Моделювання, CFD-розрахунок та оцінка гідродинамічних коефіцієнтів ав-тономного безпілотного підводного апарата

• Date: 2023
• Main Author: Gurynenko, Stanislav
• Format: Article
• Language: Ukrainian
• Published: V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine 2023
• Subjects: автономний безпілотний підводний апарат; чисельне комп’ютерне моделювання; чисельне дослідження; обчислювальна гідродинаміка; гідродинамічні коефіцієнти
• Online Access: https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/24
• Journal Title: Problems of Control and Informatics

Дослідження, розробка і створення систем орієнтації, навігації та керування автономними безпілотними підводними апаратами (АБПА) — складна і трудомістка задача морської робототехніки. Для створення таких систем потрібні знання та розуміння умов функціонування апарата та його конструкції, а також реакції конструкції апарата на зовнішні чинники. Для виявлення та урахування всіх факторів необхідно знати геометричні та гідродинамічні характеристики апарата. Мета дослідження — обґрунтувати вибір торпедоподібної форми АБПА, що відноситься до класу мініапаратів масою від 20 до 100 кг, проаналізувати вплив торпедоподібної конструкції АБПА на характеристики обтікання та визначити його гідродинамічні коефіцієнти при різних швидкостях руху та кутах нахилу (диференту). Підготовка і моделювання конструкції та гідродинамічний аналіз АБПА виконувалися в програмних пакетах «Solidworks» та «ANSYS Workbench» (пакет «Fluen» відповідно). Дослідження проводилися в імітованому водному прісному просторі. В результаті розрахунків отримано значення сил, які виникають при різних швидкостях та кутах нахилу. На основі отриманих значень сил вирахувано значення гідродинамічних коефіцієнтів, які було зведено до таблиць, та побудовано відповідні графіки. Обґрунтовано вибір торпедоподібної форми АБПА. Визначено сили та гідродинамічні коефіцієнти під час руху апарата, які необхідно використовувати при дослідженні та розробці системи автоматичного керування. При різних швидкостях та кутах нахилу гідродинамічні коефіцієнти мають кореляцію один із одним, що дає змогу їх усереднити і апроксимувати до певної залежності, якою можна користуватися у подальших дослідженнях.