传统水陆两栖运动方式多为轮式或履带式与螺旋桨结合的双系统形态。与之相比,单系统的水陆两栖运动方式因系统复杂度低、运动效率高成为近年来的研究热点。螺旋推进作为一种单系统水陆两栖运动方式,在沼泽、滩涂等半流体环境下具有较好的适应性,多年来对其在陆上行驶的研究设计较多,对其在水中行驶的研究较为缺乏。本文对螺旋推进装置的水中性能展开研究,根据螺旋推进的原理,提出螺旋筒的设计方法,采用水动力仿真方法对不同浸没深度下的螺旋筒进行推力计算,发现螺旋筒在0.9倍浸没深度时产生的推力最大。基于自主设计研发的水陆两栖机器人样机开展水中推进测试,结果表明在水中螺旋筒推进状态稳定。进一步的,使用响应面法从螺旋叶片高度、螺距两个方面对螺旋筒开展优化设计工作,优化结果较原设计方案可提升18.2%的推进效率。
