Перейти до вмісту
Наукові вісті КПІ
ISSN 2617-5509 · e‑ISSN 2663-7472 Відкритий доступ · CC BY 4.0
Т. · № 3 · 2021 гру 15, 2021 статті

МОДЕЛЮВАННЯ ДИНАМІКИ АВТОНОМНОГО БЕЗПІЛОТНОГО ПІДВОДНОГО АПАРАТА ЗА ПРОСТОГО РУХУ

НБ
Надія Іванівна Бурау Відповідальний Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна
СВ
Сергій Миколайович Величко Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна
СГ
Станіслав Олегович Гуриненко Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна
Опублікованогру 15, 2021
PDF
НВКПІ 3 ТОМ · 3
ТОМ · № 3 · 2021 Переглянути випуск

Анотація

Проблематика. Створення безпілотних підводних апаратів (БПА) належить до найбільш пріоритетних напрямів морської робототехніки. На різних етапах розроблення БПА застосовують розрахунки та дослідження на основі методів чисельного аналізу та імітаційного моделювання. Для спрощення досліджень доцільно використовувати послідовно чисельне комп’ютерне моделювання за допомогою спеціалізованих програм (CAD), а також гідродинамічне моделювання (CAE). Мета дослідження. Виконати моделювання конструкцій автономного безпілотного підводного апарата (АБПА) торпедоподібної форми класу мініапаратів масою від 20 до 100 кг та проаналізувати вплив особливостей конструкції АБПА на характеристики обтікання за простого рівномірного прямолінійного руху. Методика реалізації. У програмному середовищі “Solidworks” виконувалось моделювання конструкції та зовнішнього вигляду чотирьох АБПА, що відрізняються геометричною формою та наявністю чи відсутністю додаткових конструктивних елементів. Побудовані моделі АБПА імпортувалися до програмного пакета “ANSYS Workbench”, в якому виконувалось моделювання простого прямолінійного рівномірного руху АБПА у морському середовищі. Результати дослідження. Для розроблених чотирьох моделей отримано епюри розподілу швидкості, тиску та кінетичної енергії турбулентності за простого прямолінійного рівномірного рух АБПА у морському середовищі. Висновки. Визначено вплив геометричної форми та додаткових конструктивних елементів на гідродинамічні характеристики АБПА за простого прямолінійного руху. Порівняльний аналіз результатів дає можливість виділити конструктивну модель АБПА, яку доцільно використовувати для подальших досліджень, зокрема з метою розроблення автоматичної системи керування для маневрового АБПА багатоцільового призначення. Показано, що завдяки інтеграції CAD та CAE програмних комплексів суттєво скорочується час дослідження, розробки та проектування апарата.

Ключові слова

#безпілотний підводний апарат #автономний безпілотний підводний апарат #комп’ютерне моделювання #чисельне дослідження #обчислювальна гідродинаміка

Посилання

  1. L. Bocharov, “Unmanned underwater vehicles. Their status and general development trends”, Electronics: sci. thechnol. business, no. 7, pp. 62–69, 2009. Available: https://www.electronics.ru/files/article_pdf/0/article_286_934.pdf .
  2. N. I. Bouraou, L. L. Yatsko, M. D. Rasulov, and V. S. Bobrik, “Review of the state of modern autonomous unmanned underwater vehicles,” Bull. Eng. Academy Ukraine, no. 4, pp. 12–17, 2017.
  3. I. Belousov. “Modern and promising unmanned underwater vehicles of the US Navy”, Foreign military review, no. 5, pp. 79–88, 2013.
  4. A. V. Inzartsev, Ed., Underwater Vehicles, London, UK, IntechOpen, 2009. doi: 10.5772/107.
  5. S. A. Gafurov and E. V. Klochkov, “Autonomous unmanned underwater vehicles development tendencies”, Procedia Engr., vol. 106. pp. 141–148, 2015. doi: 10.1016/j.proeng.2015.06.017.
  6. A. V. Lopota and A.B. Nikolayev, Marine robotic systems for military and special purposes, St. Petersburg, Russia: Central Research Institute of Robotics and Technical Cybernetics, 2016.
  7. Yu. V. Matvienko, A.V. Inzartsev, L.V. Kiselev, and A.F. Shcherbatyuk, “ The prospects for improving efficiency autonomous underwater robots,” Izvestiya SFedU. Engineering Sciences, no. 1(174), pp. 123–140, 2016.
  8. M. D. Ageev et al., Autonomous underwater robots: systems and technology, M. D. Ageev and L. V. Kiselev, Eds., Moscow, Russia, Nauka, 2005.
  9. Y. A. Lukomsky and V. S. Chugunov, Marine mobile objects control systems: Textbook, Leningrad, Russia, Sudostroyeniye, 1988. [10] B. V. Gurenko, “Development and research of mathematical model for autonomous underwater vehicle”, Engr. J. of Don, no. 4, 2014. [Online]. Available: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2014/2626 .
  10. N. D. Svishchev and A.V. Rybakov, “Intellectual control of underwater robot based on artificial neural network”, Caspian journal: management and high technologies, no. 4, pp. 103–119, 2018. Available: https://hi­tech.asu.edu.ru/files/4(44)/103­119.pdf.
  11. E. N. Pantov, N. N. Makhinin, and B.B. Sheremetov, Fundamentals of the theory of movement of underwater vehicles, Leningrad, Russia, Sudostroyeniye, 1973.
  12. M. S. M. Aras et al., “Design analysis and modelling of autonomous underwater vehicle (AUV) using CAD,” Indian J. Geo-Ma- rine Sci., vol. 48, pp. 1081–1090, 2019.
  13. M. A. Wahed and M.R. Arshad, “Modeling of torpedo­shaped micro autonomous underwater vehicle,” in 10th Int. Conf. Robotics, Vision, Signal Processing Power Applications, Singapore, 2019, pp. 457–463. doi: 10.1007/978­981­13­6447­1_58.
  14. M. Lombard, SolidWorks 2013 Bible, Wiley, 2013.
  15. K. Alam, T. Ray, and S. G. Anavatti, “Design optimization of an unmanned underwater vehicle using low­and high­fidelity models,” IEEE Trans. Syst. Man Cybern.: Syst., vol. 47, no. 11, pp. 2794–2808, Nov. 2017. doi: 10.1109/TSMC.2015.2390592.
  16. J. Yuh, “Modeling and control of underwater robotic vehicles,” IEEE Trans. Syst. Man Cybern., vol. 20, no. 6, pp. 1475–1483, 1990. doi: 10.1109/21.61218.
§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.
Усі випуски

МОДИФІКАЦІЯ НЕЙРОМЕРЕЖЕВОГО МЕТОДУ SPINN ДЛЯ НАБЛИЖЕНОГО РОЗВ'ЯЗАННЯ МІШАНОЇ ЗАДАЧІ ДЛЯ РІВНЯННЯ ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ В ЕЛІПТИЧНІЙ ОБЛАСТІ

Валерій Лось, Олександр Ряхін

Проблематика. Параболічні диференціальні рівняння є математичними моделями інженерії, призначеними для дослідження широкого кола прикладних задач. Це приводить до…

#рівняння теплопровідності #мішана параболічна задача #еліптична область #фізико-інформативна нейронна мережа
10.20535/kpisn.2026.3.367316

ДВОЕТАПНИЙ ПІДХІД ДО СЕГМЕНТАЦІЇ СУПУТНИКОВИХ ЗНІМКІВ ДЛЯ ОЦІНЮВАННЯ ПЛОЩІ АСФАЛЬТОВАНОГО ПОКРИТТЯ ПАРКОВОК

Олександр Гончарук, Надія Недашківська

Проблематика. Точна оцінка площі асфальтованих парковок є важливою для містобудування та екологічного моніторингу. Однак спектральна подібність асфальту паркувальних…

#семантична сегментація #супутникові знімки #паркінг #нейронна мережа
10.20535/kpisn.2026.3.367540

ФОРМАЛІЗАЦІЯ РОЗРІДЖЕНОГО ANP З БІНАРНИМИ ПОРІВНЯННЯМИ НА ОСНОВІ ДАНИХ У КОЛІ ОДНОРІДНИХ КОМПОНЕНТІВ ДЛЯ ПРІОРИТИЗАЦІЇ РОЗПОДІЛУ РЕСУРСІВ

Вадим Романюк

Проблематика. Задачі розподілу обмежених ресурсів між взаємозалежними однорідними об’єктами виникають у багатьох прикладних сферах — зокрема, під час конкурсного…

#розподіл ресурсів #однорідні компоненти #взаємозалежності #аналітичний мережевий процес
10.20535/kpisn.2026.3.368158

Схожі статті

1-10 з 43

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.