摘要：为了评估波浪滑翔器弹簧水翼机构在波浪中三维效应对其动力学性能的影响,本文基于重叠网格技术建立波浪滑翔器弹簧水翼机构的数值计算模型,并利用CFD FLUENT软件对二维和三维水翼之间的动力学性能进行分析与研究。结果表明,由于三维水翼展长有限,在翼端处产生梢涡现象,造成水翼动力性能减小,与二维水翼相比,三维水翼的前向推进效率减少22.3%。接着,利用仿生学原理设计波浪滑翔器仿生水翼,发现仿生水翼降低了梢涡对水翼动力性能的损失,同时对比相同展弦比的三维水翼,仿生水翼的前向推力提高了17.6%,效率提高了10.7%。最后,通过实验对比发现CFD仿真数据与试验数据具有相同的趋势,CFD仿真模型的可靠度得到验证。

摘要：针对波浪滑翔器声通机载荷减阻问题,设计水声通信机导流罩,并采用流体力学软件分析确定其设计参数;在直航状态下,仿真得到椭圆导流罩最优轴长比;然后在虚拟锚泊状态下优化其前缘长度;最后通过海上试验验证仿真可靠性。结果表明:相比于圆柱形外形,本文提出的导流罩的截面轴长比为3时,导流罩具有最佳减阻效果;在直线和虚拟锚泊运动时分别减阻82.2%和54%。该研究可为低速(雷诺数为3×10^(5))水声通信机导流罩设计和优化提供参考和借鉴。

摘要：以“先锋”波浪滑翔器为例,介绍其结构组成和性能,重点对脐带缆结构中的柔性铠装缆、接线盒及缓冲减振结构进行详细设计。以类NACA翼型作为截面的铠装缆比传统扁平缆最大可减少40%的流体阻力。铠装缆2根3.5 mm钢丝绳与接线盒通过固定压板和绕柱的连接方式可提供约9994 N承载拉力。基于组合式碟形弹簧的缓冲减振结构可缓冲吸收约115.6 J冲击能量,保证脐带缆结构可承受8级海况产生的周期性载荷。在南海开展为期69 d的海上试验,航行里程为2383 km,在3级海况下平均航速为1.28 kn,虚拟锚泊精度半径小于80 m,验证了波浪滑翔器的海上航行性能。

摘要：波浪滑翔器是一款新型海洋探测平台,能够搭载重型载荷安全进行海洋探测任务是其当前急需解决的问题。本文聚焦波浪滑翔器重型悬载搭载方案,开展了船体主尺寸及侧体布局设计,利用流体仿真方法进行船体纵摇、垂荡和横摇运动响应分析,并通过海上实验对设计与仿真进行理论验证。结果表明,在波高1.25 m、波浪周期5.6 s不规则波条件下,侧体横向跨距为0.63 m、纵向跨距为–0.525 m时,统计概率在(μ–2σ~μ+2σ)区间的船体横摇角度在15°以内。增设并优化侧体布局可有效改善船体横摇运动性能,该设计虽增大了船体纵摇,但解决了波浪滑翔器重型悬载发生倾覆的问题。

摘要：利用波浪滑翔器进行海洋环境观测是一种新型的海洋观测手段,与调查船等大型平台相比,具有成本低、效率高的优点。由于波浪滑翔器依靠波浪进行驱动,依靠太阳能进行平台供电,且平台航行自噪声较小,因此适合用于水下环境噪声的长期观测。为了开展基于波浪滑翔器的海洋环境噪声观测工作,设计了一种波浪滑翔器智能海洋环境噪声观测系统,包含水声采集系统以及适配的水声数据冗余存储方案,能实现声学数据采集存储、数据卫星回传和远程控制等功能。其中,水声采集系统具有低功耗、稳定性高等优点;水声数据冗余存储方案具有存储灵活,数据保障等优点。海上试验结果表明,波浪滑翔器智能海洋环境噪声观测系统具有实用性高、续航时间长与采集存储智能方便等特点,能够较好地完成海洋环境噪声观测任务,具有较好的应用前景。

摘要：波浪滑翔器是一款利用水下波浪动力转换机构实现波浪推进的水面无人探测平台,它出色的续航性能和无污染等优点受到了广泛的关注和认可。但是由于波浪滑翔器复杂的双体结构会导致其对作业水深有一定要求,且存在弱机动性、布放回收较为苛刻等缺点,制约了其全海况覆盖的发展。为了克服上述缺点,研发了一种新型的利用升沉-俯仰共同驱动的波浪滑翔器(AutoNaut architecture wave glider, ANWG)。首先,分析了ANWG推进机理,确定了其总体功能要求和设计目标,并完成了ANWG样机的总体结构设计;其次,进行了ANWG初步海试实验,对浮体船运动响应进行了分析,通过AQWA软件仿真计算,确定了ANWG浮体船的水动力参数,并基于浮体船的运动响应建立了被动扑动水翼的数值模型,得到了最佳的前后水翼弹簧刚度系数;最后,开展了ANWG自航行海试实验,通过实验得到的推力和水翼摆角等因素与仿真结果进行了对比,结果验证了理论分析和仿真结果的正确性和可靠性。

摘要：为了研究波浪滑翔器多体结构的动力学特性,本文利用D-H方法表示了波浪滑翔器各部分速度和位置的关系,结合波浪滑翔器结构特性推导波浪滑翔器的动力学方程。通过水池试验验证模型正确性,在Matlab-Simulink软件环境下进行运动仿真试验。试验结果表明:该建模方法可有效表示浮体与滑翔器之间较强的耦合关系,相较于传统方法提供更多参数,更好地分析得出波浪滑翔器的运动特性和其影响因素,便于后续研究。

摘要：文章根据波浪滑翔器在航行过程中的特点,利用波浪滑翔器系缆在波浪驱动下的伸缩特性,设计了一种波—电转换装置,并详细介绍了波浪滑翔器的结构和原理以及波—电转换装置的新概念、结构和原理,同时阐述了其应用的优势以及应用前景,为海洋探测、海洋经济开发、开展远海科学研究、国家海防建设提供参考。

摘要：为提高波浪滑翔器发电机的持续供电能力,设计采用波浪能为波浪滑翔器供电的圆筒型永磁直线发电机,并采用有限元法分析其性能。研究表明:圆筒型永磁直线发电机的气隙磁通密度总谐波正弦畸变率为18.8%,电压的总谐波正弦畸变率为4.1%,发电机的磁场性能与空载特性良好,可为波浪滑翔器提供高品质的电能。随外电路等效负载的增大,直线发电机的输出效率逐渐提高,在等效负载为18Ω时,直线发电机既可满足波浪滑翔器的用电需求,又能保持最大输出效率为69.25%。

摘要：为更好地利用和开发海洋资源,保护生态系统多样性等,该文设计一种基于柔性水翼的波浪动力无人航行器,采用一种位置保持控制算法,来使其能够在某一特定海域位置保持稳定。该波浪滑翔器是一种完全利用自然能源即可实现自主航行的新型海洋监测平台,其主体结构由水面母船、水下滑翔体和柔性缆绳3大部分组成,该文介绍波浪滑翔器的整体结构和运动机理,同时描述其控制系统、通信系统和导航系统等作业,以及电源管理模块。