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技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。性的参数化问题。性的参数化问题。

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术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。

技术介绍

[0002]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
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100.)。翼身融合水下滑翔机(Blended
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Wing
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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。
[0003]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。
[0004]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。

技术实现思路

[0005]要解决的技术问题
[0006]为了避免现有技术的不足之处，本专利技术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。
[0007]技术方案
[0008]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：
[0009]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；
[0010]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；
[0011]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；
[0012]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；
[0013]所述平板为矩形，沿展长方向和宽度方向放置；
[0014]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；
[0015]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；
[0016]步骤6：在机身部分生成两个圆柱，第一个圆柱圆点为坐标原点，半径为R1；第二个圆柱圆点为两块平板距离的中点，半径为R2；R1和R2根据设计设定；由此得到机身部分所需坐标；
[0017]步骤7：滑翔机机翼部分由八根杆组成，第一杆1位于机身和机翼分界处，厚度为t3，根据滑翔机宽度得到第一杆1的X坐标，由第一杆1所处位置得到其Z坐标，将此坐标存放于矩形坐标P中；
[0018]步骤8：滑翔机机翼前端的杆即第二杆2，根据滑翔机外形前端样条曲线UbLine生成，第二杆2距滑翔机外形的距离为t4，杆的厚度为t5；在滑翔机外形前端曲线的基础上向X正方向偏置t4得到偏置曲线Line1，再将Line1向X正方向偏置t5得到偏置曲线Line2；
[0019]步骤9：滑翔机机翼后端的杆即第三杆3，厚度为t6；根据滑翔机外形后端样条曲线LbLine生成；首先在滑翔机外形后端曲线的基础上向X正方向偏置t7得到偏置曲线Line3，在滑翔机外形后端曲线的基础上向X负方向偏置t6得到偏置曲线Line4；
[0020]步骤10：机翼第四杆4与第一杆1平行，第四杆4位于滑翔机展长比例为n1，即第四杆4位置位于n1*L处，厚度为t8；第四杆4的前、后端分别到第二杆2、第三杆3为止，将此坐标存放于矩形坐标P中；
[0021]步骤11：机身的第五杆5与第一杆1平行，第五杆5位于滑翔机展长的比例为n2，即第五杆5位置位于距原点n2*L处，厚度为t9；第五杆5的前、后端分别到第二杆2、第三杆3为止。将此坐标存放于矩形坐标P中；
[0022]步骤12：机身的第六杆6与第一杆1平行，杆6位于滑翔机展长的比例为n3，即第六杆6位置位于距原点n3*L处，厚度为t10；第六杆6的前、后端分别到第二杆2、第三杆3为止，将此坐标存放于矩形坐标P中；
[0023]步骤13：机身的第七杆7连接第一杆1与第四杆4，厚度为t11；杆7的左端点位于Line2与Line4的相对长度的比例为n4；右端位于第四杆4长度的比例为n5，将此坐标存放于矩形坐标P中；
[0024]步骤14：机身的第八杆8位于第七杆7下端，与Z轴平行，连接第一杆1和第四杆4，厚度为t12；第八杆8右端端点位于第四杆4长度的比例为n6；左端端点与其一致；将此坐标存放于矩形坐标P中；
[0025]至此，机翼部分所需坐标已全部获得。
[0026]一种利用所述的可应用于翼身融合水下滑翔机结构设计的参数化得到翼身融合水下滑翔机的结构的方法，其特征在于：在建模软件中导入步骤1中生成的滑翔机几何外
形，建立一个小于滑翔机高度的XZ工作平面；在此工作平面上导入矩形坐标P中的矩形坐标，将每四个坐标选中，生成相应的实体；再将Line1、Line2、Line3和Line4导入，分别连接Line1和Line2前后两个端点，Line3和Line4前后两个端点，将Line1、Line2和连接端点的两条直线生成实体，将Line3、Line4和连接端点的两条直线生成实体，拉伸整个工作平面与滑翔机外形求得交集；在第二个工作平面，即ZY平面上，生成机身部分的两个圆形，将其拉伸生成圆柱，并与上述交集求差，即得到翼身融合水下滑翔机的结构。
[0027]有益效果
[0028]本专利技术提出的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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一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；步骤6：在机身部分生成两个圆柱，第一个圆柱圆点为坐标原点，半径为R1；第二个圆柱圆点为两块平板距离的中点，半径为R2；R1和R2根据设计设定；由此得到机身部分所需坐标；步骤7：滑翔机机翼部分由八根杆组成，第一杆1位于机身和机翼分界处，厚度为t3，根据滑翔机宽度得到第一杆1的X坐标，由第一杆1所处位置得到其Z坐标，将此坐标存放于矩形坐标P中；步骤8：滑翔机机翼前端的杆即第二杆2，根据滑翔机外形前端样条曲线UbLine生成，第二杆2距滑翔机外形的距离为t4，杆的厚度为t5；在滑翔机外形前端曲线的基础上向X正方向偏置t4得到偏置曲线Line1，再将Line1向X正方向偏置t5得到偏置曲线Line2；步骤9：滑翔机机翼后端的杆即第三杆3，厚度为t6；根据滑翔机外形后端样条曲线LbLine生成；首先在滑翔机外形后端曲线的基础上向X正...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，李怡泓，董华超，付崇博，陈唯希，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：