用Workbench对深海电机密封圈进行有限元分析

用Workbench建立深海电机密封圈的有限元模型,计算密封圈在安装和工作过程中的受力和变形情况。结果表明:安装过程中密封圈所受应力先增大后减小,壳体移动距离为0.17mm时,密封圈在Y方向所受应力最大;随着壳体继续运动,密封圈所受应力逐渐减小;当壳体移动距离为0.86mm时,密封圈所受应力几乎不再变化;密封圈在X方向所受应力可表示预紧力,电机正常工作时密封圈所受最大应力大于安装时的预紧力,可以保证电机正常工作。     

新型多功能抗拖网海床基设计

传统的海床基在外罩形式选择、搭载设备数量等方面设计不够完善,针对上述问题,利用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件对海床基外罩形式进行模拟分析,选择合适的外罩形式;仪器支架的框架式设计可以有效解决搭载设备单一且通用性差的问题;绳索舱绳索固定装置的设计能有效提高海床基回收成功率。新型海床基对结构的设计及优化可为海床基的发展起到一定的促进作用。     

深海运载装备照明技术与应用情况

深海运载装备可以运载人员、设备到达深海的海山、热液、盆地和洋中脊等复杂海底地形进行作业,在缺少可见光的深海,使用照明设备营造光照环境对执行深海作业显得尤为重要。我们对应用于深海运载装备的主要照明灯的种类及性能、主要产品及应用进行了介绍,并介绍了具有代表意义的深海运载装备用照明灯的使用情况。     

密炼机拉伸型转子流场模拟及试验研究

对密炼机拉伸型转子进行设计,并与普通四棱转子一同进行流场模拟与分析,然后进行试验验证。结果表明,拉伸型转子在工作状态下的压力场、速度场、粘度场均优于普通四棱转子;采用拉伸型转子制备的胶料混炼能耗小于以及物理性能和炭黑分散性能优于采用普通四棱转子制备的胶料。     

基于振动测试的载人潜水器结构损伤识别技术

针对大深度载人潜水器复杂结构系统在甲板上带载情况下进行快速损伤识别的技术难点,将振动测试的方法引入到载人潜水器的结构损伤识别中,提出了一种用于载人潜水器结构损伤识别的快速评估方法。利用离散二进小波变换对振动响应信号中叠加的模态信息进行分离,然后通过小波包变换得到能量值,结合两者定义了损伤联合评估方法的损伤指标。结果表明,使用该联合评估方法能够有效地识别载人潜水器结构中损伤部位与无损部位的差异,能够将该损伤评估方法应用于深海运载装备中。     

复合干扰下载人潜水器的全阶滑模控制

针对蛟龙号载人潜水器(JIAOLONG)在运行过程中受到深海洋流、模型不确定性和未建模动态等因素影响,本文设计了一种基于干扰观测器的新型全阶滑模控制(disturbance-observer based full-order sliding mode control,DOB–FOSMC)方法.首先,建立载人潜水器系统的动力学模型;然后,设计扩展非线性干扰观测器估计系统的复合扰动;其次,设计能够描述潜水器完整动态特性的全阶滑模面,从而得到滑模控制律,并给出闭环控制系统的稳定性分析;最后,通过数值仿真验证控制方法的有效性和优越性.基于干扰观测器的全阶滑模控制方法的优越性主要体现在:能够描绘载人潜水器的全阶动态特性,并且有效抑制抖振现象.     

载人潜水器的干扰特性分析与自适应滑模控制

针对在实际运行中会受到未知外部环境干扰和模型不确定性等因素影响的蛟龙号载人潜水器系统,本文设计了一种基于干扰特性指标的新型自适应滑模控制方法,实现对有益干扰的利用和有害干扰的补偿.首先,文章给出载人潜水器系统的运动学和动力学模型;然后,本文设计非线性干扰观测器估计系统所受的集总扰动,并提出一种扇形区域干扰特性指标,用于判断干扰对系统的影响;其次,文章设计一种基于干扰特性指标的自适应滑模控制方法,并且根据李雅普诺夫理论进行严格的稳定性分析;最后,通过数值仿真,验证所设计的滑模控制方法的优越性.其优越性主要体现在:不仅能够有效缓解抖振现象,并且避免控制增益高估的问题.     

溶解态深海硫化物的原位测量方法研究

深海海域蕴藏着丰富的矿产、能源和生物资源,具有潜在的巨大经济价值。深海溶解态矿物质是海底热液活动及演化的重要示踪剂。以深海海水中的硫离子为研究对象,以迷你型高功率发光二极管(LED)作为激发光源,采用全光纤传输方式的设计理念,结合基于朗伯-比尔定律的全光谱检测方法和化学显色法,对深海离子矿物质的检测方法开展研究。在数据处理上,采用自行建立的自适应性Savitzky-Golay滤波算法使光谱信噪比提高3~7倍。结果表明:在1s时间分辨率和20mm的有效光程下,系统的检测灵敏度可达0.1μmol/L以下,且在0~32μmol/L浓度范围内具有良好的线性响应特性(相关度R20.99)。     

基于蛟龙号的深海切割采样系统设计与分析

目前通过作业工具配合载人潜器进行深海采样成为一种趋势,通过对蛟龙号机械手的分析和不同深海作业工具的研究,设计一种新型深海矿石切割采样设备。并通过MATLAB软件对机械手以及携带刀具后的切割采样系统进行了工作空间和轨迹分析,比较搭载作业工具前后的作业空间变化,并通过ADAMS软件对几种不同机械手作业姿态的受力进行分析,对潜器的坐底定位和切割作业时机械手的姿态具有指导作用。     

大洋富钴结壳的超声测厚

针对载人潜水器水下作业时需对富钴结壳厚度进行实时原位检测的问题,设计了富钴结壳的超声测厚系统,分析了富钴结壳的物理特性及测厚原理,设计了基于ARM处理器芯片测厚系统硬件的方案,该方案根据富钴结壳采样信号的处理,提出了针对富钴结壳的峰值检测算法;最后,在实验室搭建了模拟测试装置,对样品进行了检测。结果表明,利用峰值检测算法可有效识别富钴结壳样品的顶部回波与底部回波时间,并计算出被测结壳的厚度,且准确性高。