Mathematical modeling of an autonomous uninhabited underwater vehicle dynamics with propeller in the rotary nozzle
Вантажиться...
Дата
2018
Автори
Hrudinina, H. S.
Грудініна, Г. С.
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Анотація
In this paper, the research of hydrodynamic characteristics of a rotary screw column in the propulsion and steering complex (PSC) of an autonomous uninhabited underwater vehicle (AUV) is being carried out. These characteristics include: the change of the propeller thrust force and the force on the propeller shaft, during the change in the incident flow angle. To obtain the required characteristics, the method of mathematical modeling of the AUV plane motion in the Simulink system was applied. The improved mathematical model of the vehicle rectilinear motion was performed by supplementing its equations, which allows to simulate the operation of the PSC, “propeller–rotary nozzle”, in the downwash water flow. The propeller operation design in the guide nozzle in a direct and downwash water flow at the underwater vehicle different speeds is carried out. Vehicle speed and shaft speed graphs were obtained. The dependences of the change in propeller thrust force on incident flow angle are plotted for various underwater vehicle traverse speeds. The possibility of accounting for the significant nonlinear dependence of the propeller thrust force and the propeller shaft force on the incident flow angle is the scientific novelty. Practical significance of the work lies on the possibility of improving the AUV control quality by compensating for the changes in the propeller thrust force and force on the propeller shaft. It will be particularly relevant to use the obtained characteristics in the development of control systems for AUV trajectory motion.
Досліджені гідродинамічні характеристики поворотної гвинтової колонки у складі рушійно-стернового комплексу (РСК) автономного ненаселеного підводного апарата (АНПА). До таких характеристик належать: зміна упору гребного гвинта та зусилля на гребному валу при зміні кута потоку, що набігає. Для отримання необхідних характеристик застосовано методику математичного моделювання плоского руху АНПА в системі Simulink. Удосконалена математична модель прямолінійного руху апарата доповненням її рівняннями, що дозволяють імітувати роботу РСК «гребний гвинт–поворотна насадка» у скошеному потоці води. Проведено моделювання роботи гребного гвинта в направляючій насадці у прямому і скошеному потоках води за різної швидкості руху підводного апарата. Отримано графік швидкості руху апарата та графік частоти обертання вала. Побудовано залежності зміни упору гребного гвинта від кута потоку, що набігає, для різних швидкостей руху підводного апарата. Побудовано залежності зміни моменту на валу гребного гвинта від кута потоку, що набігає, для різних швидкостей руху підводного апарата.
Досліджені гідродинамічні характеристики поворотної гвинтової колонки у складі рушійно-стернового комплексу (РСК) автономного ненаселеного підводного апарата (АНПА). До таких характеристик належать: зміна упору гребного гвинта та зусилля на гребному валу при зміні кута потоку, що набігає. Для отримання необхідних характеристик застосовано методику математичного моделювання плоского руху АНПА в системі Simulink. Удосконалена математична модель прямолінійного руху апарата доповненням її рівняннями, що дозволяють імітувати роботу РСК «гребний гвинт–поворотна насадка» у скошеному потоці води. Проведено моделювання роботи гребного гвинта в направляючій насадці у прямому і скошеному потоках води за різної швидкості руху підводного апарата. Отримано графік швидкості руху апарата та графік частоти обертання вала. Побудовано залежності зміни упору гребного гвинта від кута потоку, що набігає, для різних швидкостей руху підводного апарата. Побудовано залежності зміни моменту на валу гребного гвинта від кута потоку, що набігає, для різних швидкостей руху підводного апарата.
Опис
Hrudinina, H. S. Mathematical modeling of an autonomous uninhabited underwater vehicle dynamics with propeller in the rotary nozzle = Математичне моделювання динаміки автономного ненаселеного підводного апарата з гребним гвинтом у поворотній насадці / H. S. Hrudinina // Shipbuilding & Marine Infrastructure. – 2018. – № 2 (10). – P. 144–153.
Ключові слова
mathematical modeling, autonomous uninhabited underwater vehicle, propulsion and steering complex, rotary screw column, математичне моделювання, автономний ненаселений підводний апарат, рушійно-стерновий комплекс, поворотна гвинтова колонка