载人潜水器马氏体镍钢载人舱设计

载人潜水器凭借优异的深海作业与探测能力,越来越多应用于海洋开发与海底资源的勘探中。我国的“蛟龙号”与“深海勇士号”载人潜水器均使用钛合金作为载人舱的耐压结构材料,而俄罗斯“和平号”载人潜水器独创地使用马氏体镍钢材料设计与制造载人舱及其他耐压罐体。对于这种超高强度钢用于载人舱的设计制造国内尚无应用经验。对马氏体镍钢载人舱的结构设计、结构计算、规范适用性进行研究,以总结马氏体镍钢用于载人潜水器耐压结构设计与计算的经验,推进其在我国深海装备领域的应用。     

“禹龙号”大坝深水检测载人潜水器的初步应用及试验

为满足我国未来大坝深水检测与修补加固技术的发展需求，针对高坝大库深水复杂环境的特点，攻克潜水器宽视野观测、水下作业和安全等技术难点，形成具有自主知识产权的大坝深水检测成套技术装备——“禹龙号”大坝深水检测载人潜水器。为了验证“禹龙号”载人潜水器的工程应用性能，先后在汤浦混凝土面板堆石坝、新安江重力坝和雅砻江锦屏一级拱坝等3种坝型中开展初步应用试验，完成坝面巡检、坝面清理和水下渗漏示踪等作业。通过在不同坝型大坝水下检测中的初步应用，验证了“禹龙号”载人潜水器的性能和作业能力，形成了未来大坝深水检测技术的成功经验与发展需求，为装备的进一步完善与推广应用积累了经验。     

4500米以深作业型载人潜水器

大深度作业型载人潜水器是国际深海事业发展的重要技术手段和强力支撑。本文重点介绍了6台下潜深度超过4500米的大深度作业型载人潜水器，即美国4500米级Alvin号、法国6000米级Nautile号、俄罗斯6000米级MIR-1和MIR-2号、日本6500米级Shinkai6500号和中国7000米级蛟龙号；在此基础上，简述了世界上正在建造的3台全海深作业型载人潜水器，即日本Shinkai12000号、中国彩虹鱼号和中国万米载人潜水器。最后探讨了载人潜水器的未来。     

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。     

大深度载人潜水器极限承载能力非线性有限元分析方法研究

大深度载人潜水器载人舱的极限承载能力是载人潜水器安全性的保障,在设计制造中非常关键。本文基于非线性有限元方法,对大深度载人潜水器球形载人舱极限承载能力进行了分析计算,提出了大深度载人潜水器球形载人舱极限承载能力非线性有限元计算中的影响因素;并与极限承载能力设计新公式计算结果进行对比,验证了本文非线性有限元分析方法和设计新公式的广泛适用性,为大深度载人潜水器建造规范和检验指南的制定奠定了基础。     

载人潜水器母船发展现状及设计分析

本文分析了载人潜水器母船国内外发展现状,并结合我国新时期载人深潜科学考察需求,提出了我国载人潜水器母船基本设计思路,旨在为我国新型载人潜水器母船的设计与建造提供参考。     

大深度载人潜水器载人耐压球壳的疲劳载荷谱分析

大深度载人潜水器的载人耐压球壳是载人潜水器上的最关键部件,它不仅为载人潜水器驾驶员和科学家提供了深海作业的生存空间,而且也为众多的非耐压仪器设备提供了工作环境.载人潜水器每执行一次下潜任务,耐压球壳都要承受一次海水压力作用,随着使用次数的增加.有可能会发生载人耐压球壳的低周疲劳破坏.为了确保载人潜水器载人球壳的安全性,在设计阶段必须进行载人耐压球壳的低周疲劳寿命分析.作为载人球壳低周疲劳寿命分析的基础,必须首先确定载人耐压球壳的疲劳载荷谱.本文通过对美国Alvin深海载人潜水器的使用统计资料的深入分析,提出了可以用GUMBEL分布来描述大深度载人耐压球壳疲劳载荷谱.根据设计任务书中规定的总的下潜次数要求,最后给出了我国目前正在研制的7000米载人潜水器耐压球壳的疲劳载荷谱.     

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。     

大深度载人潜水器搭载作业工具现状与展望

大深度载人潜水器搭载作业工具是借助深海载人运载器对深海地质、环境、生物和矿产资源等开展针对性科学研究的水下作业工具的统称,各式搭载作业工具能够不断提升和完善载人潜水器深海科学研究、调查勘探的综合作业能力。文章首先对我国首台7,000m级大深度载人潜水器"蛟龙号"及其作业工具进行了介绍,简述了国外同类型潜水器作业工具配备情况,然后在蛟龙号载人潜水器海试及应用的基础上,深入解析了我国大深度载人潜水器搭载作业工具技术现状,最后探讨了深海搭载作业工具发展趋势。     

深海载人潜水器发展现状及技术进展

本文对国内外深海载人潜水器装备的发展现状进行了综述,介绍了我国"蛟龙"号载人潜水器研制的基本情况。在此基础上,对国内外深海载人潜水器装备的特点进行了总结,并讨论了深海潜水器装备的最新技术进展。     

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。     

轻型载人潜水器的发展现状

随着陆地资源的逐渐枯竭,海洋资源的开发与利用已引起各国的高度重视。轻型载人潜水器具有良好的人机界面、机动灵活、能够在水中长时间工作,相比大、中型载人潜水器具有体积小、重量轻的特点,业已成为国际上海洋强国发展的一个方向。本文对国内外轻型载人潜水器的发展现状进行了归纳和总结,提出了未来轻型载人潜水器的发展趋势。     

基于载人潜水器的海底铺缆装置

本文分析多种海缆铺设方式,并结合载人潜水器的工作特点,提出了适合载人作业型潜水器搭载海底铺缆装置的深海铺缆作业方式。该方式设置1套海底铺缆装置,搭载于载人作业型潜水器上,通过载人作业型潜水器在近海底的航行机动,海底铺缆装置与载人作业型潜水器的航行机动协调匹配并同步放缆。本文介绍海底铺缆装置的铺缆原理、结构组成、驱动参数计算、液压控制系统,并详细介绍论述海底铺缆作业的实现方式。     

蛟龙号载人潜水器无动力潜浮运动分析系统开发

在“蛟龙”号载人潜水器5 000米级海试中,D44潜次首次实现了全程无动力上浮下潜运动,为改进载人潜器无动力上浮下潜运动模型提供了宝贵的数据.文章对D44潜次的数据进行了分析,在此基础上引入可变体积收缩率的概念来改进潜器无动力上浮下潜运动模型,开发出了更为可靠的“蛟龙”号载人潜水器的无动力潜浮运动分析系统,为7 000米级海试以及今后的应用提供可靠的手段.     

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.     

基于改进人工蜂群算法的HOV三维路径规划

载人潜水器的三维全局路径规划研究对其智能化水平的提高有着重要作用。以“奋斗者”号载人潜水器为研究对象,首先建立三维真实海底地形模型和海流模型;其次,综合考虑路径长度、地形代价和能量消耗代价等目标,建立路径规划的代价函数。最后,使用改进人工蜂群算法对该路径规划问题进行求解,并分别与基本人工蜂群算法、遗传算法和粒子群算法进行比较。仿真结果表明,改进后的人工蜂群算法可以不断跳出局部最优,为载人潜水器高效地规划出满足性能要求的航行路径。     

载人潜水器舱室设备智能布局设计方法研究

载人潜水器舱室设备智能布局是一种基于知识的智能化过程,以往的载人潜水器舱室 CAD 系统通常采用交互式输入和修改,不能从全局最优化的思想支持载人潜水器舱室设计全过程。将智能技术引入系统载人潜水器舱室布局设计方法中,可以推动船舶智能设计、智能制造、智能工程的全面发展。论文在研究遗传算法的基础上,提出了基于Pareto的PGA算法进行多目标优化计算,建立载人潜水器舱室布局优化数学模型,并使用 PGA 进行求解。经设计委托方评审,获得的计算结果符合设计要求,该方法使整个项目的设计效率明显提高。     

“蛟龙”号载人潜水器关键技术研究与自主创新

“蛟龙”号载人潜水器是中国自行设计、自主集成并独立完成海试的具有国际上最大下潜深度——7000m的尖端产品,2011年在东北太平洋中国多金属结核合同区西区成功进行了5000米级海上试验与应用,取得了一系列技术和应用的成果。从技术角度阐述了“蛟龙”号载人潜水器的研制过程,重点围绕在研制过程中所遇到的关键技术问题以及在解决这些问题过程中的自主创新情况。     

载人潜水器在母船上系固时的受力计算及分析

载人潜水器在母船上系固时的安全性是7 000 m载人潜水器母船设计的关键技术之一,准确预报载人潜水器在母船上系固时受到的作用力,对于潜水器系固装置的设计及系固安全性评估至关重要。根据耐波性理论,针对潜水器搭载母船的实际线型和航行海域情况,提出了基于搭载母船耐波性预报的潜水器系固时受力的简便计算方法,该方法可以计算不同海况时的受力情况,能适应潜水器不同存放或维修工况下系固设计的需要,具有较好的工程适用价值。     

载人潜水器艉轴穿舱密封技术

艉轴密封装置是决定载人潜水器艉轴穿舱技术可行性的关键设备,通过分析载人潜水器的穿舱轴系的组成和布置,以及常规艉轴密封装置的组成和工作原理,总结得出适用于载人潜水器的穿舱艉轴密封装置及其附属密封冷却水系统的技术方案,并针对该载人潜水器的艉轴密封装置提出密封试验系统的技术方案。通过对该技术方案的论证,认为该艉轴穿舱密封技术方案是可行的。