Моделювання динаміки автономного безпілотного підводного апарата за простого руху

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorБурау, Н. І.
dc.contributor.authorВеличко, С. М.
dc.contributor.authorГуриненко, С. О.
dc.date.accessioned2023-08-09T16:35:57Z
dc.date.available2023-08-09T16:35:57Z
dc.date.issued2021
dc.description.abstractПроблематика. 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.uk
dc.description.abstractotherПроблематика. Создание беспилотных подводных аппаратов (БПА) является одним из наиболее приоритетных направлений морской робототехники. На различных этапах разработки БПА используют расчеты и исследования на основе методов численного анализа и имитационного моделирования. Для упрощения исследований целесообразно использовать последовательное численное компьютерное моделирование с помощью специализированных программ (CAD), а также гидродинамическое моделирование (CAE). Цель исследования. Выполнить моделирование конструкций автономного беспилотного подводного аппарата (АБПА) торпедообразной формы класса миниаппаратов массой от 20 до 100 кг и проанализировать влияние особенностей конструкции АБПА на характеристики обтекания при простом равномерном прямолинейном движении. Методика реализации. В программной среде “Solidworks” выполнялось моделирование конструкции и внешнего вида четырех АБПА, отличающихся геометрической формой и наличием или отсутствием дополнительных конструктивных элементов. Построенные модели АБПА импортировались в программный пакет “ANSYS Workbench”, в котором выполнялось моделирование простого прямолинейного равномерного движения АБПА в морской среде. Результаты исследования. Для разработанных четырех моделей получены эпюры распределения скорости, давления и кинетической энергии турбулентности при простом прямолинейном равномерном движении АБПА в морской среде. Выводы. Определено влияние геометрической формы и дополнительных конструктивных элементов на гидродинамические характеристики АБПА при простом прямолинейном движении. Сравнительный анализ результатов позволяет выделить конструктивную модель АБПА, которую целесообразно использовать для дальнейших исследований, в частности с целью разработки автоматической системы управления для маневрового АБПА многоцелевого назначения. Показано, что благодаря интеграции CAD и CAE программных комплексов значительно сокращается время исследования, разработки и проектирования аппарата.uk
dc.description.abstractotherBackground. The creation of unmanned underwater vehicles (UUVs) is one of the highest priority areas of marine robotics. Calculations and research based on methods of numerical analysis and simulation are used at different stages of UUV development. To simplify research, it is rational to use sequential numerical computer modelling using specialized programs (CAD), as well as hydrodynamic simulation (CAE). Objective. The purpose of the paper is to perform modelling of the torpedo-shaped design of autonomous unmanned underwater vehicles (AUUVs) of the class of mini-apparatus weighing from 20 kg to 100 kg and analyse the influence of the design features of the AUUVs on the hydrodynamic characteristics in simple uniform rectilinear motion. Methods. Modelling of the design and appearance of four AUUVs (which differ in geometry and the presence of additional structural elements) was performed in the software environment “Solidworks”. The developed AUUVs models were imported into the software package “ANSYS Workbench”, in which the simulation of simple rectilinear uniform motion of AUUVs in the sea environment was performed. Results. For the developed four models, diagrams of the velocity distribution, pressure and kinetic energy of turbulence with simple rectilinear uniform motion of AUUVs in the sea environment were obtained. Conclusions. The influence of geometric shape and additional design elements on the hydrodynamic characteristics of AUUV with simple rectilinear motion is determined. Comparative analysis of the results makes it possible to identify a design model of AUUV, which should be used for further research, in particular to develop an automatic control system for manoeuvrable multi-purpose AUUV. It is shown that due to the integration of CAD and CAE software the time of research, development and design of the apparatus is significantly reduced.uk
dc.format.pagerangePp. 64-73uk
dc.identifier.citationБурау, Н. І. Моделювання динаміки автономного безпілотного підводного апарата за простого руху / Н. І. Бурау, С. М. Величко, С. О. Гуриненко // Наукові вісті КПІ : міжнародний науково-технічний журнал. – 2021. – № 3(133). – С. 64–73. – Бібліогр.: 17 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/kpisn.2021.3.243586
dc.identifier.orcid000-0001-6848-816Xuk
dc.identifier.orcid0000-0003-0180-3107uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/59097
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.relation.ispartofНаукові вісті КПІ: міжнародний науково-технічний журнал, № 3(133)uk
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectбезпілотний підводний апаратuk
dc.subjectавтономний безпілотний підводний апаратuk
dc.subjectкомп’ютерне моделюванняuk
dc.subjectчисельне дослідженняuk
dc.subjectобчислювальна гідродинамікаuk
dc.subjectбеспилотный подводный апаратuk
dc.subjectавтономный беспилотный подводный апаратuk
dc.subjectкомпьютерное моделированиеuk
dc.subjectчисленное исследованиеuk
dc.subjectвычислительная гидродинамикаuk
dc.subjectunmanned underwater vehicleuk
dc.subjectautonomous unmanned underwater vehicleuk
dc.subjectcomputer simulationuk
dc.subjectnumerical researchuk
dc.subjectcomputational fluid dynamics (CFD)uk
dc.subject.udc629.127+629.7.02+533.69uk
dc.titleМоделювання динаміки автономного безпілотного підводного апарата за простого рухуuk
dc.title.alternativeМоделирование динамики автономного беспилотного подводного аппарата при простом движенииuk
dc.title.alternativeDynamics simulation of autonomous unmanned underwater vehicle in simple motionuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
243586-580116-1-10-20220207.pdf
Розмір:
1.86 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
1.71 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Наукові вісті КПІ: міжнародний науково-технічний журнал, № 3(133)