初始缺陷对不同深度载人潜水器耐压球壳极限承载力的影响

大深度载人潜水器耐压壳是保证其完成预定功能的最基本部件,研究初始几何缺陷,其中包括弹性屈曲模态缺陷、局部缺陷、整体圆度偏差和壳板厚度偏差,对不同深度载人潜水器耐压壳体承载力的影响乃是极其必要的。通过对不同深度潜水器的有限元分析,得出了不同深度耐压壳体受初始缺陷影响的曲线,可以确认缺陷范围处于临界弧长时结构的承载力最弱。     

球形耐压壳设计中的稳定性校核

考虑球形耐压壳制造时的初始几何缺陷,依据欧标EN1993-1-6(2007)计算缺陷幅值,基于模态缺陷法在有限元模型中引入缺陷分布,求解初始缺陷对受压球壳稳定性的影响,针对大深度潜水器球形耐压壳,将模态缺陷法的分析结果与1996版、2013版《潜水系统和潜水器建造与入级规范》(以下简称《规范》)计算结果作比对,结果表明,模态缺陷法是分析几何缺陷条件下耐压球壳稳定性的有效方法;1996版《规范》得到的球形耐压壳的屈曲临界载荷值偏高,导致设计的结构偏危险,2013版《规范》与有限元分析结果吻合度较好,表明在大深度潜水器球形耐压壳的稳定性设计方面,2013版《规范》较1996版《规范》有所提升。     

复杂构型潜器水动力特性的试验研究

通过模型试验的方法,利用循环水槽和平面运动机构,测定了不同附体位置情况下的复杂构型潜器的主要水动力系数,分析了附体位置变化对水动力系数的影响,对潜水器设计中附体位置的优化、多体潜水器设计及水下多体装置间的协同工作具有参考价值.     

潜水器协同作业下的多自由度运动建模与仿真研究

当多台潜水器在水下进行空间协同作业时,潜水器间、机械手间以及潜水器与机械手间的相对运动关系复杂,潜水器的运动对机械手末端位置有耦合作用;此外,潜水器间、机械手与潜水器间的动力学存在耦合作用。为了提高潜水器协同作业的精细水平,本文建立了两台潜水器协同作业下的多自由度运动学和动力学模型,并对协同作业过程进行了仿真。仿真结果表明:在大地坐标系下,潜水器间能很好地完成对指定目标的协同作业,有效解决了空间多自由度问题;在机械手协同作业过程中,潜水器间的耦合力以及机械手作用在潜水器上的干扰力对潜水器的悬浮姿态干扰很小。     

球形底栖潜水器概念设计研究

提出了一种能长期在深海自主机动的底栖型潜水器(UBV)概念。有别于传统的水下航行器,底栖型潜水器采用嵌套球体作为基本构型,在球体左右两侧设置流线型观测附体。该潜水器可依靠内部机构改变其重心位置,驱动潜水器在海底连续滚进,还可实现在水中的直航、转向和潜浮,提高了海底环境监测和海床监控能力。     

球形大深度潜水器耐压壳体优化设计

文章考虑材料非线性以及初始缺陷的影响,提出了球形缺陷厚壳的非线性稳定性计算公式,其理论结果与实验结果相符,同时文中采用有限元方法验证了该理论公式的正确性;采用理论公式,对缺陷幅值半径比在0.1%～0.5%之间、厚度半径比在5%～9%之间的一系列球形大深度潜水器耐压壳体进行强度和稳定性分析;参考潜艇规范,对球形大深度潜水器耐压壳体进行了优化设计.     

蛋形混凝土耐压壳的设计与力学特性研究

耐压壳体的设计,在深海潜水器等水下作业设备研制开发中占有重要位置。本文结合蛋形结构和混凝土的耐压特性,完成2 000 m水深耐压壳的结构设计,分析其在理想状态、考虑几何缺陷情况下的力学特性,以及混凝土材料的蠕变对其力学特性的影响。结果表明,蛋形混凝土耐压壳中间段承受的应力大于两端,失稳最先发生于耐压壳中部,发生蠕变后耐压壳屈曲极限载荷与理想状态相比下降了6.88%。     

观光潜水器发展现状与展望

观光潜水器是能够运载乘客在水下运行、浮出水面并保持水面航行的自航运载器。观光潜水器已广泛地应用于当今的海洋旅游产业。文章首先对观光潜水器的发展历程和现状进行了介绍,然后按不同系统对观光潜水器进行了分析,最后对观光潜水器的发展前景进行了展望。     

载人潜水器概念设计中的系统集成模型(英文)

在载人潜水器的概念设计阶段,开展系统参数化分析来研究设计变量变化对潜水器性能影响以及多学科优化设计方法在潜水器上的应用是十分有价值的.然而,对于系统参数化分析和多学科设计优化应用所需要的潜水器数学模型,这方面的研究却比较少.为了解决这一问题,该文以某载人潜水器为对象,示范如何建立一个包含有六个模块的载人潜水器系统集成模型,它们分别是艇型模块、阻力模块、能源模块、结构模块、重量模块和稳定性模块.通过设计结构矩阵的应用,发现载人潜水器的概念设计是一个顺序执行的过程,并且属于弱耦合设计问题.     

基于CATIA系统的虚拟装配仿真研究

以某种载人潜水器为例,在CATIA环境下进行虚拟仿真研究.应用CATIA软件对设计方案进行三维仿真建模,在虚拟的空间内对潜水器各系统进行装配,不仅检验了方案设计的正确性,而且也使设备与装置的布置更加合理,同时也有利于确定潜器内管、线穿舱体的合理位置.     

海流作用下的载人潜水器作业动力学建模与仿真研究

载人潜水器在深海复杂环境下进行作业时,常受到海流的干扰。当进行采样作业时,机械手的运动也会对潜水器主体的姿态产生干扰。为了提高载人潜水器作业水平,以某型载人潜水器为研究对象,建立了海流作用下机械手运动时的载人潜水器动力学模型,对海流作用在潜水器上的水动力进行了仿真分析,研究了海流作用下机械手作业对潜水器运动特性与姿态的影响。仿真结果表明:海流直接作用在潜水器上的水动力远远大于海流间接通过机械手作用在潜水器上的附加水动力;机械手自身运动对载人潜水器运动特性的影响不大;机械手抓取重物对载人潜水器姿态影响较大。     

小型载人潜水器的发展现状和展望

上世纪90年代以来,小型载人潜水器在海底观光、海洋生态调查和海底采样等领域得到了广泛的应用。当前,第三代飞行式小型载人潜水器处在技术突破的前夜。文章介绍了国外小型载人潜水器的发展现状,分析该类潜水器的关键技术和发展趋势,并对我国发展小型载人潜水器的前景进行了展望。     

深海载人潜水器的坐底分析

文章以某深海载人潜水器为例,提出深海载人潜水器坐底的计算分析方法,利用该方法对该潜水器的坐底过程进行了计算分析,最后提出一些坐底建议.文中的研究内容主要包括(1)海底为岩石地貌条件下,采用理论分析与碰撞有限元分析相结合的方法,对潜水器在不同坐底接触姿态下的坐底安全进行分析,对潜水器坐底支架的结构强度进行校核;(2)海底为软沉积物地基状态下,提出了潜水器坐底计算方法分析、坐底过程控制方法,并进行了坐底安全分析.文中还根据计算分析结果对深潜器的坐底过程提出了安全控制技术指标要求和相关建议.     

潜水器布放回放系统发展现状

布放回收系统是潜水器的重要配套装备,先进可靠的布放回收系统能直接提高潜水器海洋作业安全性和作业效率.本文简要分析了在潜水器布放回收系统设计中存在的缓冲保护、自动对接、风浪补偿及恒张力排缆等关键技术难点,并综述了当前国内外研制应用的几种典型潜水器布放回收系统.随着潜水器技术的飞速发展,其布放回收技术也将得到进一步的重视和发展.     

基于JACK的载人潜水器观察窗布局优化设计

为了提高载人潜水器人机工效设计的质量,有效考虑狭小工作舱下潜航员的生理舒适度,保证载人潜水器观察窗布局人机合理性。本文在载人潜水器载人舱的设计过程中应用了人机工效设计原理,利用JACK软件对载人潜水器载人舱观察窗布局进行仿真,对潜航员的工作姿态、舒适性、关节角度等进行模拟。首先将载人潜水器载人舱模型导入JACK人因分析软件中,采用第95百分位数的中国男性作为潜航员,对潜航员在载人舱内的工作姿态进行模拟,并对其进行工作姿势评估、快速上肢分析、舒适度评估、下背部分析。根据分析结果完成了相应的设计优化。     

氧烛在全海深载人潜水器中应用的适用性分析

在全海深载人潜水器中考虑使用氧烛作为应急状态下的供氧手段。从安全性、使用性和舒适性等角度出发,对在全海深载人潜水器密闭舱室内使用氧烛供氧的可行性进行分析,并与民航客机、潜艇等用氧烛的应用场合进行比较,证实氧烛作为潜水器的应急氧源是可行的。根据分析结果,提出了适用于全海深载人潜水器应急供氧的氧烛的技术指标。     

深海潜水器载人舱腐蚀损伤识别方法研究

深海潜水器载人舱是海洋深潜结构物的重要组成部分,保障着工作人员的安全,所以掌握该结构在长期使用过程中的健康安全状况非常必要。本文首先对4500m深海潜水器载人舱6个监测点进行加速度监测,得到其加速度的结点能量；再通过广义回归神经网络和概率神经网络对这些加速度结点能量进行训练；最后用训练好的神经网络进行预测。研究结果表明,对深海潜水器载人舱结构损伤位置的预测正确率可以达到90%左右,可以达到健康监测的目的。     

潜水器控制系统基于模型故障诊断技术研究

在分析了前人故障诊断技术研究成果和潜水器控制系统结构的基础上,按照结构、功能和组件包含关系,为潜水器控制系统进行故障诊断建模。依据基于模型故障诊断技术,建立了适用于潜水器控制系统故障诊断的具体诊断和推理策略;最后给出了包含整个诊断过程的诊断实例。     

潜水器纵倾调整系统噪声分析及控制建议

针对潜水器纵倾调整系统,从噪声源种类、机理和传递途径入手,分析该系统在2种工作工况下的有效噪声源.通过对有效声源进行内部振动加速度测试和外部水噪声测试,结合已有研究成果,逐步分析该系统对潜水器水噪声的影响,并据此提出潜水器纵倾调整系统在各工况下的低噪声控制建议.     

全海深载人潜水器下潜运动型线优化

以某全海深载人潜水器为研究对象,以其下潜运动为例开展阻力数值模拟和试验验证。通过计算域和网格敏感性分析,采用不同湍流模型进行对比研究,并与模型拖曳试验结果进行比较,获得该潜水器的下潜运动计算模型。在确定了数值计算方法后,采用试验设计、近似模型和全局优化算法等方法对潜水器艉部型线进行优化,结果表明该方法可有效降低潜水器的下潜阻力,从而达到缩短潜浮运动时间的目的,研究成果对于该潜水器及类似潜水器的工程研制具有一定指导意义。