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。     

深海采矿水下中继站料仓防溢料结构数值计算与试验研究

以深海采矿水下中继站料仓的溢料问题为研究对象，开展了料仓溢料数值计算分析。采用两相流模型计算比较不同防溢料结构的优劣，设计了相对应的料仓溢料试验系统并进行验证。数值计算和试验结果均表明，在料仓入料口处安装筒式阻尼装置对降低溢料量有较好的效果，其研究成果对于类似工程的防溢料结构设计和研究有一定参考价值。     

基于遗传算法和可变多面体算法的耐压结构混合优化

水下结构设计的主要任务是如何进行结构优化,在保证水下结构安全可靠性的前提下减轻结构的自重.本文根据水下结构强度和稳定性要求,以遗传算法(GA)和可变多面体算法(SM)作为子算法构造了水下结构优化设计的混合优化策略,并应用于圆柱形耐压结构的优化设计,计算结果对于水下结构设计计算具有指导作用.     

CALM系统水下管汇整体结构有限元分析

为评估南海某海上单点卸油CALM系统水下管汇各部件强度,用ANSYS软件建立包含管汇结构及管道部件的水下管汇整体有限元模型,给出其有限元分析方法,得到水下管汇在操作工况和极端工况下各部件的应力分布,指出水下管汇强度最薄弱位置。校核结果表明,该水下管汇各部件强度均满足规范要求。     

多功能模态切换的有缆遥控水下机器人控制系统设计与实验

针对一种面向海洋工程水下结构检测与清污、多功能模态切换的新型有缆遥控水下机器人（ remotely operated vehi-cle,ROV）开发了一套水面水下控制系统。通过对机器人本体水下运动受力计算分析,设计出了动力推进系统,并搭建了水下控制器单元。水面控制台设计包含供电系统、操控系统、通信接口及上位机软件,可实现机器人遥控和监控2种模式下的中等范围搜索和定点观测,并可在浮游和爬行模态之间自由切换。水下机器人姿态测试、定航、定深实验表明：该ROV控制系统性能可靠,能够满足复杂多变环境中的工作要求。     

基于直接计算的2000m~3 LPG船船体结构分析

本文按设计要求,用有限元方法对一艘2 000 m~3LPG的船体结构进行直接计算并进行相应分析,其中,结构强度计算包括储液罐、液罐鞍座的结构强度,以及船体结构的总纵强度。计算结果表明该船体结构强度满足设计要求。     

观光潜水器载人舱大开口结构强度分析

文章分别采用规范计算和有限元分析对23客位观光潜水器载人舱大开口结构强度进行分析,并设计2种大开口结构加强形式。计算结果显示,文章设计的载人舱结构满足规范对强度和稳定性的要求,且设计的2种结构加强形式均能满足强度要求。文章计算结果可为大开口耐压罐体结构的优化设计提供参考。     

新型消防用水下搜救机器人研发设计

介绍了一种消防用水下搜救机器人的设计,该水下机器人具有价格低廉、功能齐全、实用可靠和操作简便的特点,可完成水下多自由度方向运动、水下定位,不同目标的可视化探测和成像识别等作业。本文完成了消防用水下机器人的总布置设计,设计了电子舱的结构并对其进行了强度校核,评估了机器人水下稳定性,设计和论证了机器人的推进系统。     

近场爆炸载荷作用下某大型舰船结构剩余强度分析

近场水下爆炸载荷作用下舰船结构的毁伤效应及剩余强度问题一直是业内研究的重点内容之一。首先,对典型舰船设置近场水下爆炸工况,并结合通用FEM软件对近场爆炸载荷下的结构响应进行模拟。然后,根据近场爆炸产生的破口和塑性变形,对典型剖面剖面模数的损失进行分析,发现由近场爆炸引起的毁伤会导致剖面出现8%~10%的剖面模数的损失。最后,对破损舰船浮力重新分布后的波浪弯矩和静水弯矩进行计算,并结合军规对舰船在近场水下爆炸载荷作用后破损情况下的剩余强度进行分析。结果显示,在鱼雷的攻击下,该型舰船依然满足剩余强度要求。     

一种模态切换水下机器人初步设计

介绍一种新型模态切换水下机器人的设计方案,该机器人用模态切换装置实现了浮游与爬行清污作业的自由切换,控制原理简单、活动范围广、功能强大。介绍了机器人的总体设计方案,重点对机器人的模态切换装置和推进系统进行了设计与论证分析。使用有限元计算软件Simulation对模态切换模块进行了强度校核,结果表明设计强度和刚度均满足使用要求。基于计算流体力学软件Fluent,开展MC-ROV水动力性能的初步研究,完成了推进器电机的选型。     

岛式上层建筑总强度计算方法

研究岛式上层建筑总强度的载荷原因及加载途径,基于有限元理论、船体总强度理论提出一种新的岛式上层建筑强度计算方法。该方法良好适应当前船体设计计算现状,可有效利用船舶设计计算过程中的船体总强度计算结果,可克服上层建筑传统计算方法存在的缺点、满足结构优化设计的要求。分别使用有限条法和本文方法对某船上层建筑结构总强度进行计算,发现有限条法的计算结果偏小。     

基于LED的水下目标高速摄像照明系统设计

分析水下光学的性质和水下照明的特点,提出基于LED的水下目标高速摄像照明系统方案。对某典型水下高速摄像照明系统进行了详细设计。对不同照射距离及光源角度配置的LED阵列进行了光学计算及仿真讨论了仿真结果。进行了水下高速摄像照明系统试验并给出了试验结果。     

复合材料地效翼船结构设计计算方法研究

[目的]在复合材料地效翼船的结构设计中,目前尚无相应的对其结构进行强度和稳定性评估的规范方法。选取复合材料地效翼船设计中夹芯复合材料主浮舟及机翼这2个关键部件的结构强度及稳定性计算方法开展研究。[方法]重点探讨主浮舟及机翼结构的设计载荷计算方法,以及对应夹芯板的强度衡准、整体及局部稳定性计算方法与衡准。利用建立的计算方法对复合材料地效翼船主浮舟的总纵弯曲强度、机翼结构强度以及稳定性进行算例分析。[结果]结果表明,建立的计算方法可以用于复合材料地效翼船主浮舟和机翼结构的强度及稳定性计算,算例中的复合材料地效翼船设计方案满足结构强度和稳定性要求,经受住了实船试验的考核验证。[结论]所得方法可供复合材料地效翼船结构设计计算参考。     

某船设备系固卡板结构及连接焊缝强度直接计算

根据某船装载设备基座的卡板设计和载荷,采用有限元方法对其结构和连接焊缝的强度进行计算和分析,并依据应力计算结果对原设计进行修改直到卡板结构及其连接焊缝在设计载荷作用下满足强度要求。     

考虑渔业作业影响的水下WYE保护罩分析

对中国海某气田项目水下Y型三通结构(WYE)进行破坏及泄漏风险调查,分析渔网拖挂载荷及防护方式,讨论国际成熟规范(ISO13628-1)的适用性,采用SACS软件对渔网载荷作用下WYE保护罩进行在位计算分析及校核,结果表明:该海域的渔网拖挂载荷总体上小于国际标准,ISO13628-1规范推荐的渔网载荷作为该气田项目水下结构物的设计载荷是合理的;WYE保护罩在位分析及以API RP2A规范为校核依据的分析结果表明,水下WYE的渔网保护罩结构强度和渔网防护能力满足要求。     

基于连续体模型应力评估的水下机器人刚度强化设计

为了提高水下机器人设计和制造的机械强度,提出一种基于连续体模型应力评估的水下机器人刚度强化设计方法。构造水下机器人刚度强化评估的应力学结构模型,分析机器人刚度强化加工的控制约束参量,采用连续体模型应力评估方法进行水下机器人的刚度加工机械设计的荷载力学分析,实现机器人解耦构型的机构耦合度、运动灵巧度、方位特征、构件应力以及屈服强度等参量的解耦运算,得到机器人机械结构优化构型的位置正解,通过应力评估和结构解耦性设计,提高水下机器人的水下抗载荷能力和强度。仿真结果表明,采用该方法进行水下机器人刚度强化设计,机器人的机械弹性载荷较高,水下应力载荷和抗压能力得到提升,对机器人机械设计的构型优选和加工工艺改进具有较好指导价值。     

液压销孔式升降系统结构分析

升降系统是自升式风电安装船的核心设备,其结构稳定性是其平台和桩腿顺利实现升降的保证。文章以某自升式风电安装船的液压销孔式升降系统为研究对象,采用有限元方法建立其部件的结构模型,给出结构分析的载荷及边界条件,运用有限元分析软件ANSYS对各工况下的受力与变形进行求解,对计算结果进行分析和评估。研究结论表明,升降系统的结构强度满足规范要求,机械性能良好。此研究为升降系统的设计与制造提供了理论指导,并为此类结构受力的设计计算提供参考。     

救生舱的结构的优化设计与试验分析

救生舱是救生钟或救生艇的主要耐压结构。该结构的设计优化是减少总体重量,增强水下机动性能的主要技术途径。文章针对救生舱进行了结构优化设计,推导了耐压结构的计算公式,通过编制的计算程序对结构进行了优化计算。计算程序可自动优化得到最佳尺寸,也可根据输入尺寸计算结构的耐压能力。在此基础之上,文中设计了工程使用的救生舱结构,对救生舱实物进行了耐压试验考核验证,试验结果证明满足设计要求。     

全敞式牲畜运输船围栏总段吊装设计

全敞式方案左右通透的特点使得该型牲畜运输船框架结构很少,自身结构强度较弱.文章通过制作专用吊梁,依靠吊梁自身刚性,抵消吊装时围栏总段的变形量,并利用有限元计算软件,对吊梁及总段本身进行结构强度校核及变形计算,使得设计的吊梁满足吊装要求.     

USSV与AUV协同工作系统设计

针对主流的AUV跨域无人装备协同作业模式中存在的隐蔽性不足以及定位、回收困难问题,提出一种将USSV作为中继站的USSV与AUV协同工作系统。协同工作系统采用远程控制端-基站-USSV-AUV结构,根据实际作业中各部分所在空间区域的不同,对协同工作系统的通信、控制和定位方案进行了设计,同时给出了无人艇的硬件总布置和电路系统布置,并进行协同定位仿真实验。仿真结果表明,协同定位方法能够对AUV在水下的运动轨迹进行有效捕捉,且在设定时间内精度良好,有一定的实际应用价值。提出的协同工作系统可以为无人装备协同作业模式设计思路提供参考。