轻质夹层结构复合材料的制备及性能

为减轻以往夹层结构复合材料的密度,采用高强玻璃钢材料作为表层、多种空心玻璃微珠填充聚氨酯改性环氧树脂合成的轻质吸声材料作为芯材,制备了一种新型的轻质夹层结构复合材料,对夹层复合材料的制备工艺进行设计,并研究其水声性能和力学性能。结果证明,以南京玻纤院的S2高强织物采用真空成型合成的玻璃钢作为表层材料和轻质聚氨酯改性环氧树脂材料作为芯材来制作的夹层结构复合材料具有重量轻、水声性能和力学性能优良的特点,在降低夹层结构复合材料重量的同时,具有良好的声隐身性能和承载性能,更有利于工程应用。     

带缆遥控水下机器人水动力数学模型及其回转运动分析

提出了一种新型的带缆水下机器人系统三维水动力数学模型。在该模型中脐带缆的控制方程由脐带缆任一微段中的力的平衡条件导出,在此基础上以该脐带缆的控制方程为核心,通过引入脐带缆与水下机器人连接点的边界条件而建立起整个系统的三维水动力学数学模型。数值模拟中作用在机器人主体上的水动力载荷和旋转导管螺旋桨的控制力在考虑了它们之间的相互影响基础上以计算流体力学方法求出。该模型的主要特点是克服了现有的带缆水下机器人系统水动力数学模型将系统各组成部分割裂处理、缺乏从系统整体理论框架中去观察脐带缆、水下机器人主体和螺旋桨推进器水动力特征的缺陷,从一种综合、整体的观点去观察分析带缆遥控水下机器人的动力状态。水下机器人在导管螺旋桨作用下回转运动的数值模拟结果表明,利用所建立的数学模型可以对带缆水下机器人水动力状态进行有效的数值模拟。     

水下航行体的改进S面运动控制器

为研究水下航行体的纵向速度对其余自由度运动所产生的影响及其自身所承受的静力学作用,在分析水下航行体运动模型的基础上,提出了一种改进S面运动控制器。该控制器不仅保留了常规S面控制器参数易于调整且结构简单的优点,同时还克服了常规S面控制器在水下航行体高速航行时运动控制效果差的缺点。引入李雅普诺夫函数对该控制器的稳定性进行分析,并将该控制器成功应用于水下航行体的运动控制。将改进S面运动控制器与常规S面控制器的试验结果进行对比,结果表明:改进S面运动控制器在水下航行体的运动控制方面具有可行性及有效性。     

水下自航器用锂／二氧化锰电池组的散热处理

大型锂/二氧化锰电池组作为水下自航器的动力电源,以中高倍率电流工作时,会产生大量的废热,若不及时将废热传递至外界环境（海水）时,将对电池组的安全性产生恶劣影响。文中分析了锂/二氧化锰电池的热源和电池组的传热过程,并测量了电池的热功率,通过模拟电池组的废热功率探索了散热处理方法对电池组温度的影响。在水下自航器用锂/二氧化锰电池组设计时,采用综合散热处理方法能够合理控制电池组的温度,且有一定的温度冗余量。     

水下光通信LED阵列光源方法与实现

为了设计一种新的用于水下通信的光源,分析了LED光源用于水下通信的优势,介绍了水下光通信系统选择光源的条件,进行了具体的LED光源阵列及其光学系统设计,最后进行了水下光通信实验。实验结果表明：LED阵列光源应用于水下光通信,体积小,重量轻,结构简单,能较好、较快地实现水下光通信。     

变论域模糊PID控制在水下输送艇控制中的应用磁

水下输送艇是一种在水下长距离运输人员的载人潜水器,具长有航程和高航速的特点,控制对象具有高度非线性、强耦合和时变性的特点,常规P ID控制器的控制效果不是十分理想。论文针对水下输送艇的研制,将变论域模糊控制和PID控制结合起来,设计了变论域模糊PID控制器,模糊论域可以根据输入输出量的变化进行伸缩,对PID参数进行更优化的在线调整。论文建立了水下输送艇的水平面和垂直面运动数学模型,介绍了变论域模糊 PID控制器的设计方法和伸缩因子的选择方法。M atlab仿真结果表明这种控制方法具有更强的自适应能力。     

新型水下储油技术

针对南海百米左右水深边际油田的开发,提出了一种新型的适用于可移动生产储油平台的水下储油方式。介绍了方案的基本配置、工作流程及维温方式。通过设置不同功能的舱室和布置监测仪器,保留了油水置换低投资的主要优点,避免了环境污染。各种设备位于水面以上,维护方便。基本解决了制约工程应用的技术问题。     

Flow Past an Accumulator Unit of an Underwater Energy Storage System:Three Touching Balloons in a Floral Configuration

An LES simulation of flow over an accumulator unit of an underwater compressed air energy storage facility was conducted. The accumulator unit consists of three touching underwater balloons arranged in a floral configuration. The structure of the flow was examined via three dimensional iso surfaces of the Q criterion. Vortical cores were observed on the leeward surface of the balloons. The swirling tube flows generated by these vortical cores were depicted through three dimensional path lines. The flow dynamics were visualized via time series snapshots of two dimensional vorticity contours perpendicular to the flow direction; revealing the turbulent swinging motions of the aforementioned shedding-swirling tube flows. The time history of the hydrodynamic loading was presented in terms of lift and drag coefficients. Drag coefficient of each individual balloon in the floral configuration was smaller than that of a single balloon. It was found that the total drag coefficient of the floral unit of three touching balloons, i.e. summation of the drag coefficients of the balloons, is not too much larger than that of a single balloon whereas it provides three times the storage capacity. In addition to its practical significance in designing appropriate foundation and supports, the instantaneous hydrodynamic loading was used to determine the frequency of the turbulent swirling-swinging motions of the shedding vortex tubes; the Strouhal number was found to be larger than that of a single sphere at the same Reynolds number.     

非药式水下爆炸冲击波特性数值模拟研究

非药式水下爆炸冲击波模拟实验可以克服炸药式水下爆炸耗费大、危险性高等困难,对研究水下爆炸冲击波载荷作用下舰艇的动态响应与损伤具有重要意义。本文运用实验与仿真相结合的方法对非药式水下爆炸冲击波特性进行了研究,分析了不同飞片质量、速度及活塞质量对冲击波载荷强度和衰减时间常数的影响规律,建立了预测非药式水下爆炸冲击波初始峰值和初始冲击波衰减时间常数的经验公式。结果表明：水下爆炸初始冲击波峰值与飞片的初始撞击速度成正比,与飞片及活塞的质量无关。初始冲击波的衰减时间常数仅随飞片和活塞质量的改变而改变,飞片的初始撞击速度对其无显著影响。     

考虑输入受限的水下滑翔机前馈控制设计

自主式水下滑翔机是一类浮力驱动的无人装备,其控制系统对滑翔机的功能实现至关重要。考虑控制输入受限,以具有不稳定内部动态的水下滑翔机动力学系统为对象,构造前馈控制算法。这种前馈控制方法将有限时间间隔内的转换控制任务视为两点边界值问题,并将输入受限直接并入两点边界值问题中求解。仿真结果表明,在输入受限的情况下,所设计的控制系统能对水下滑翔机进行有效控制,为不稳定的内部动态求出有界的、因果的解。在控制输入无约束和控制输入受限的情况下,各状态变量的变化趋势相同,只是控制过程中各状态变量的幅度变化有所差异。