Camber-changing flapping hydrofoils for efficient and environmental-safe water propulsion system

要約

この研究では、選択された水生種で観察される波状の移動運動にヒントを得た、無人水中ロボット用の新しい水中翼ベースの推進フレームワークを導入します。
提案されたシステムには、水中翼の推進力の生成と最終的には効率を高めるためにキャンバー調整機構が組み込まれています。
動的シミュレーションを通じて、対称の対応物と比較したキャンバー調整水中翼の有効性を検証します。
この結果は、水平推力の大幅な向上を実証し、推進性能を向上させるキャンバーアプローチの可能性を強調しています。
さらに、ヒーブ動作とピッチ動作の個別制御とキャンバー調整機構を備えたフリッパー設計のプロトタイプも紹介されています。
この統合システムは、効率的な水ベースの推進力を提供するだけでなく、水上飛行機の離陸操作中に垂直方向の力を生成する能力も提供します。
この設計は波エネルギーを利用するように調整されており、代替エネルギー資源の探査に貢献します。
この研究は、水中ロボットのバイオニック振動原理の理解を促進し、環境的に安全で機敏な水中探査における将来の開発の基礎を提供します。

要約(オリジナル)

This research introduces a novel hydrofoil-based propulsion framework for unmanned aquatic robots, inspired by the undulating locomotion observed in select aquatic species. The proposed system incorporates a camber-modulating mechanism to enhance hydrofoil propulsive force generation and eventually efficiency. Through dynamic simulations, we validate the effectiveness of the camber-adjusting hydrofoil compared to a symmetric counterpart. The results demonstrate a significant improvement in horizontal thrust, emphasizing the potential of the cambering approach to enhance propulsive performance. Additionally, a prototype flipper design is presented, featuring individual control of heave and pitch motions, as well as a camber-adjustment mechanism. The integrated system not only provides efficient water-based propulsion but also offers the capacity for generating vertical forces during take-off maneuvers for seaplanes. The design is tailored to harness wave energy, contributing to the exploration of alternative energy resources. This work advances the understanding of bionic oscillatory principles for aquatic robots and provides a foundation for future developments in environmentally safe and agile underwater exploration.

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