大学生创新性实验计划项目申请书水翼潜水机器人平台.docx

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大学生创新性实验计划项目申请书水翼潜水机器人平台

附件1

大学生创新性实验计划项目申请书

项目编号

项目名称水翼潜水机器人平台

项目主持人联系电话

所在学院机电工程学院

学号专业班级

指导教师

E-mail

申请日期

起止年代

中南大学

填写说明

1．本申请书所列各项内容均须脚踏实地，仔细填写，表达明

确谨慎，简洁简要。

2．申请人能够是个人，也可为创新团队，首页只填主持人，

均为参加项目的学生。

“项目编号”一栏不填。

3．本申请书为大十六开本（A4），左边装订成册。

可网上下

载、自行复印或加页，但格式、内容、大小均须与原件一致。

4．主持人所在学院仔细审查,经初评和辩论，签订建议后，

将申请书（一式两份）报送中南大学创新办（一办319）。

一、基本状况

项目

名称

所属

学科

申请

金额

20000元

主持人

性别

姓名

学号

联系

电话

指导

联系

教师

电话

主持人以前参

与科研的状况

指导教师肩负

科研课题状况

指导教师对本项

目的支持状况

姓名学号

项

目

组

主

要

成

员

潜水机器人平台

机电一体化

起止年代2009年7月——2010年10月

男民族汉出生年代

宅：

手机:

宅：

手机:

专业班级所在学院项目中的分工

二、项目研究的目的和主要研究内容

目的：

成立潜水探测机器人平台。

开发一种既能高速水面追击，又能潜水侦察作业的机器人平台。

研究内容：

1、高速水面航行水翼船原理。

2、整机气动、水动外形设计。

3、水面及水下航行原理设计。

4、动力系统及切换设计。

5、控制系统设计。

6、导航、遥控设计。

工作原理

以下列图

1、图

2为设计原理三维图水面航行

-水翼张开状态（初步）

机器平台主体

2自由度螺旋桨

前水翼张开状态后水翼

图1水面航行-水翼张开状态图

1、高速水面航行与水下潜行原理。

水翼船为一种水面快速航行的新式水面航行器，靠向后喷水获取行进动力的船，

速度可达100km/s以上,速度可达一般轮船的2到3倍，可实现快速追赶。

并且整机体

积小、重量轻，配上适合发动机，速度很简单提高。

如上图1为水面航行——水翼张开状态图

当距离敌方轮船距离较近时，需要潜到水底进行作业，要求必定速度和方向控制敏捷。

下列图2为水下潜行的水下潜行——水翼收拢状态图。

图2水下潜行-水翼收拢状态图

下列图3为水翼船航行时速度对自重和升力的成效剖析

2、整机气动、水动外形设计。

（1）水翼船在水面航行，要求自重轻速度才可提高，依据空气动力学原理，参照飞机机翼、机身的构造，当速度达到较高时，机身产生足够的升力与自重抵消大多半，进而能够实现快速航行。

（2）水下航行加速设计，充足考虑流体动力学原理。

减少潜行时的阻力依据气动外形剖析水翼船速度，成效以下列图3：

3、水面及水下航行原理设计。

（1）水面航行采纳燃油发动机，速度快，长航时，尾部螺旋桨供给动力和控制方向；

（2）水下潜行，变换动力，采纳电池供电，三个螺旋桨同时工作，可灵巧控制航速和航向。

4、动力系统及切换设计。

燃油发动机与电池电机的动力切换，控制设计。

5、控制系统设计。

速度、航向调理、摄像头阻碍监测与避障控制。

下列图为速度、航向调理初步控制原理图。

三、国内、外研究现状和发展动向

水翼船，1891年，法国人拉贝尔特第一提出在船底艏艉端安装水翼的设计。

1919

年，加拿大人贝尔制造出第一艘水翼船。

我国在1958年起步进行水翼船的研究，并

于1960年设计建筑了国内第一艘长江水翼船。

随后我国又设计出长江“水翼二号”、小型自稳式水翼船“飞鱼号”、自控水翼船“北星号”。

20世纪末，全球已有水翼船

1000多艘，此中苏联拥有800多艘，主要作为内河、湖泊、沿海的高速客船。

在军用

方面，美国、苏联和欧洲一些国家把水翼船作为导弹快艇，鱼类快艇，并发展为能携

带直升飞机的反潜舰艇。

当今存在的水翼船大多不超出一千吨，并以近海航行为主。

跟其余的高速舰艇技术对比，水翼船（主假如全浸型）的主要长处是能够在恶劣海情

下航行，船身的颠簸较少。

并且高速航行时所产生的兴波较为少，对岸边的影响较低。

弊端主要在制造大型的水翼船、或进一步提高速度，当前还存有技术困难。

水翼所能

供给的浮力与长度成平方关系，可是船的重量却与长度成立方关系。

故此制造更大型

的水翼船存在必定的难度。

要进一步提高速度，水翼在告诉下会产生气泡的问题亦需

要解决。

别的全浸式水翼的构造及控制较为复杂，亦令成本上升。

水翼船使用燃气引

擎花销燃料许多亦是商业运作上的考虑之一。

最近几年来，美国的萧忠镇，日本的宫崎国

男，国内的黄文章，蓝少雄和周洪斌等人，分别针对构造设计或控制系统进行了水翼

船的设计。

无人遥控潜水器，也称水下机器人。

它的工作方式是。

由水面母船上的工作人员，经过连结潜水器的脐带供给动力，操控或控制潜水器，经过水下电视、声呐等专用设施进行察看，还可以经过机械手，进行水下作业。

当前，无人遥控潜水器主要有，有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种，此中有缆避控潜水器又分为水中自航式、拖航式

和能在海底构造物上爬行式三种。

特别是近10年来，无人遥控潜水器的发展是特别快的。

从1953年第一艘无人遥控潜水器问世，到1974年的20年里，全球共研制了20艘。

特别是l974年此后，因为大海油气业的快速发展，无人遥控潜水器也获取飞快发

展。

到1981年，无人遥控潜水器发展到了400余艘，此中90％以上是直接；或间接为大海石油开采业服务的。

1988年，无人遥控潜水器又获取长足发展，猛增到958艘，

比1981年增添了110％。

这个期间增添的潜水器多半为有缆遥控潜水器，大概为800艘上下，此中420余艘是直接为海上池气开采纳的。

无人无缆潜水器的发展相对慢一

些，只研制出26艘，此中工业用的仪8艘，其余的均用于军事和科学研究。

此外，载

人和无人混淆理潜水器在这个期间也获取发展，已经研制出32艘，此中28艘用于工

业服务。

当前综合水翼船与无人操作潜水机器人的研究设计极少，还没有特别成熟的产品。

四、项目的创新点和特点

创新点：

1、观点创新

本机器人集水面航行水翼船、水下潜行、知足空气动力学的机翼外形于一身。

同时连结了船、潜艇、飞机三个观点，属于边沿机械。

2、构造创新

动力外形构造知足空气动力学、流体动力学原理且曲线拥有艺术美感，可折叠前水翼奇妙实现了水面快速航行和水下潜行两种状态的变换，简单而适用。

3、工艺创新

本机器人平台制作需制作磨具铺贴，体积小，可用木头制作模型翻模而后采纳低价切合资料铺贴，而后机体喷流线型动感漆色，制造出来轻巧、结实而雅观。

4、原理创新

水面航行和水下潜行两种工作状态的动力切换，燃油发动机与电池电极的变换使本机器人平台拥有双动力驱动，自但是奇妙。

特点：

本水翼潜行机器人平台跨多个学科，新奇而拥有较深的科技含量，基来源理简单，比较简单达到预期航行成效，其应用价值及其宽泛，可用于检测水下工作状况，可用于军事侦探、收集样本等多种场合。

五、预期成就和拟解决的重点问题

预期成就：

1、作品样机

因为当前工作原理及三维设计基本达成，半年内可达成样机的试制，达成后可到湘江进行试机查验，达成水上航行及水下潜行功能。

可调试安装摄像头，试行拍摄。

2、论文

经过对水翼船及潜艇、飞机飞翔原理的学习和应用，发布有关论文。

3、专利

达成设计及样机试制后，可申请有关的发明或适用新式专利，进行专利保护及专利转让，选择中心及有价值技术应用到有关领域，真实实现其价值。

4、竞赛获奖

样机试制后，可参加各样创新性大赛，争取获取机械设计及挑战杯有关奖项

拟解决的重点问题：

1、水翼船水面航行状态航行速度的提高。

怎样尽量提高水翼船航行状态，达到120甚至更高是一个值得研究和实验的题目，经过对空气动力学、流体动力学及飞机机翼的研究，设计出一款能够在水面快速航行的航行器。

2、水翼船与水下航行的变换

水面航行于水下潜行属于两个不一样的领域，怎样奇妙、安稳的达成切换是一个需要实质试验才能达成的问题。

3、精确远程控制

当前市场上的远程控制器好多，10公里控制器价钱2000元左右，怎样调试既能正确达成水面控制又能达成精确水下控制是一个很值得研究的问题。

六、项目研究进度安排

当前已达成初步设计，大概设计原理和思想已经经过团队成员频频议论和商酌。

1、2009年6月——7月

完美方案

2、2009年7月——9月

细节设计确立方案

3、2009年9月——10月

外购件购置

4、2009年10月——11月

主机磨具制作

5、2009年11月——12月

其余零件加工

6、2009年12月——2010年1月

达成装置

7、2010年1月——2010年2月

试验、调试

8、2010年2月——2010年4月

改良、完美

8、2010年5月

查收，竣工

七、已有基础

1.与本项目有关的研究累积和已获得的成绩

（1）基来源理已设计达成

（2）速度和方向控制系统设计已达成

（3）有关领域参照资料已特别丰富

（4）开发整机的磨具制作方案已基本定型

（5）外购件型号大概定型，发动机及螺旋桨型号基本定型。

（6）论文方向大概已找到，有关领域论文研究方向已经过学习和消化。

（7）外协加工厂家已联系好，制作装置车间具备。

（8）有关领域专家库已找到，已向有关专家讨教并议论过设计原理和方案。

2.已具备的条件，尚缺乏的条件及解决方法

（1）研发团队

（2）外协加工单位

（3）设计原理——三维图、控制原理图初步方案已达成

（4）磨具加工、开模方案已有初步设计。

（5）需采买外购件主要配件已经过选型。

尚缺乏的条件：

（1）缺乏启动资本

（2）缺乏加工、装置工具

（3）缺乏学校有关实验条件支持

八、经费估算

开销科目

估算金费

主要用途

（元）

估算经费总数

20000

加工制作

机械加工

5000

机械加工、磨具及铺贴资料

动力装置

5000

发动机、电池、螺旋桨

控制导航系统

5000

控制系统、导航系统、摄像头

工具附件

3000

机械工具、电器工具

论文、专利等

2000

论文发布、专利申请花费

学校同意经费

九、指导教师建议

阶段下达经费计划（元）

前半阶

后半阶段

段

150005000

40001000

40001000

40001000

2500500

1500500

署名：

日期：

十、二级学院大学生创新性实验计划专家组建议

负责人署名：

（盖印）日期：

十一、学校大学生创新性实验计划专家组建议

负责人署名：

（盖印）日期：

十二、大学生创新性实验计划领导小组审批建议

负责人署名：

日期：