheshi H, Yuh J, Lakshmi R (1991) A coordinated control of an underwater vehicle and robotic manipulator. J Robotic Syst 8:339–370 三、研究內(nèi)容 1． 學(xué)術(shù)構(gòu)想與思路；主要研究內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵問題（或技術(shù)） 學(xué)術(shù)構(gòu)想與思路： 本課題研究水下自主航行器的結(jié)構(gòu)，AUV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)使用螺旋槳推進(jìn)器、噴水推進(jìn)器或者矢量推進(jìn)器等。對于水下自主航行器以具體功能為單位進(jìn)行分析，合理安排水下自主航行器內(nèi)外空間；通過優(yōu)化設(shè)計(jì)對不同方案組合選優(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、剛度校核，淺水淡水域不同區(qū)域劃分，創(chuàng)建面向不同水域的相應(yīng)模型。 主要研究內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵問題（或技術(shù)）： 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)的知識擬采取多種方案取優(yōu)，并通過ansys等相關(guān)軟件分析AUV的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。主要設(shè)計(jì)水下自主航行器的結(jié)構(gòu)，對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；考慮其他水下自主航行器可能遇到的阻礙與困難，總體設(shè)計(jì)，研究在淺水域AUV中的通用水下自主航行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 擬解決的關(guān)鍵問題： （1）耐壓艙壁厚的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 （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)。 2．?dāng)M采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)施方案及可行性分析 擬采取的研究方法： 1、首先對水下自主航行器預(yù)研，確定主要的研究對象以及擬解決的關(guān)鍵問題； 2、對于預(yù)研結(jié)果評估，滿足要求則對于預(yù)研結(jié)果研究，反之返回第一步； 3、給出研究結(jié)果； 4、評估研究結(jié)果，滿足要求則進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，深入研究，反之返回第四步； 5、在目標(biāo)結(jié)果上設(shè)計(jì)并且實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，給出性能評價(jià)結(jié)果。 擬采用的技術(shù)路線和實(shí)施方案： 本課題的研究關(guān)鍵在于對于水下自主航行器的分功能模塊研究，以及使用優(yōu)化方法找出最優(yōu)的普適解，再對于取得的最優(yōu)解進(jìn)行相關(guān)校核，包括強(qiáng)度、剛度、特殊水域的特殊性能要求校核等。 1、分析現(xiàn)有自主水下航行器現(xiàn)有功能以及相應(yīng)結(jié)構(gòu)； 2、對于分析的結(jié)果分門別類； 3、對于水下自主航行器分類進(jìn)行窮舉，列出不同組合； 4、分析各組合優(yōu)劣，選擇最優(yōu)方案； 5、利用相關(guān)軟件對于選出的最優(yōu)方案進(jìn)行校核。 四、論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度安排 起止時(shí)間 主要內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 2015.3.9-3.20 2015.3.21-3.31 2015.4.1-4.10 2015.4.11-4.25 2015.4.26-5.15 2015.5.16-5.26 分析現(xiàn)有自主水下航行器現(xiàn)有功能以及相應(yīng)結(jié)構(gòu)并分門別類。 對于水下自主航行器分類進(jìn)行窮舉，列出不同組合。 完成相應(yīng)二維圖紙、三維造型的設(shè)計(jì)。 整體校核，軟件模擬分析，關(guān)鍵部位校核等。 修改完善設(shè)計(jì)資料，完成論文。 準(zhǔn)備論文答辯。 初步確定課題研究方法，完成開題報(bào)告 分析找到最優(yōu)方案 建立三維模型，繪制零件圖和裝配圖 校核分析結(jié)果 完成畢業(yè)論文 完成答辯PPT 五、審核意見 導(dǎo)師意見 導(dǎo)師簽字: 年 月 日 審核小組意見 審核小組成員簽字： 年 月 日 注：1、表格不夠可加附頁。 2、審核小組應(yīng)至少由三位具有高級職稱的教師組成；必要時(shí)可召集開題報(bào)告會。 8