深海载人平台舱室热特性的仿真与优化

建立深海载人平台空调舱室传热过程的数学模型和Matlab仿真程序,分析典型航行工况下舱室隔热层厚度、空调设计风量及开启时长、舱内平均风速和舱内蓄热体蓄热能力4方面因素对舱内温度的影响,并根据计算结果提出优化建议。结果表明:通过调整隔热层的厚度可将定深作业阶段的舱内温度稳定在人员舒适范围,避免空调长时间运行;合理选择空调设计风量和下潜阶段的开启时长,既可以起到节能降噪的作用,又可以保证温度不超出允许范围;舱内平均风速的变化对舱内温度影响不大;增加舱内蓄热体总热容和传热面积可以减小舱内温度波动。     

深海载人平台舱室热特性的仿真与优化研究

建立了深海载人平台空调舱室传热过程的数学模型和MATLAB仿真程序,分析了典型航行工况下舱室隔热层厚度、空调设计风量及开启时长、舱内平均风速和舱内蓄热体蓄热能力4方面因素对舱内温度的影响,并根据计算结果提出优化建议。结果表明：通过调整隔热层的厚度可将定深作业阶段的舱内温度稳定在人员舒适范围,避免空调长时间运行;合理选择空调设计风量和下潜阶段的开启时长,既可以起到节能降噪的作用,又可以保证温度不超出允许范围;舱内平均风速的变化对舱内温度影响不大;增加舱内蓄热体总热容和传热面积,可以减小舱内温度波动。     

深海载人平台二氧化碳清除技术发展现状及趋势

梳理目前应用在海洋载人领域中的二氧化碳清除技术,指出深海载人平台二氧化碳清除技术的发展趋势。根据某深海载人平台特点,研制了一型二氧化碳吸收装置样机,开展了密闭舱温湿度不受控性能试验。试验结果表明,该设计方案完全满足平台应用需求,可为该类平台内二氧化碳清除设备的设计和使用提供技术支撑。     

美俄深海大型载人作业平台的发展

对美国和俄罗斯2个国家的深海大型载人作业平台技术的发展和应用进行梳理。回顾美国和俄罗斯深海大型载人作业平台的发展历程,分析几型现役、退役和概念型平台的主要技术特点。重点研究这类平台在研发、制造和应用方面的关键技术,总结以深海大型载人作业平台为核心的深海作业技术体系。研究结果对我国深海作业技术体系的发展具有一定的参考和借鉴意义。     

深海载人平台全寿期风险源与风险管理研究

深海载人平台全寿期内存在安全、技术和费用等各类风险,需要对其进行识别和管理。论文梳理出深海载人平台全寿期内自然环境、设计技术与配套科研、总装建造等9类风险源。建立了深海载人平台风险管理框架,对风险识别、评估、处理与监控等主要过程进行分析。提出了基于工作分解结构与风险源的深海载人平台风险识别方法,给出了适合深海载人平台的风险分析与评价准则建议,为深海载人平台以及其他深海装备的风险识别与管理提供参考。     

深海载人平台密闭舱室气流组织数值模拟

基于计算流体力学方法,采用Fluent软件对深海载人平台密闭舱室气流组织进行数值模拟,分析不同气流组织形式下舱内空气温度和速度的分布规律,结果表明:在舱室热源较大且分布不均的特殊条件下,双侧外送风气流组织形式不能满足要求;采取分布散流器送风形式时,平送风与下送风相结合的形式优于单纯采取平送风或下送风形式。     

深海载人平台密闭舱室气流组织数值模拟

本文基于计算流体力学方法,采用Fluent软件,对深海载人平台密闭舱室气流组织进行数值模拟。模拟分析了不同气流组织形式下舱内空气温度和速度的分布规律,得出以下结论：在本舱室热源较大且分布不均的特殊条件下,双侧外送风气流组织形式不能满足要求;采取分布散流器送风形式时,平送风和下送风相结合的形式优于单纯采取平送风或下送风形式。     

深海载人平台观察系统研究与设计

介绍水下摄像与照明装备以及观察窗的技术现状,围绕深海载人平台观察系统开展设计,阐述深海载人平台高清摄像与水下照明系统的布置及体系架构,给出深海载人平台观察窗的类型和材质,分析深海载人平台观察窗的照明条件和厚度,为深海载人平台观察系统的设计提供参考。     

深海载人平台逃逸舱气流速度与二氧化碳浓度 数值模拟

摘 要：本文基于计算流体力学方法,利用Fluent软件对深海载人平台逃逸舱气流速度与二氧化碳浓度进行数值模拟,研究了不同送风形式和送风参数对舱内空气速度和二氧化碳浓度分布的影响。分析舱内气流速度表明,散流器送风结果明显优于圆形口送风;减小散流器喉部直径有利于舱内气流均匀,但仍有部分区域气流速度较低;增大风量能减小低流速比例,但相应增加了吹风感。分析舱内二氧化碳浓度表明,增大风量对二氧化碳浓度影响不大,却增加了吹风感。根据数值模拟结果最终得出了在空间等设计条件限值下的较优工况。     

基于载人潜水器的深海敷缆运动仿真

提出了基于载人潜水器搭载海底敷缆装置的深海敷缆作业方式,建立了载人潜水器深海敷缆运动的二维稳态模型,仿真分析了余量敷缆时不同航行速度和放缆速度组合、潜水器相对海流速度、敷设余量、航行高度和海缆重量等参数对敷缆运动的影响。分析发现海缆张力随着敷设速度、潜水器相对海流速度、海缆重量的增大而增大,随着敷设余量的增大而减小;海缆水中位形曲线随着敷设速度、潜水器相对海流速度增大而趋于平缓,随着海缆重量的增大而更加陡峭,放缆速度的变化则对海缆位形曲线无影响;潜水器航行高度的变化对缆形和张力分布都没有影响,只是随着高度的增加,缆形和张力在原来的高度基础上有一定的延伸。     

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.     

深海载人潜水器耐压球壳极限强度研究

对现有的潜水器耐压壳的研究主要都围绕薄壳结构,而深海载人潜水器耐压球壳,已属于厚壳的范围.国际上还没有均匀外压下厚球壳的解析解,只有美国海军泰勒水池耐压球壳设计公式及俄罗斯相应的公式可以参考.因此本文基于有限元的分析方法,对大深度载人潜水器耐压球壳极限强度进行了研究.通过对有限元参数的比较,提出了一个合理的有限元分析模型,计算结果与实验数据相符,而泰勒水池公式及俄罗斯公式的误差较大.然后计算了一系列半径厚度比下的耐压球壳的极限强度,并研究了初挠度的影响.本文认为对于深海载人潜水器耐压球壳可以直接根据有限元计算确定其极限强度,泰勒水池公式和俄罗斯公式偏于保守;耐压球壳经过精加工,初挠度对于其极限强度的影响不大.为了实用起见,本文还给出了完善耐压球壳极限强度与经典值的比值曲线,以及初挠度效应曲线.     

深海载人潜水器载体框架结构设计与强度分析

载体框架是用于安装固定载人舱、蓄电池、可弃压载、可调压载水舱、高压气罐和浮力块等深海载人潜水器设备的空间桁架结构,也是深海载人潜水器布放、回收和甲板系固的主要承力结构。因此,载体框架的设计应便于设备、仪器、浮力块和轻外壳的安装、拆卸与维护;并有足够的强度和刚度,以保证载人潜水器的布放和回收,以及在母船甲板上系固。在上述条件下,还应使其重量尽可能小。总结和介绍了我国正在建造的深海载人潜水器载体框架的材料选择、计算工况及设计载荷与许用应力的确定、结构型式的确定、构件的连接方式、节点的优化处理,以及结构强度的分析方法,给出了载体框架在单点回收和甲板系固两种工况下的强度分析结果,为今后研制同类型产品提供参考。     

在深海载人潜水器上应用的锌银电池

锌银电池以其比能量高、放电电压平稳、高安全等特点,在深海载人潜水器上得到广泛应用。本文从承压性能、析气量、绝缘性能三个方面论述应用于"蛟龙号"载人潜水器锌银电池关键技术的解决。通用"蛟龙号"潜水器的应用表明该电池在7000m水下环境中工作时安全可靠。     

深海载人潜水器载人球备选钛合金的断裂韧性试验结果分析

为提高结构的可靠性,深海载人潜水器载人球的设计标准越来越重视材料的综合性能,因此钛合金成为广泛应用于潜水器耐压球壳的理想材料。基于断裂韧性指标的损伤容限设计原则将在未来的结构优化方案中得到体现,其中断裂韧性是重要的材料损伤容限特性之一。为研制4500m载人潜水器,文中对两种备选钛合金的多组非标试样断裂韧性试验结果进行了分析,重点考察了相同韧带尺寸下试件厚度的效应,对非标试样KQ和P_max/P_Q随着厚度的变化趋势进行了解释,为修改现行断裂韧性试验标准提供了建议。     

多学科设计优化:载人潜水器设计的一种新工具

多学科优化作为一种新的设计方法,已经成功地应用在很多领域,如飞机制造,太空船,汽车制造等.传统的载人潜水器设计并不是一种最优的设计方法,并且在载人潜水器的设计过程中所要涉及多种技术学科.将多学科优化方法引进载人潜水器的设计,从而可以实现真正的设计优化.本文介绍了多学科优化的基本理论和方法,整体构架,并介绍了探索设计空间的算法.在对多学科优化设计方法理解的基础上,提出了在载人潜水器设计中如何应用的初步考虑.     

基于人因的深海载人潜水器航控界面的优化设计

深海载人潜水器的航控界面存在信息复杂、操作复杂的特征,需通过优化航控软件界面的设计流程,提升软件界面的设计质量,提高驾驶环境下人机交互的可靠性,改善潜航员的驾控体验。以某型深海载人潜水器的实际任务场景为例建立典型航行工况,阐述其航行驾控的人因需求与功能需求,对软件界面的输入端与输出端展开重要性分析,提出以功能构架、交互逻辑、视觉设计、应用开发、评估迭代为指导的系统设计方法。形成了深海载人潜水器航控软件界面方案的人因评价指标,为深海载人潜水器航控软件界面方案的设计提供优选方法,为方案后续全工况覆盖的交互界面设计提供支撑。     

基于ASA算法的大型小水线面双体船结构优化

由于小水线面双体船的结构与受力特点比普通单体船更为复杂,因此在结构的优化设计中存在更多的难点。针对小水线面双体船在横向弯曲工况下,存在着大量高应力区域的问题,本文采用自适应模拟退火算法进行优化,获得更合理的设计参数。结果表明,模拟退火算法在双体船结构的设计与优化中有着良好的工程适用性。本研究可为双体船的结构设计与优化提供参考。     

基于疲劳强度的主机基座优化设计

以主机基座结构重量为目标函数,采用矩阵描述设计变量离散集,并以结构尺寸、稳定性、许用应力和疲劳强度等方面的限制作为约束条件,建立了船舶主机基座结构的优化设计模型,也给出了基于自适应模拟退火算法的设计优化流程。通过对某集装箱船升高双层底主机基座的优化设计,说明基座结构在初始设计时大部分主要构件的尺寸留有很大裕度。算例分析表明作者提出的结构优化策略是十分有效的。