無人航行器
關(guān)注創(chuàng)建者：aero-engine 創(chuàng)建時間：2023-07-12
無人航行器的實例教程
圖10 無人航行器兩相流計算網(wǎng)格示意圖
Fig.10 Schematic diagram of two-phase flow calculation grid for the UAV
無人航行器的速度控制通過水推進槳和兩個前空氣螺旋槳拉力水平分量控制。無人航行器的姿態(tài)穩(wěn)定控制，可類似于對航行器六自由度動力學方程(3)和狀態(tài)函數(shù)方程(4)分析，通過對升降舵、方向舵、空氣螺旋槳拉力對重心的力矩（圖9）控制來實現(xiàn)無人航行器滑行時的穩(wěn)定。無人航行器主要的俯仰控制是由下式的力矩來實現(xiàn)的。
式中：X1, X2 分別表示兩個前螺旋槳旋轉(zhuǎn)中心到無人機重心的水平距離；φ表示兩個前螺旋槳向前傾轉(zhuǎn)的角度。
本節(jié)分析與控制方法既適合于無人航行器從水中到水面起飛前滑行階段的特性設(shè)計分析，也適合無人航行器從空中降落到水面滑行階段的特性設(shè)計分析。同時，適于本無人航行器在水面作低速滑行執(zhí)行有關(guān)任務(wù)的狀態(tài)分析。
隨著無人航行器在水面滑行的不斷加速，機翼升力和空氣螺旋槳的垂直力不斷加大，無人航行器將完全脫離水面飛向空中（圖11）。
圖11 無人航行器從水面起飛的狀態(tài)
Fig.11 State of the UAV taking off from the water
4 空中無人飛行器形態(tài)與控制
上述無人航行器從水面起飛到空中的狀態(tài)，雖然可以前飛，但還是屬于“旋翼模式”為主的飛行形態(tài)。這時的前飛速度比較慢，耗能也比較大。本無人航行器設(shè)計在海上空中執(zhí)行任務(wù)時，應(yīng)具有較遠的航程和較快的飛行速度能力。為此，我們設(shè)計了前空氣螺旋槳軸線可傾轉(zhuǎn)的功能（圖7）。在一定的飛行高度時，將前空氣螺旋槳軸線從斜角度傾轉(zhuǎn)到水平角度，實現(xiàn)像普通固定翼無人機一樣作快速飛行。
展開 獲得國家發(fā)明專利的高壓氣動浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，采用高壓氣體源作為浮力調(diào)節(jié)驅(qū)動力，實現(xiàn)航行器浮力和俯仰姿態(tài)的同步調(diào)節(jié)，通過這套獨特的小型輕量化浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可滿足兩棲航行器對載重的嚴苛要求。此外，針對航行器在入水過程中受到風浪流的干擾，團隊成員設(shè)計了多種控制算法，做了大量仿真實驗，為攻克這一難題提供了解決方案。
目前，“哪吒”已具備50米級水下航行、5千克負載能力以及良好的空中運動與跨介質(zhì)能力。2020年，“哪吒”在浙江千島湖成功進行了測試，今年還將赴南海進行海試。
上海交通大學海洋學院海洋技術(shù)團隊在工作中。新華社記者張建松攝
“我們之所以將這種新概念的海空兩棲航行器命名為‘哪吒’，是國產(chǎn)電影《哪吒》中有句話讓我們深深共鳴，人們眼中的成見是一座大山，我們要勇于打破這種是非成見。”曾錚說，“在人們的傳統(tǒng)印象中，空氣和水是兩種截然不同的介質(zhì)，航行器是不可能同時飛行的。哪吒就是要打破這種成見，實現(xiàn)在空氣和水里的自由穿越。”
上海交通大學海洋技術(shù)團隊實力雄厚，近年來承擔了多個國家重大項目，在無人遙控潛水器作業(yè)系統(tǒng)、深海智能浮標、海空兩棲航行器、深海探測與作業(yè)技術(shù)等方面取得了多個重要進展和成果。
業(yè)內(nèi)專家認為，作為一種穿越航行于空中、水面和水下的高機動性跨介質(zhì)運載平臺，“哪吒”未來有望廣泛應(yīng)用于海上搜救、海洋科學、海洋工程等領(lǐng)域，對特定海區(qū)同時進行空中、水面和水下的探測任務(wù)，大幅提升我國海洋立體監(jiān)測水平和能力。(記者張建松丁汀)
本文來自：宇辰網(wǎng)
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展開 既可以上天，也可以入海，一種新概念的海空兩棲無人航行器“哪吒”，由上海交通大學海洋學院海洋技術(shù)團隊成功研制，多項技術(shù)獲得國家發(fā)明專利，相關(guān)研究成果近日發(fā)表在國際權(quán)威期刊《海洋工程》。
記者在上海交通大學海洋學院哪吒實驗室看到，小巧玲瓏、紅白相間的“哪吒”既有固定翼又有旋翼，中間主體是一個電子艙。“哪吒”的機臂上，有一個十分巧妙的折疊機構(gòu)。通過機械自鎖裝置，可以實現(xiàn)入水之后機臂折疊，出水之前機臂展開。
據(jù)上海交通大學海洋學院海洋技術(shù)團隊曾錚副研究員介紹，“哪吒”是將水下滑翔機的設(shè)計理念與無人機的設(shè)計思想進行了有機融合，具備垂直起降與懸停、水平飛行、水下滑翔等多種功能于一體。不僅能在空中飛行自主定位，還可以在指定海域或者水面降落，并進入水下潛航，完成水下的觀測任務(wù)后鉆出水面，自主飛行返航。巧妙之處是，“哪吒”的固定翼不僅是空中的飛行翼，入水以后還可以成為滑翔翼。旋翼則可實現(xiàn)航行器在水、空跨界過程中的穩(wěn)定起降。
上海交通大學海洋學院海洋技術(shù)團隊曾錚副研究員介紹“哪吒”。新華社記者 張建松 攝
作為海空兩棲的航行器，“哪吒”高強的本領(lǐng)來自科研人員長達五年堅持不懈的技術(shù)攻關(guān)。上海交大海洋技術(shù)團隊連璉教授、曾錚副研究員帶領(lǐng)盧迪、熊程珂、呂晨昕、胡銳等成員，在上海市社會發(fā)展科技攻關(guān)項目、上海交通大學重點前瞻布局基金項目、青島國家海洋科學與技術(shù)國家實驗室開放基金項目等支持下，成功研發(fā)了承壓耐蝕高速電機、小型輕量化浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、海空跨介質(zhì)航行的非線性穩(wěn)定控制器等一系列關(guān)鍵核心技術(shù)。
其中，承壓耐蝕高速電機采用了和傳統(tǒng)水下推進器動密封完全不同的技術(shù)，既能夠在空中高速轉(zhuǎn)動，同時也能在水下承壓。
展開 針對上述問題，本文提出采用移動性靈活的水下無人自主航行器完成水域監(jiān)測任務(wù)。因此，本文提出面向水域生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的基于無人自主航行器的智能水下多參數(shù)移動監(jiān)測平臺。
該平臺基于輕型免維護AUV載體，通過搭載水下多參數(shù)傳感器及水下側(cè)掃聲吶，獲取水質(zhì)參數(shù)及水底的地形地貌信息；基于穩(wěn)健水聲通信技術(shù)實現(xiàn)水下多參數(shù)傳感器的實時回傳，實現(xiàn)水質(zhì)信息的原位監(jiān)測；通過提出的智能水下平臺控制算法，本平臺可實現(xiàn)航跡自主規(guī)劃，提高了監(jiān)測任務(wù)的靈活性。
二、系統(tǒng)設(shè)計
⒈系統(tǒng)總體設(shè)計
本系統(tǒng)采用輕型免維護AUV平臺搭載聲通信機、水質(zhì)傳感器與側(cè)掃聲吶的水下探測系統(tǒng)，可實現(xiàn)水下采集傳感器數(shù)據(jù)的實時回傳，總體系統(tǒng)分為水下航行器、操控終端和保障系統(tǒng)三部分。AUV航行器平臺搭載聲通信機與側(cè)掃聲吶的實施方案如圖1所示，搭載后的平臺除原平臺的頭段、控制段、接口段和尾端外，在頭段與控制段之間針對聲通信機和側(cè)掃聲吶的搭載需求分別設(shè)計聲通信機搭載段。側(cè)掃聲吶安裝于側(cè)掃聲吶搭載段的雙側(cè)“肋部”位置，段內(nèi)安裝相應(yīng)聲學設(shè)備的電子處理板。該平臺采用模塊化設(shè)計，擴展性強，可搭載多種聲吶設(shè)備，完成水文參量數(shù)據(jù)采集、水底地形地貌勘察以及相關(guān)的作業(yè)任務(wù)。
AUV總體結(jié)構(gòu)采用封閉耐壓結(jié)構(gòu)形式，分段形式構(gòu)成，各艙段按功能模塊化要求進行設(shè)計，各段功能相對獨立，各艙段采用了統(tǒng)一的連接結(jié)構(gòu)和密封形式進行設(shè)計，可增添附加的功能段。AUV平臺直徑180mm，總長1975mm，排水量約50kg。
展開 從載具推進的物理學角度來看，無人駕駛水下航行器(UUV)與滑雪艇或者油輪幾乎沒有什么不同。它采用了航行器-推進器-驅(qū)動的系統(tǒng)模型，該模型通過推進器將驅(qū)動能量轉(zhuǎn)化為推力，以達到推動航行器移動的目的。推力平衡和運動的基本原理對這三種載具都是共同的，即旋轉(zhuǎn)能量被系統(tǒng)的中心部件推進器轉(zhuǎn)化為軸向推力。
不同類型載具的推進器設(shè)計所不同的是基于載具各自任務(wù)所特有的設(shè)計約束和目標。例如，一艘滑雪艇在拖曳速度下可能需要高推力，并愿意放棄潛在的最高速度以達到這一任務(wù)要求，它的傳動比和推進器特性就是為此而設(shè)計的。為了獲得最大的經(jīng)濟回報，油輪可能需要以“經(jīng)濟速度”獲得最大的效率。或者，它可能還會額外限制排放或燃料消耗，這就要求在推進器的設(shè)計上做出妥協(xié)。
考慮到相關(guān)的各種任務(wù)，水下航行器有其自己的一套推進器設(shè)計要求，如電池壽命(或電池容量下運行的最大距離)，最大直徑，最小運行速度，從水動力效率或安全角度考慮是否采用導流管式螺旋槳，同時也考慮到可以減少噪聲，確保安靜地進行數(shù)據(jù)收集任務(wù)。這些設(shè)計要求是HydroComp公司進行UUV推進器設(shè)計工作時的思考，這些思考來源于一個成功的設(shè)計項目，是在和客戶深度溝通設(shè)計需求和信息的過程中形成的。航行器-推進器-驅(qū)動模型是進行此類設(shè)計討論的一個很好的框架。
航行器
典型的UUV是一種回旋體外形(也稱為軸對稱形式)，它有一個鼻子、身體和尾巴。為了裝配設(shè)備的內(nèi)部容積最大化，一些航行器的首部和尾部非常短。正如你可能預(yù)料到的，這樣的首部必然會造成阻力的增加，由于流體進入推進器不是沿著軸向而是有一定的斜度，也會損失一定的推進性能。不同的阻力成分，如興波阻力或壓阻力和摩擦阻力或粘性阻力之間的平衡是我們工作的一部分，往往希望得到最小的阻力體積比，事實上，這并不能完全實現(xiàn)。
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無人航行器的最新內(nèi)容
無人機（四軸飛行器）
這是使用 SolidWorks 設(shè)計的四軸飛行器的詳細 3D CAD 模型。該組件采用三臂結(jié)構(gòu)，包含無刷電機、螺旋槳、中央框架和已安裝的電池組。該結(jié)構(gòu)針對輕量化性能進行了優(yōu)化，展示了逼真的機械組件，例如電機支架、支撐架和模塊化框架。非常適合無人機設(shè)計演示和原型設(shè)計。
1、簡述
水下航行器（UUV）作為一種海洋探測裝備，具備體積小、隱身性好、機動性強、成本低和可組網(wǎng)等優(yōu)點。這些特點使得它們在海洋探索、科學研究、軍事偵察等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，其在現(xiàn)代海洋探測和軍事領(lǐng)域中占據(jù)著越來越重要的地位。
水下航行器在航行時，會受到水流的阻力，其在航行過程中的阻力性能會影響其快速性, 水下航行器的快速性是評價其綜合航行性能的一項重要戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標。隨著各種反潛設(shè)備的發(fā)展
無人機 - 適用于大型樹木的花園噴霧器
10 升除草劑或殺蟲劑
四軸飛行器是一種利用四個旋翼實現(xiàn)升力和推進的飛行器，可實現(xiàn)穩(wěn)定的飛行和靈活的機動性。這種設(shè)計不僅可以確保平衡的飛行體驗，而且易于控制，對業(yè)余愛好者和專業(yè)人士都具有吸引力。
<p><span style="color: rgb(85, 85, 85); background-color: rgb(255, 255, 255);">使用真實旋轉(zhuǎn)葉片和 ANSYS CFX 對四軸飛行器無人機進行 CFD 仿真。</span></p><p><span style="color: rgb(85, 85, 85); background-color: rgb(255, 255,
隨著工業(yè)發(fā)展，技術(shù)進步，無人機的使用在各行各業(yè)開始愈發(fā)重要，無人機是一種有動力、可控制、能攜帶多種任務(wù)設(shè)備、執(zhí)行多種任務(wù)并能重復(fù)使用的飛行器。以其靈動的身影穿梭于遙感測繪、物流配送、農(nóng)業(yè)噴灑、影視拍攝及緊急救援等多元場景。在物流領(lǐng)域，無人機定位追蹤系統(tǒng)可以用于包裹配送，通過實時追蹤無人機的位置，可以確保包裹準確無誤地送達目的地。在攝影領(lǐng)域，無人機定位追蹤系統(tǒng)可以用于航拍攝影，通過精確控制無人機的飛行軌跡
無人機搭載氣體傳感器模塊在各種環(huán)境和應(yīng)用場景中都發(fā)揮著越來越重要的作用。無論是城市中心，還是偏遠地區(qū)，只要有空氣質(zhì)量或環(huán)境監(jiān)測的需求，無人機都可以快速、準確地提供氣體濃度的詳細數(shù)據(jù)。
在城市環(huán)境中，無人機可以針對工業(yè)區(qū)、住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)等不同區(qū)域進行空氣質(zhì)量監(jiān)測。通過收集和分析數(shù)據(jù)，可以評估空氣質(zhì)量狀況，發(fā)現(xiàn)污染源，甚至可以預(yù)測空氣質(zhì)量的變化趨勢，從而為政策制定者提供科學依據(jù)，為城市規(guī)劃提供重要參考
摘 要：針對水下航行器的鋰電池組發(fā)熱問題，利用ANSYS Icepak軟件對不同散熱條件下的電池艙段內(nèi)溫度氣流分布情況進行了仿真分析。結(jié)果表明：相比于艙內(nèi)空氣自然對流冷卻，使用風冷散熱可大幅降低電池組平均溫度，并改善電芯之間的溫差，有利于提高電池組的環(huán)境適應(yīng)性和放電功率，進而提升水下航行器的安全性和可靠性。
關(guān)鍵詞：鋰電池;Icepak;散熱仿真;水下航行器溫度場;
0 引言
電動滑板車、手推車、有軌電車、無人機、無人水下航行器、無人機、EVTOL直升機和私人船只都可以歸類為電動車輛。
隨著世界朝著可再生的未來發(fā)展，汽車制造商不斷尋找簡化流程的方法。增材制造完全符合這一要求，并且已經(jīng)被用于從原型設(shè)計到打印整輛車的各個領(lǐng)域。
快速電動汽車原型設(shè)計
隨著電動汽車需求的激增，制造商的產(chǎn)品開發(fā)時間表變得越來越緊迫。3D 打印可以加速原型制作。
如今環(huán)境形勢嚴峻，環(huán)境監(jiān)管執(zhí)法任務(wù)越來越繁重，深度和難度也在不斷增加，監(jiān)管模式相對單一，傳統(tǒng)的環(huán)保執(zhí)法方式已無法滿足當前環(huán)境監(jiān)管工作的需要。
將無人機應(yīng)用于環(huán)保領(lǐng)域，可以實現(xiàn)實時圍繞環(huán)境污染突發(fā)事件，追蹤違法污染源并及時取證，從宏觀上掌握污染源分布、排放狀況及項目建設(shè)情況，為環(huán)境管理提供依據(jù)。
構(gòu)建“天空地"—體化監(jiān)測體系是新形勢下生態(tài)、環(huán)境、水文、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、氣象等資源環(huán)境領(lǐng)域的重大需求
