[发明专利]一种可应用于翼身融合水下滑翔机结构设计的参数化方法

说明书

本发明涉及一种可应用于翼身融合水下滑翔机结构设计的参数化方法，将滑翔机参数化结构与外形相结合。由自定义比例划分滑翔机机身和机翼，根据放置机身平板的参数和平板厚度得到平板坐标，再设定机身的圆柱位置和半径。由滑翔机外形得到组成滑翔机机翼前后两端的杆的线，再由机翼的设计参数得到生成机翼的杆的坐标。将所有得到的坐标储存。将上述坐标和线组合，形成滑翔机结构的平面结构。将滑翔机外形与拉伸后的平面结构相交，再将机身处圆柱减去，可得到实际的翼身融合水下滑翔机几何结构。本发明不仅大大降低滑翔机结构设计的复杂性，适用范围广泛，为滑翔机结构设计与研究提供有效简便的方法，而且能解决滑翔机结构强度性的参数化问题。

技术领域

本发明属于水下滑翔机结构设计领域，涉及一种可应用于翼身融合水下滑翔机结构设计的参数化方法。

背景技术

水下滑翔机(Underwater Glider)是一种新型的水下机器人。由于其能源消耗极小(仅在调整净浮力和姿态角时消耗少量能源)，且效率高、续航力大和可重复使用等特点，在海洋探索中发挥了巨大作用，广泛应用于生物海洋学，战术海洋学，长周期、大范围海洋侦察和搜索，以及航行辅助等(庞重光,连喜虎,俞建成.水下滑翔机的海洋应用[J].海洋科学,2014(4):96-100.)。翼身融合水下滑翔机(Blended-Wing-Body Underwater Glider，BWBUG)，是一种机身主体与机翼平滑地融为一体的水下航行器，依靠净浮力和质心位置的调节实现滑翔。这种滑翔机的流体动力特性和载荷承载能力由于其独特的翼身融合布局而尤为突出。

参数化设计是当今流行的一种设计方式，其将工程本身编写为函数与过程，通过修改初始条件并经计算机计算得到工程结果的设计过程，实现设计过程的自动化。参数化设计可以大大提高模型的生成和修改的速度。

国内对水下滑翔机的研究起步较晚，且大多针对于滑翔机的外形设计，鲜有涉及其结构设计，而结构对其的影响又是重大的。将结构设计与现有成熟的参数化方法相结合，使得参数化涉及变量具有明确意义，可以极大提高其设计效率与设计精度。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种可应用于翼身融合水下滑翔机结构设计的参数化方法，解决现有翼身融合水下滑翔机结构如何进行参数化的问题，填补目前国内对此模块研究的欠缺。同时使得参数化涉及变量具有明确意义，为后续参数优化提供了便利。

技术方案

一种可应用于翼身融合水下滑翔机结构设计的参数化方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：根据翼身融合水下滑翔机的结构设计与其外形设计的平面形状和截面形状，得到参数化外形的样条曲线的基本数据；按照建模软件的指定路径中读入剖面线和前、后端两条引导线UbLine、LbLine；记滑翔机半展长为L，最大宽度为D，定义展长方向为Z方向，宽度方向为X方向；

步骤2：滑翔机的结构设计分为两个部分：机身结构和机翼结构，以比例为n0划定机身和机翼两部分，即机身机翼分界位置位于n0*L原点处；

步骤3：沿滑翔机展长方向的平板选取为两块，沿宽度方向的平板取为四块；

选取机身部分长度的一半和机身总长度作为滑翔机沿展长方向平板的放置位置；

所述平板为矩形，沿展长方向和宽度方向放置；

步骤4：机身部分沿宽度方向的平板的厚度为t1，每块平板为四个坐标，沿宽度方向两块平板的坐标，将其命名为第一平板1和第二平板2，将得到的坐标存放于矩形坐标P中；

步骤5：机身部分沿展长方向的平板位置由第一平板1和第二平板2决定，第一平板1、第二平板2对应的两个截面的前端X坐标的最大值与后端X坐标的最小值的差值为相对长度，取该长度的1/4分别插入四个沿展长方向的平板，此平板厚度为t2。将得到的四个平板的坐标存放于矩形坐标P中；