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。     

载人深潜器观察窗的力学性能

载人球是深海载人潜水器最为关键的部件.在设计过程中,要准确了解观察窗在使用工况下的蠕变变形过程和强度变化过程,据此开展窗座设计.否则可能出现观察窗挤出窗座或者在蠕变过程中变形不协调使得密封失效,或者载人球整体抗压能力的降低.文章通过计算分析和试验两种手段,对深海观察窗的强度、蠕变、边界条件的影响进行了研究.观察窗与窗座之间的相对位移,文中认为由两部分构成:一部分是观察窗玻璃随时间的蠕变变形,另一部分为观察窗与窗座在海水压力作用下发生的挤压变形.文中采用有限元方法进行接触分析,了解在不同边界摩擦系数下,观察窗因海水压力产生的挤压变形.从加工出来的观察窗产品中,任意抽取了两套侧观察窗和两套主观察窗进行试验研究.对理论计算与试验结果进行了对比分析,相关结果可供工程设计参考.     

基于ABAQUS的载人潜水器观察窗结构蠕变行为分析

[目的]观察窗作为载人潜水器(HOV)人员和结构安全的核心部件,准确计算其长周期载荷作用下的结构蠕变性能极其重要.[方法]首先,基于观察窗树脂玻璃材料(丙烯酸塑料材料)拉伸试件蠕变测试数据结果,通过多参数比较优化方法确定时效硬化蠕变模型的基本参数;然后,通过ABAQUS进行观察窗结构建模,耦合时效硬化模型和结构接触,以...     

小型观察型载人潜水器技术现状

介绍了国外小型观察型载人潜水器的发展现状,该型潜水器主要适用于海底观光、摄像和海底采样等,可以根据客户需要搭载机械手或其他采样工具,总结了该类潜水器的关键技术和发展趋势,结合国内的发展情况,简单展望了小型观察型潜水器在国内的发展前景。     

大尺寸球冠形观察窗的结构强度研究

针对载人潜水器球冠形观察窗的研制需求,对采用平板有机玻璃制作的球冠形观察窗全尺寸样机在压力筒内进行强度试验,并实时监控应变;采用接触有限元数值方法分析了不同压力下球冠形观察窗的经向和纬向应变,并与试验结果进行对比分析;基于应变分析结果,研究接触面摩擦系数和锥面下边缘倒角对球冠形观察窗位移和最大等效应力的影响。结果显示,减小接触面摩擦系数以及锥面下缘无倒角可有效减小观察窗的最大等效应力。本研究可为采用平板有机玻璃制作的球冠形观察窗的结构设计和安装提供参考。     

深海耐压结构观察窗应力分析

大深度耐压开口结构的设计问题是深海探测装备研制过程中的关键技术问题之一.文章针对大深度载人潜水器的观察窗,从理论上给出了观察窗的应力计算方法,由此可从理论上对观察窗的结构进行优化设计,进而探索观察窗变形计算方法和蠕变计算公式.     

极地环境载人潜水器发展关键技术分析

针对极地特殊环境和中国在极地的战略需求,结合我国在载人潜水器领域多年的设计、制造、应用和维护经验,首先详细分析载人潜水器的系统组成、主要设备和关键技术,然后对于极地的低温、高纬度、大范围冰盖、复杂水声环境等主要特点,最后在技术层面总结发展极地载人潜水器所涉及的关键技术。     

深海耐压结构观察窗蠕变变形分析

大深度耐压开口结构的设计问题是深海探测装备研制过程中的关键技术问题之一.作者曾针对深海耐压开口结构的受力变形、蠕变以及耐压壳体变形协调等问题进行了计算分析和试验研究,并给出了观察窗应力的理论计算方法.文中进一步从理论上给出观察窗变形分析的计算方法和观察窗蠕变变形的计算公式.由此可对深海耐压开口壳体接触界面变形协调与水密技术进行理论方面的探索研究,为形成深海耐压开口结构优化设计的理论计算方法及相关技术标准的制定提供理论方面的支撑.     

深海耐压结构观察窗应力分析

大深度耐压开口结构的设计问题是深海探测装备研制过程中的关键技术问题之一。文章针对大深度载人潜水器的观察窗,从理论上给出了观察窗的应力计算方法,由此可从理论上对观察窗的结构进行优化设计,进而探索观察窗变形计算方法和蠕变计算公式。     

一种虚拟现实的深潜器运动仿真系统

本文提出了一种基于虚拟现实的深潜器运动仿真设计思想。文中简述了该仿真系统的硬件组成和软件体系结构、实时仿真算法以及仿真数学模型,同时也介绍了仿真系统的其它模块,如三维航迹显示模块和避碰检测模块等。文中最后给出了该系统的一些仿真结果和结论。     

大深度载人潜水器钛合金框架试验研究

对大深度载人潜水器来说,框架是潜水器的设备载体,不仅要保证框架在各种使用工况下其强度满足要求,而且还要保证框架具有合理的刚度,保证设备、电缆液压管路的正常使用.对框架进行试验验收是检验框架安全性最为重要的环节.由于框架是空间结构,布置的大大小小上百个设备都作用在框架上,在试验过程中对这些设备进行完全载荷模拟和框架变形的测量相当困难.在此之前,我国还没有进行过类似大深度载人潜水器钛合金框架试验.本文的主要目的是介绍和总结这次框架试验.本文所涉及的内容包括载荷的模拟方法,应力、变形的测量方法、试验中可能出现的安全问题及其解决办法,试验岗位的配置,试验的后处理任务等等.同时,本文将试验结果与理论分析进行了比较,对大深度载人潜水器框架结构的安全评估等内容进行了探讨,可供以后的类似试验作为参考依据.     

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。     

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.     

载人深潜器供氧技术研究

可靠稳定的供氧系统是载人潜水器研制中所必须解决的问题。比较了各种类型水下运载器如潜艇、载人深潜器等对载人密闭舱室内氧气浓度的不同要求。针对载人深潜器载人舱内的客观条件,从动力、空间大小、浓度要求等方面论证其对供氧的特殊要求。分析了常见的几种密闭环境下的供氧技术,如物理供氧、电解水、氧烛、超氧化物等技术各自的优缺点,在此基础上,开发了一种供氧技术及研制了样机。使用该样机进行封闭空间内的有人供氧试验,以验证该项技术的效果。试验结果证明了这种技术的有效性。在完成样机试验后,又将样机随蛟龙号载人潜水器进行1000m、3000m和5000m级海试。海试的成功验证了样机的有效性。     

载人深潜器二氧化碳清除方式研究

比较了各种类型水下运载器如潜艇、载人深潜器等对载人密闭舱室内二氧化碳气体浓度的不同要求。针对载人深潜器载人舱内的客观条件,从动力、空间大小、二氧化碳浓度要求等方面分析其对二氧化碳清除的特殊要求。分析了常见的几种密闭环境二氧化碳清除方式如一乙醇胺、固态胺、分子筛、碱石灰、氢氧化锂等技术各自的优缺点,在此基础上,开发出一种二氧化碳清除技术及研制了样机。使用该样机进行封闭空间内的有人二氧化碳吸收试验,以验证该项技术的效果。试验结果证明了这种技术的有效性。在完成样机试验后,又将样机随潜水器进行海试。海试的圆满成功进一步证实了样机的有效性。     

基于模糊综合评判理论的载人深潜器操纵技巧评价方法

简要介绍了模糊综合评判的基本理论及其评判原理;简述了模糊综合评判多层次模型的建模与分级评判方法;提出了载人深潜器航行和作业技巧综合评价体系,构建了载人深潜器操纵技巧综合评价的二级模型,对航行和作业技巧综合评价的各因素及权重的确定方法作了说明,并在载人深潜器操纵仿真系统上进行了模拟运行,获得了预期的效果.如果考虑海况、海底海流、海底地质地形、作业对象等因素,该方法可运用于实艇海上驾驶作业训练的综合评价.     

深海载人潜水器推力器布置与容错性能

深海载人潜水器能够搭载科学家至深海海底开展精细化取样作业,已成为人类开展深海科学研究和资源勘探开发必不可少的工具。推力器是潜水器机动的主要执行机构,其合理的布置不仅关系潜器操纵性能也直接影响其故障时容错性能。本文首先系统梳理了现役国内外6台深海载人潜水器推力器的布置形式及其参与推力分配的运动模态,基于推力器布置方案分别比较分析了推力器故障情况下的容错控制方案并和优缺点。结果发现用矢量和可回转推力器代替固定推力器可以提高系统的容错控制能力,本文研究对于后续载人潜水器推力器布置和容错控制设计可提供参考借鉴。     

大深度载人潜水器浮力块的加工和安装

介绍了满足大深度载人潜水器要求的浮力块的使用条件和技术要求;根据各类浮力块的组成和工艺性能,提出了浮力块的粘接、机加工和表面处理、以及安装工艺。由于潜水器的载体框架是由钛合金焊接而成,而浮力块是由浮力材料毛坯粘接并经过数控机床加工而成,这样在载体框架和浮力块中由于加工方法的不同,造成了加工精度的不相称,从而导致浮力块安装时二者之间不匹配的矛盾。通过对载体框架和浮力块装配尺寸链的分析和计算,采用极值互换法,成功地解决了浮力块在载体框架上的安装难题,满足了潜水器的安装技术要求。所获得的经验和工艺参数将为深海水下机器人浮力块加工和安装提供依据,为编制我国大深度载人潜水器入级和建造规范提供参考。     

大深度载人潜水器上的复合材料轻外壳结构设计研究

论述了大深度载人潜水器复合材料轻外壳的结构设计理念及方法、加强措施、强度分析方法和强度许用标准等关键技术,并就以下七方面进行了总结:①材料的性能;②轻外壳外形、制造安装及总布置要求;③轻外壳的使用环境、危险工况下的受力状态;④可能的结构破坏形式;⑤强度安全储备的确定;⑥局部特殊要求与加强形式;⑦联结形式。可为编制大深度载人潜水器规范和研制同类型产品提供参考。