High pressure waterjet propulsion with thrust vector control system applied on underwater vehicles

Zhang Zuti; Cao Shuping; Shi Weijie; Luo Xiaohui; Wang Huawei; Deng Jia; Zhu Yuquan

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High pressure waterjet propulsion with thrust vector control system applied on underwater vehicles

机译：带推力矢量控制系统的高压水刀推进系统在水下航行器上的应用

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Maneuverability is one of the most important performances of underwater vehicles. To improve the maneuver-ability of underwater vehicles, a high-pressure waterjet propulsion system combined with a Thrust Vector Control System (TVCS) was presented, which controlled the sailing trajectory through adjusting the waterjet deflection angle and thrust vector instead of rudders and sterns. The TVCS was established in the form of 3RPS Parallel Manipulator and the position feedback was provided by measuring the displacements of three actuator cylinders. The relationship between the thrust direction and the displacements of the actuator cylinders was established through the procedure of solving an inverse kinematics problem. Simultaneously, the motion transformation function of the system was derived, and the Fuzzy-PID strategy was adopted. Accordingly, the Simulink model was built, and the simulation indicated that the system had good performance. In addition, the sailing trajectory was obtained, and the results showed that the turning diameter was 78 m, and it was independent of thrust and sailing speed. The underwater vehicle utilizing high-pressure water jet propulsion with TVCS had good maneuverability at either high or low speed conditions.

机译：机动性是水下航行器最重要的性能之一。为了提高水下航行器的机动性，提出了一种结合推力矢量控制系统（TVCS）的高压水刀推进系统，该系统通过调节水刀的偏转角和推力矢量来代替舵和船尾来控制航行轨迹。 TVCS以3RPS并联机械手的形式建立，并且通过测量三个执行器气缸的位移来提供位置反馈。通过解决逆运动学问题的程序，建立了推力方向与执行器气缸的位移之间的关系。同时，推导了系统的运动变换函数，并采用了Fuzzy-PID策略。因此，建立了Simulink模型，仿真表明该系统具有良好的性能。此外，获得了航行轨迹，结果表明转弯直径为78 m，并且与推力和航行速度无关。带有TVCS的高压水喷射推进器的水下航行器在高速或低速条件下都具有良好的机动性。

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来源
《Ocean Engineering》 |2018年第may15期|456-467|共12页
作者
Zhang Zuti; Cao Shuping; Shi Weijie; Luo Xiaohui; Wang Huawei; Deng Jia; Zhu Yuquan;
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作者单位

Huazhong Univ Sci & Technol, Sch Mech Sci & Engn, Wuhan 430074, Hubei, Peoples R China;

Huazhong Univ Sci & Technol, Sch Mech Sci & Engn, Wuhan 430074, Hubei, Peoples R China;

Huazhong Univ Sci & Technol, Sch Mech Sci & Engn, Wuhan 430074, Hubei, Peoples R China;

Huazhong Univ Sci & Technol, Sch Mech Sci & Engn, Wuhan 430074, Hubei, Peoples R China;

Huazhong Univ Sci & Technol, Sch Mech Sci & Engn, Wuhan 430074, Hubei, Peoples R China;

SUNY Binghamton, Dept Syst Sci & Ind Engn, Binghamton, NY 13902 USA;

Huazhong Univ Sci & Technol, Sch Mech Sci & Engn, Wuhan 430074, Hubei, Peoples R China;

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原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类
关键词
Thrust vectored control; Waterjet propulsion; Underwater vehicle;

机译：推力矢量控制喷水推进水下航行器;

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