●前言
第1章 緒論
1.1 新型水下航行器設計理論與方法的研究意義
1.2 自主式水下航行器的發展現狀概述
1.2.1 美國自主式水下航行器的研究現狀
1.2.2 其他國家自主式水下航行器的研究現狀
1.2.3 我國自主式水下航行器的研究現狀
1.3 自主式水下航行器關鍵技術的研究現狀及發展趨勢
1.3.1 推力矢量技術的研究概述
1.3.2 螺旋槳設計技術研究概述
1.3.3 航行運動學與動力學研究概述
1.3.4 航行控制技術研究概述
1.3.5 航行器繞流場特性研究概述
1.4 本書主要研究內容
第2章 多運動態新型水下航行器的總體設計
2.1 新型水下航行器設計目標與功能要求
2.2 新型水下航行器重心與浮心設計
2.2.1 活塞式升沉繫統設計與工作原理
2.2.2 活塞式升沉繫統動力學分析
2.3 矢量推進裝置設計
2.3.1 基於球齒輪的矢量推進器設計
2.3.2 基於球齒輪的矢量推進器運動學分析
2.3.3 基於錐齒輪的矢量推進器設計
2.3.4 基於錐齒輪的矢量推進器運動學分析
2.3.5 矢量推進器的試驗研究
2.4 繫統結構布模塊劃分
2.4.1 測量與通信模塊設計
2.4.2 操縱模塊設計
2.4.3 控制繫統布局與設計
2.5 本章小結
第3章 新型輪式螺旋槳參數化設計與力學性能
3.1 復雜曲面螺旋槳實體模型參數化設計
3.1.1 螺旋槳曲面型值的計算
3.1.2 基於Solidworks的螺旋槳實體造型流程
3.2 螺旋槳敞水性能數值分析方法與驗證
3.2.1 螺旋槳黏性流場數學建模
3.2.2 螺旋槳敞水性能數值計算方法
3.2.3 螺旋槳敞水性能計算結果驗證與流場特性分析
3.3 新型輪式螺旋槳結構設計與敞水性能計算
3.3.1 新型輪式螺旋槳設計方案研究
3.3.2 新型輪式螺旋槳敞水性能計算與分析
3.4 基法的新型輪式螺旋槳強度特性分析
3.4.1 新型輪式螺旋槳非線性屈曲分析
3.4.2 新型輪式螺旋槳模態分析
3.5 本章小結
第4章 復雜海況下新型水下航行器非線性動力學特性
4.1 新型水下航行器六自由度非線性運動學模型研究
4.1.1 坐標繫定義與運動變量
4.1.2 歐拉角法運動學建模
4.1.3數法運動學建模
4.2 復雜海況下新型水下航行器非線性動力學模型研究
4.2.1 新型水下航行器的受力分析
4.2.2 基於牛頓第二定律的矢量方程推導
4.2.3 基於拉格朗日方法的矢量方程推導
4.3 海流和波浪擾動作用的數學模型研究
4.3.1 隨機波浪與海流理論
4.3.2 新型水下航行器低頻運動數學模型
4.3.3 新型水下航行器高頻運動數學模型
4.4 復雜海況下新型水下航行器的位姿計算與分析
4.4.1 無環境干擾下航行器空間運動性能分析
4.4.2 環境干擾下航行器近水面空間運動特性分析
4.5 本章小結
第5章 復雜海況下新型水下航行器軌跡跟蹤控制技術
5.1 滑模變結構控制理論及其應用
5.1.1 滑模變結構控制的基本原理
5.1.2 滑模變結構控制的特性分析
5.1.3 滑模變結構控制在水下航行器中的應用
5.2 新型水下航行器非線性繫統滑模控制器設計及性能分析
5.2.1 新型水下航行器非線性繫統滑模控制器算法研究
5.2.2 動態邊界層調整算法研究
5.2.3 滑模控制器設計方法驗證與性能分析
5.3 新型水下航行器非線性軌跡跟蹤控制算法研究
5.3.1 水平面軌跡跟蹤控制算法研究
5.3.2 縱平面軌跡跟蹤控制算法研究
5.4 新型水下航行器非線性軌跡跟蹤控制計算與分析
5.4.1 水平面軌跡跟蹤控制計算與分析
5.4.2 縱平面軌跡跟蹤控制計算與分析
5.5 本章小結
第6章 復雜海況下新型水下航行器黏性流場數值計算方法
6.1 無環境干擾下帶槳航行器非定常黏性流場數值計算與分析
6.1.1 帶槳航行器非定常黏性流場數學模型與數值計算方法
6.1.2 航行器艇體水動力性能數值計算與分析
6.1.3 螺旋槳/艇體整體水動力性能數值計算與分析
6.2 新型水下航行器高速迎浪運動特性理論計算
6.2.1 微幅波數學模型及其特征
6.2.2 基於切片理論的航行器垂蕩與縱搖理論計算
6.2.3 考慮動升力影響的航行器高速迎浪運動數學模型
6.3 新型水下航行器高速迎浪運動時繞流場數值計算
6.3.1 計及自由面興波的航行器繞流場數學模型
6.3.2 計算域網格劃分與數值計算方法
6.3.3 計算域數值造波方法
6.3.4 航行器繞流場數值計算與分析
6.4 本章小結
參考文獻
附錄A
附錄B

本書繫統闡述了新型水下航行器在多學科關鍵技術問題上的設計理論與方法。全書共6章，理論方面密切追蹤自主式水下航行器的國際發展前沿，介紹了復雜海況下水下航行器的機械創新設計、運動學與動力學、航行控制以及繞流場特性等若干關鍵技術問題的分析方法，應用方面以一種具有水下矢量推進航行、海底著陸坐底、地面輪式行駛和地面爬行功能的多運動態新型水下航行器為設計和分析對像，設計了矢量推進器、輪式螺旋槳、升沉繫統、滑模控制器等，構建了運動學和動力學模型、軌跡跟蹤策略及復雜海況下的求解算法等，在解決問題的同時驗證了設計理論與方法的有效性。本書內容豐富翔實，深入淺出，具有較強的前沿性和實用性。