水下潜器采用FBG传感监测系统的模型试验研究

本文依据水下潜器服役期间耐压船体结构的强度保障需求,以光纤光栅(FBG)原理为基础,结合水下潜器结构特征和工作环境特性,设计光缆穿舱结构组件,通过穿舱结构耐压试验和模拟工况联调试验,论证整个测试系统的可行性,为大型水下潜器结构的安全监测及结构状态识别与结构安全评估等进一步的工作奠定坚实的基础。     

光缆耐压穿舱结构模型试验

针对光纤光栅在线监测系统对光缆穿过深潜器耐压壳体的新需求,提出以电缆杯形管节作为光缆的耐压穿舱结构,并以电缆杯形管节的封装工艺对光缆耐压穿舱结构进行封装。对光缆耐压穿舱结构的耐压试验和监测系统的联调试验表明,杯形管节作为光缆的耐压穿舱结构,可以保证结构水密性。光缆经过杯形管节的封装后,其光纤的光损耗低,可以保证监测系统的正常运行。通过试验还得到一些有用的结论,对监测系统的正确使用有指导意义。     

光纤光栅传感器在舰船结构健康监测中的应用

光纤光栅传感器是一种新型传感器,相对传统的传感器具有体积小、灵敏度高、耐高温、耐腐蚀、抗电磁干扰,能组建大规模准分布式传感网络等特点,近年来已成为结构健康检测领域中的研究热点。本文介绍光纤光栅传感器(FBG)的特点和工作原理,综述国内外光纤光栅传感器在舰船结构健康监测领域的研究现状,探讨基于光纤光栅传感器的舰船结构健康监测系统的组成和主要研究内容。     

基于光纤光栅传感技术的海洋平台结构健康监测方法

简述光纤光栅传感器的传感原理,提出基于光纤光栅传感技术的海洋平台结构健康监测系统,优选平台的有效部位,采用高效的数据采集和处理系统,设计测点布置网络,分析监测应力场的变化,以此来评价其安全性并进行预警,进而采取必要措施防止重大事故的发生.同时,对基于监测信息的平台结构损伤识别模型做了初步设想.     

三维回转运动条件下水下潜器系统导管螺旋桨推力特性研究

采用多重重叠网格技术模拟一对称立式水下潜器在三维回转运动过程中水下潜器系统及其系统中导管螺旋桨的水动力特性,提出一种水下潜器三维回转运动数值计算模型,通过指定叠加运动来控制螺旋桨的旋转来对水下潜器的三维回转运动方式进行操纵.计算结果表明:提出的水下潜器三维回转运动数值计算模型可以预报水下潜器三维回转运动的动力状态;水下...     

FBG应变传感器在隧道长期健康监测中的应用

隧道结构长期运营安全监测需要采用长效性好的传感测试技术,近年发展起来的光纤光栅传感器是一种数字式的光纤传感技术,具有长期稳定性好、测量精度高和适宜远程监测等优点。将光纤光栅传感器应用于厦门翔安隧道结构健康监测系统,实现了对二次衬砌混凝土应变的长期监测。结果表明光纤光栅传感器测量数据稳定可靠,监测效果良好。     

海洋探测型AUV壳体设计与强度校核

近年来,由于海洋环境探测的需要,探测型自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)技术发展迅速。耐压壳体结构设计是自主水下航行器设计的重要组成部分。以《潜器系统与潜水器入级与建造规范》和《潜艇结构设计计算方法》为原则,对某海洋探测型AUV的耐压壳体结构进行设计,然后采用有限元仿真的方法对其强度和稳定性进行校核,最终得到满足设计要求的耐压壳体结构。     

基于光纤光栅传感技术的船舶结构健康监测系统

船舶的结构缺陷常常影响其安全性能,大型结构健康监测系统可以实时监测结构的健康状态,从而预防事故的发生。本文对该系统中采用的传感方法加以讨论,分析了光纤光栅技术的优越性,提出在船舶监测系统中使用光纤光栅传感器,并对该系统研发内容作出了初步探讨。     

基于CFD扇翼推进器敞水性能预报分析

为解决现有水下潜器系统组成复杂、丢失后难以搜寻等问题,借鉴扇翼飞行器理念,提出扇翼推进水下潜器的新概念,弥补现有水下潜器的不足.针对扇翼推进水下潜器的核心装置扇翼推进器的敞水性能问题,运用CFD方法对比分析了一定的来流速度下,扇翼推进器和可倾斜轴导管桨在定深直航工况下,产生同等负升力和推力条件下的敞水效率.结果表明应用在高升推比的水下潜器上时,扇翼推进器的敞水效率远高于可倾斜轴导管桨,一定程度上论证了扇翼推进水下潜器概念方案的可行性.     

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.     

船舶疲劳应力监测系统研究

本文针对船舶疲劳应力监测问题,阐述了监测系统计算监测点累积损伤度和预测剩余疲劳寿命的原理,并建立了船舶疲劳实时监测系统,最后进行了试验验证分析。试验结果表明,该系统运行稳定,计算的试件累积损伤度与理论值吻合,且对剩余疲劳寿命预测较为可靠。通过光纤传感器与电阻应变片实测应力值的比较,得出光纤传感器能够满足应力监测的要求。     

铺管船托管架结构动态监测系统的研究应用

近年来结构健康监测技术不断发展,现已成熟应用于桥梁、隧道、船舶以及海洋平台等结构物的健康监测中,但面向铺管船托管架结构健康监测技术的应用研究仍处于空白状态。在此研究背景下,本文以某铺管船为例,研究开发了一套适用于铺管船托管架的结构作业动态监测及预警系统,实现了对托管架结构健康实时和科学的监测。为保证监测系统的安全性,进行了防护密封方案研究,并通过模型试验验证了方案的可靠性。最后通过海上测试采集监测数据,对实测数据进行分析,确保托管架的安全性。     

船体结构应力监测及健康评估系统

针对长期服役舰艇承载能力下降的问题,设计一套船体结构应力监测及健康评估系统。论述船体结构应力监测及健康评估系统的研究现状,介绍系统功能模块、软硬件实现途径以及系统需要解决的关键技术。通过对船体结构监测数据的实时采集、存储、监测、报警和评估,该系统可以及时预报故障并降低维护成本,对舰艇的使用、维护、修理和建造具有重要的指导意义。     

深海潜水器载人舱结构健康监测评估系统研究

深海载人潜水器是海洋资源勘探和开发的重要装备,其载人舱球壳是保证下潜人员安全及舱内设备正常工作的基础,为及时掌握载人舱球壳在长期使用过程中的安全状态,对其进行健康监测与实时评估十分必要.本文首先对4500m潜水器载人舱球壳进行受力分析;然后根据球壳特征和监测需求设计载人舱球壳健康监测评估系统;对钛合金蠕变对系统测量结果的影响进行了研究分析,研究结果表明在最大工作压力下蠕变对测量结果的影响小于1％;最后给出了结构安全性评估算法函数,并用球壳静水外压试验数据对结构评估算法进行验证.     

美国海军核潜艇舱室大气监测主分析仪器发展述评

舱室大气监测系统是核潜艇的重要组成部分之一,其运行效能直接影响舱室设备可靠运行、人员安全和健康。本文对美国核潜艇的大气监测技术的研究和应用情况进行了详细论述,重点介绍了已装艇应用近半个世纪的中央大气监测系统(Central Atmosphere Monitoring System,CAMS),以及近年来的最新技术探索。当前大气监测技术仍然难以完全满足核潜艇舱室大气监测需求,迫切需要结合最新科技成果,不断探索以提升监测仪器性能。     

基于CBM的船舶设备健康管理系统

结合分析基于CBM的船舶设备健康管理系统及其国内外研究现状,设计了系统实施流程、技术和功能架构;通过开展状态监控技术、综合诊断技术以及健康评估技术的研究,进行综合状态评估,实现船舶设备健康管理。最后,从数据采集、状态评估、性能预测和维修决策支持等方面对实现系统的关键技术进行论述。基于CBM的船舶设备健康管理系统实现了对船舶设备健康状态及趋势的实时知悉,并对使用、维修活动的决策提供了辅助支持功能,从而降低设备维修费用,提高船舶设备使用效能。     

深海耐压结构健康监测实时安全评估方法和试验验证

文中提出了一种可直接用于深海耐压结构健康监测系统的结构强度安全性评估算法,该算法基于实时监测数据、结构基准状态和系统测量误差,与常规方法相比不需要建立监测对象结构模型.研究出的结构安全性实时评估方法在耐压结构模型压力筒破坏试验中进行了验证,结果表明,结构健康监测系统在耐压结构破坏前发出了报警信息,与常规基于模型的结构安全性评估方法相比,报警压力值提高了0.76 MPa,对深海耐压结构的使用具有重要的工程价值.     

基于光纤光栅传感技术的圆沉箱靠船墩结构健康监测*

采用FBG传感技术对某港区30万吨级原油泊位工程主体结构圆式沉箱靠船墩进行应变测试;利用虚拟仪器开发软件LabView作为开发平台,建立结构实时健康监测系统.对码头主体工程结构的应力情况进行实时监测、及时识别结构的累积损伤并评估其使用性能,对可能出现的灾害提前预警并建立相应的安全预警机制,提高码头主体工程结构的安全性和可靠性.所监测得出的钢筋应变结果,可以加深对圆沉箱结构在复杂外部环境下动力响应的了解,对类似结构的进一步研究发展具有现实的意义.     

基于EMD-VMD-LSTM预测算法的高桩码头结构安全预警方法*

基于高桩码头健康监测数据,针对存在复杂环境因素影响监测精度问题,提出EMD-VMD-LSTM组合算法处理并预测高桩码头结构中的监测信息,通过对比分析验证在高桩码头结构现场监测大数据的预测预警分析中采用EMD-VMD-LSTM 组合算法的可行性。同时,基于EMD-VMD-LSTM方法和固定预警阈值,提出动态预警阈值的确定方法,设计动静态预警结合的高桩码头结构预警方法,构建多指标、多层次的高桩码头结构安全预警体系以及相应的预警流程。研究成果可以提升高桩码头结构安全预警的准确性和效率,也可为类似工程结构的安全预警管理提供一定的参考。