哈工程哲社立项其机器人平台的开发

一种高效波动推进方式的研究及其机器人平台的开发设计说明书 海洋航行器的运动是依靠流体的反作用力实现的，当代海洋航行器的主流动力装置是螺旋桨，螺旋桨扰动流体产生周向诱导速度和轴向诱导速度。有用功

一种高效波动推进方式的研究及其机器人平台的开发设计说明书 海洋航行器的运动是依靠流体的反作用力实现的，当代海洋航行器的主流动力装置是螺 旋桨，螺旋桨扰动流体产生周向诱导速度和轴向诱导速度。有用功率是轴向诱导速度产生的， 相当一部分的能量引起了流体的周向转动做了无用功。 波动推进是一种高效的推进方式，设计采用一种波动实验装置测量波动鳍在不同波速， 波频以及波幅状态下产生的推力大小与推进的效率，根据实验结构绘制出效率曲线，得出最 高效率对应的波幅波长与波动速度应用于实际的航行器平台。 作品是一种波动推进装置，通过摆动杆有序的摆动形成杆组的波动，进而产生推力。推 进机理是波动鳍产生的行进波与水相互作用产生推力，其对流体的扰动小，产生的噪声低， 绿色环保；实验测得低速条件下推进效率高于螺旋桨。 联系人：徐文华 ；电话：13703606215 ；E-mail：xwh625@163.com 1.研究背景及现状介绍 1.1研制背景及意义 我们知道燃油消耗是远洋船舶的主要运营成本之一，因此研究一种新型的高效水中推进 方式来降低能耗有十分重要的意义，同时也符合现在节能减排的大趋势。 海洋中的水生生物经过漫长的自然进化，使得它们的推进方式拥有极高的效率及灵活性。 目前广泛应用的水下航行器基本都是采用螺旋桨推进。由于在螺旋桨尾部的水流分离、漩涡 多、气泡大等原因造成明显的能量损失，其推进效率只能达到40%；而仿生推进效率可以达 到80%以上。仿生水下游动的高机动性，高效率，以及低噪声、对环境扰动小等优点符合节 能减排，绿色环保的社会发展需要。 本作品是在系统研究了鳍波动推进方式的基础上制作的，在满足水中航行器的各种功能 的前提下大大提高了机器鱼的推进效率，达到了节能的效果。 图（1）：鳍波动推进—乌贼 图（2）：鳍波动推进机器人 1.2 当前国内外同类领域的研究水平 受到生物实验技术和非定常流体动力学理论的制约，MPF推进模式的研究相对于BCF推进 模式起步较晚。所以对于尾鳍摆动模式的研究较多，成果也较多。而鳍波动模式的研究尚处 于初级阶段。国内关于鳍波动模式的研究机构较少。 目前国际上已经开发出了多种多样的柔性鳍波动推进仿生模型，在理论研究、数值计算， 实验研究等方面都有了不同程度的进展，然而柔性鳍波动推进的机理还在研究探索中，仿生 推进的研制也都处于实验研究阶段，离实际的工程应用还有很大距离。