原位测量仪助力我国开展深水区海底声学参数测量

<正>2017年6月28日,青岛海洋科学与技术国家实验室发布信息,在刚刚结束的"向阳红01"科考船第4次海试航次中,深海可视化液压贯入式海底沉积声学原位测量系统(HISAMS)成功实现了3000m海试。这是我国首次开展深水区的海底声学特性参数测量,相关技术与设备在海底环境监测、海底资源调查和海洋权益保护等领域有重要的应用价值。海底沉积物的声学特性(包括声速、声衰减等系数)是影响海洋声场与声传播的重要因素。HISAMS由海洋国家实验     

深水超声波换能器设计

利用回声信号探测无声目标的原理,测量信号往返所需时间与在水中超声波声速的乘积,就可以确定目标所处的位置.根据该原理来探测海底微地形的高程数据,为此对适合于深海环境下工作的超声波换能器参数进行了理论分析与设计计算,该参数将为海底微地形探测系统提供技术依据.     

缆系海底观测网原型系统设计

针对长期、实时和原位观测深海大洋的科学需求,设计了采用10 kV直流输电和100 Mb/s光纤通信的缆系海底观测网原型系统。该系统由海底科学节点、光电复合海缆和海岸控制基站组成,其中海底科学节点包括原位化学分析仪器、动力环境监测仪器和节点接驳盒。用户从数据管理子系统实时获取科学数据,从电能监控子系统远程监控仪器状态,进行海底原位实验。多次压力实验和水池联调后,该系统在中国东海浅海试验和美国蒙特雷湾海底观测网深海并网试验中运行稳定,从海底获取了大量高分辨率的科学数据。试验证明该设计合理可行,并体现缆系海底观测网较传统海洋观测方式有较大优势。     

深海贯入装置液压单元研究

针对深海工作环境的要求，设计了深海贯入装置，介绍了该装置的特点及其工作原理；设计了贯入装置液压单元，介绍了贯入装置液压参数的确定及其工作原理；同时，对封闭式液压油箱的整体结构进行设计，并针对深海海底温度低、压力高的特点，介绍相应的补偿计算，对深海海底沉积物物理特性的探测具有重要的应用价值。保持原位环境，直接在海底测试沉积物的特性参数，测试结果更加准确可靠。利用液压传动系统将探杆贯入到沉积物中,对沉积物扰动小，探杆贯入深度可控，应用前景广阔。     

深海海底车行星轮式行走机构建模分析

海底车作为深海矿产开采的重要设备,面对复杂的海底地形,海底车行星轮系执行机构需完成跨沟、越障、上下台阶等多种复杂动作。根据海底行星轮式行走机构的性能特点和传动特点,建立行星轮系越障静力学模型和力学平衡方程,对轮系工作行走机构完成跨沟、越障、上下台阶等多种复杂动作进行动作设计和工况分析。基于ADMAS建立了轮组行走机构的系统仿真模型,选取车辆单边越障、车体跨越900mm壕沟、坡度为42°行星轮行走机构爬坡过程等工况进行分析。分析结果表明:行星轮系动作执行系统越障时整车的运行工况良好,安全可靠完成设计目标要求。设计分析过程可以为海底车行星轮系动作执行系统的设计优化及其他相关的研究提供理论依据和参考。     

基于海底观测网的深海化学监测系统的设计

根据海底观测网和海洋科学仪器的特点,设计了能适用于海底观测网的深海原位化学监测系统.该系统由数据采集器以及阴离子分析仪、硝酸盐传感器、叶绿素传感器、溶解氧传感器、甲烷传感器等水下化学监测仪器组成.文中设计的数据采集器,能够与海底观测网科学仪器节点中接驳盒的标准供电和通讯接口进行连接,并能够对不同接口类型的仪器进行集成扩展.通过模拟深海环境试验以及浅海海试的验证,证明了该设计的可行性.     

非圆齿轮力学模型及虚拟试验

根据静力学基本原理建立非圆齿轮传动静力学模型,推导非圆齿轮静力学参数计算公式;根据齿轮系统动力学,采用虚拟仿真技术建立非圆齿轮传动的动力学虚拟模型;针对椭圆形齿轮传动改进静力学参数与动力学虚拟仿真实验,并将计算结果与仿真试验结果进行对比分析,验证虚拟仿真模型的正确性.     

基于正交机构的机器人肩关节静力学分析与结构参数设计

为了增大机器人肩关节的工作空间和承载能力,改善机器人肩关节的通用性与适应性,提出一种基于3-RRR正交球面并联机构的新型机器人肩关节,并对机器人肩关节进行了静力学分析和结构参数设计.首先,应用虚功原理建立机器人肩关节的静力学传递方程;其次,利用矩阵理论中的范数知识,将力雅克比矩阵引入静力学性能评价指标中,定义了机器人肩...     

基于ARM的汽车侧向行驶参数采集系统

为给车辆稳定性控制系统提供基本运动参数,设计了一种采用ARM7LPC2200为核心控制器、以MEMS惯性测量模块ADIS16355为车辆六自由度运动参数检测传感器的数据采集系统.文中首先简要介绍了汽车行驶参数数据采集系统的系统组成及LPC2200、ADIS16355传感器的工作原理,结构特点,详细介绍了汽车侧向运动参数采集系统的SPI接口设计,并对行驶过程中的侧向加速度以及横摆角速度行进实车测量.实验数据表明,采集系统工作稳定,数据可靠,达到了汽车运动参数测量的要求.     

虚拟样机技术及其动力学仿真分析

ADAMS是目前著名的虚拟样机分析软件,运用ADAMS软件可以很方便地对虚拟样机进行静力学、运动学和动力学分析.文中给出了多刚体系统动力学的求解过程,同时分析了ADAMS软件的工作流程及动力学仿真参数的设置方法.最后给出了一个ADAMS虚拟样机技术在设计中具体应用的实例.