水下机器人结构形式及其发展趋势分析

水下机器人的结构是影响其运动性能的重要因素。按框架式、刚性外壳仿生式、柔性外壳仿生式、球形、滑翔式和链式6类结构,对水下机器人结构形式的发展现状和存在的关键技术问题进行分析。重点分析各类结构的驱动速度、加装载重和运动灵活性,以及在水下环境中的运动性和适应性。研究结果表明,水下机器人的结构形式正朝着高度柔性化、整体与局部结构之间高度变形化和多体结构可分离化的方向发展。     

环肋圆柱壳在水下爆炸冲击下的响应

针对水下非接触爆炸问题过程复杂、计算速度慢的问题,本文以一环肋圆柱壳为例,基于以内嵌的水下爆炸载荷计算方法和声-结构耦合方法为关键技术的水下爆炸分析法(AUA),对其水下爆炸冲击下的响应进行了分析。结果发现,壳板厚度对圆柱壳的水下非接触爆炸响应有较为显著的影响,随着壳板厚度的增加,环肋圆柱壳最大位移减小的幅度逐渐变小。在爆炸初期爆距对环肋圆柱壳冲击响应的影响不大,随时间的推移这种影响逐渐增大,环肋圆柱壳各测点变形随爆距的增大线性减小;当肋骨间距大于0.25倍环肋圆柱壳长时,环肋圆柱壳最大变形量可减小90%;继续减小肋骨间距,环肋圆柱壳最大变形减少量并不明显,说明肋骨对其附近测点和中间的板壳起到了显著的加强作用,肋骨间距为0.25倍环肋圆柱壳长时为最经济的肋骨布置方式。     

船用直流固态开断用IGBT的导热硅脂涂敷与安装

船用直流固态开断装置中所使用的大功率IGBT需要考虑其散热问题,IGBT器件的散热设计中导热硅脂涂覆和IGBT的安装工艺散热效果起着非常关键的作用,直接影响IGBT的长期可靠运行。本文针对导热硅脂涂敷各个环节因素开展对比验证,通过热仿真,提出导热硅脂涂覆和IGBT安装工艺的原则性意见。     

长周期波影响的河口防波堤施工技术

波浪是影响沿海防波堤最重要的水动力因素之一，长周期波能够穿透可透浪防波堤，对防波堤防护内的水动力环境产生极大影响，给防波堤等水工建筑拆除及新建施工带来一定的困难。针对西非某运河口门处防波堤工程，根据其处于长周期波影响环境下、水上施工困难等问题，分析防波堤各分项工程的施工特点、难点，并制定相应的解决方案，最终顺利完成防波堤的改建施工。     

一种新型橡胶软管减振效果试验分析

水下航行器海水泵在工作时会产生强烈的振动并通过管路传递到航行器壳体。过大的振动不仅会影响航行器的正常工作,也会降低航行器的隐身性。为降低海水泵振动向壳体的传递,设计由芳纶纤维编织的氢化丁腈橡胶制成的新型橡胶软管。在不同系统运行工况条件下,将刚性管路和该橡胶软管进行试验对比。结果表明,新设计的橡胶软管具有良好的减振隔振性能。与刚性管路相比,该橡胶软管可以明显衰减海水泵向壳体的振动传递,具有较好的工程应用前景。     

仿金枪鱼水下机器人摆动-滑行游动数值研究

为探讨摆动-滑行方式的游动机理,本文基于RANS求解器和区域网格整体动态运动技术,建立了仿金枪鱼水下机器人摆动-滑行的自主游动计算模型,数值模拟其从某一速度自由加速到速度值稳定波动状态,分析了游动稳定时速度、水动力、尾涡等的变化特点,并比较了不同滑行时间的影响。计算结果表明:摆动滑行时间相同时,机器人的速度均值比正常游动下降了30%,但波动幅值为后者的3倍;水动力的大幅快速变化导致摆动阶段游动效率下降,但在滑行阶段利用了滑行惯性和尾流区的脱落涡吸收能量。随滑行比增大,游动速度均值下降,但速度功率比却逐渐上升。所计算工况下,滑行比不小于0.6时,摆动-滑行游动比正常游动更节省能量。     

Ⅲ型弹条扣压力测试方法

现有e型弹条扣压力测试有2种方法:通过加载使弹条向下产生一定位移时进行测定(方法1);通过提升使弹条向上产生一定位移时进行测定(方法 2)。分别采用2种方法测试不同安装距离下Ⅲ型弹条的扣压力并分析扣压力与安装距离的关系。结果表明:采用方法 1时安装距离为8,10,20 mm测得的弹条扣压力均满足标准要求,弹条扣压力随安装距离的增大而增大;采用方法 2时安装距离为8,10 mm测得的弹条扣压力满足标准要求,安装距离为20 mm时不满足要求,弹条扣压力随安装距离的增大而减小。采用方法2进行扣压力测试时须严格保证弹条与安装座距离处于8~10 mm。     

Prediction of design loads for deep water subsea lifting operations based on non-stationary time response

Two methodologies for the prediction of the design loads of deep water subsea lifting operations crossing resonance zones are presented. These methodologies are applicable to models that consider the influence of the payout speed on the dynamics of the operation, leading to a non-stationary time series for the dynamic forces on the system. The first model is based on running several random simulations of the same scenario and using these simulations as a sample in which statistical parameters are inferred. The second model uses a weighted least squares approach to predict a normalizing function that is used to evaluate the statistical parameters of the response. Both models are tested by considering the installation of a typical manifold in the Pre-Salt fields, in Brazil, and are able to predict the general form of the envelope of forces on the cable for various sea states and payout speeds. The models also provided similar results for the availability of the vessel after evaluating the weather window for this operation. Finally, the advantages of using the weighted least squares approach in comparison to the direct method are discussed, since it may considerably reduce the total number of simulations required to perform a real operation assessment, especially during preliminary design phases.     

自升式平台板壳式桩腿设计

桩腿是自升式平台的关键部件,其设计强度不仅决定着平台的作业能力和相应环境条件的选取,而且是平台升降系统选型及其主要性能参数确定的重要依据。结合近年来海上风能开发的热点,以目前市场上主流的自升式风电安装平台为研究对象,结合其作业和功能特点,综合平台载荷工况的特征和强度要求,对桩腿截面型式的选取、内部环筋加强结构和桩腿桩靴连接区域结构的设计及插销孔的强度分析等关键技术进行深入研究。得到适用于柱型桩腿设计和强度分析的工程化方法,为此类结构设计提供参考。     

水下无人作战系统武器控制安全性研究

水下无人作战系统将是未来海战中的重要力量,其武器控制关系到察打一体功能实现,但武器控制的安全性问题异常重要。本文首先对影响水下无人作战系统武器控制安全的因素进行分析,然后从设计、使用和维护方面提出水下无人作战系统武器安全控制设计构想。通过采用软硬件冗余、容错设计,提升系统健壮性;通过建立无人健康管理机制,提升系统稳定、持久性;通过采用可变自主决策机制,保证控制决策正确性、时效性;同时根据水下、无人的特点,研究适用武器控制安全策略。通过以上设计,能够有效提高水下无人武器控制的安全性,对水下无人作战系统武器控制工程实现具有一定借鉴意义。