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水下滑翔机发展现状及挑战

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水下滑翔机是一种新概念水下自主机器人,可用于海洋环境监测,水下移动目标跟踪与监视等领域.本文从水下滑翔机研制关键技术和国内外发展现状谈起,对比了国内外水下滑翔机的主要差距,分析了目前水下滑翔机发展面临的困难和挑战,展望了水下滑翔机的未来发展趋势.rn 水下滑翔机的重心调节机构主要有以五种设计方案。方案一:液体抽送调节方案;方案二:同步带传动重块运动方案;方案三:曲柄滑块机构传动重块运动方案;方案四:梯形丝杠传动重块运动方案;方案五:滚珠丝杠传动重块运动方案。rn 方案五的优势相对明显，现阶段大多数水下滑翔机的重心调节机构都选用了此方案。另外，后四种方案还有一个共同的优点就是可通过移动重块实现重心调节，即重块可以用重量很大的电池块来代替。它一方面可以减少附加载荷的重量;另一方面还可为水下滑翔机提供更多的能量，在很大程度上提高了续航力。rn 浮力的精确控制是实现水下滑翔机运动速度控制的关键。水下滑翔机的浮力调节系统本质上就是通过改变外部油囊的体积来改变净浮力。目前，水下滑翔机有两类改变外部油囊体积的方法:一类是液压法，利用液压泵来改变外部油囊体积;另一类是热机法，通过相变材料的热胀冷缩来改变外部油囊的体积。rn 水下滑翔机机体的水动力特性主要体现在外形、翼型和位置等方面。其主要目的是在满足装配要求的前提下，通过水动力学方法来优化降低载体的航行阻力，增加升阻比，提高水下滑翔机的机动性和可控性。目前，水下滑翔机的机体外形主要有两种:带平行中体的水滴形和低阻层流形。rn 水下滑翔机的特点在于航程远，续航能力强，要表现出些特点，就要从根本上解决能源供应问题。目前常用的能源包括常规电池、燃料电池以及热机系统等，其中采用热机系统的水下滑翔机，浮力引擎利用大洋主温跃层垂直方向上的温度差从周围环境中获得能量，因此可以航行的更远，续航更持久。

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