深海耐压舱结构优化选型设计

通过对深海水下无人潜航器的使用环境进行分析,设计了两种不同结构形式的深海耐压舱,建立了耐压舱的有限元模型,并对两种结构形式的耐压舱分别进行了强度和稳定性分析对比,结合耐压舱段质量和浮力的计算,最终选择合适的耐压舱结构,并进行了打压试验验证了设计的可行性。     

椭圆截面环形耐压壳屈曲特性研究

环形耐压壳具有较好的抗压能力和水动力特性,是深海空间站的一种优选结构。既有研究主要对圆截面环形耐压壳以及加肋圆截面环壳进行了屈曲分析,对椭圆截面环壳的研究缺乏试验支撑。为进一步探究椭圆截面环形耐压壳的屈曲特性。通过基于弧长法的非线性数值计算,分析椭圆截面长、短轴比值对环形耐压壳屈曲载荷的影响规律,优选出一组椭圆参数。采用快速成型技术制作两个树脂材料椭圆截面环形耐压壳,以及两个等体积、等质量的树脂材料圆截面环形耐压壳,进行几何测量、静水外压和数值计算。结果表明,长、短轴比值为1.27的椭圆截面环形耐压壳具有良好的抗压性能,其屈曲载荷是等效圆截面环形耐压壳的1.718倍,该研究可为深海空间站载人舱的创新设计提供参考。     

水下捕捞机器人耐压舱仿生造型设计

为降低捕捞作业的运行成本,对水下捕捞机器人的耐压舱进行仿生减阻设计。以粒突箱鲀为仿生对象,基于灰度转换和边缘检测技术提取其外形特征廓线,以捕捞机器人特征高度为设计变量建立仿生耐压舱三维模型,并将回转体耐压舱模型作为对比对象,通过Fluent软件对两种耐压舱进行流体仿真分析,分别比较其阻力系数、阻力和升力系数。结果表明：与传统回转体耐压舱相比,仿生耐压舱具有更小的阻力系数,可有效减小其在水中行进的阻力;仿生耐压舱的流线型结构有效降低了流场扰动,提高了捕捞机器人在水下运行时的平稳性。研究结果可为水下捕捞机器人耐压舱的造型仿生及减阻设计提供理论依据。     

深海潜标系统电池舱的设计与分析

针对深海潜标系统观测仪器,设计了一种径高比满足黄金分割比的电池舱.按照压力容器设计准则,对这一深海潜标系统电池舱进行了选材、强度计算和稳定性校核,应用Workbench有限元软件对电池舱的强度和稳定性进行了模拟分析,确认电池舱满足水下承压20 MPa的要求.应用这一电池舱,可以使深海潜标系统观测仪器具备长时间工作的能力...     

潜水器耐压壳强度分析方法研究

耐压壳体的强度是大深度潜水器研究的关键,近年来引起了国内外各学者的关注,而在潜水器结构耐压强度分析中,有限元模型的建立和边界条件的处理是分析工作必不可少的环节。通过导入SolidWorks中所建潜水器耐压舱实体模型的外表面,再利用ANSYS软件中工作平面(WP)的强大功能,提出了一种方便、快捷的潜水器耐压舱有限元建模方法;在对耐压舱进行边界条件处理时,考虑到实际受力情况,提出了一种新的边界条件的处理方式。理论分析计算证明这种对潜水器耐压壳体强度分析的有限元处理方法是可行的。     

一种小型水密耐压舱体的设计与制作

结合一个海洋要素垂直剖面监测系统中对电动部件进行密封的需要，介绍了圆柱形水密耐压舱体的设计过程。舱体采用圆柱流线型外壳设计，整个密封壳体的框架是由两个端盖和一个圆筒组成，根据密封舱体需要承受的外部压力情况，适当选择端盖和圆筒的厚度，而且密封舱体右端盖的中心伸出电机加长轴，与密封舱内的电机相连后可以作水下驱动用，左端盖上分别固定着电缆水密接插头和牺牲阳极，电缆水密接插头可以保证舱体内外进行信号连接，牺牲阳极增加了整个舱体在水下尤其是海水中的抗腐蚀性。     

深海原位保压取样装置设计及性能研究

针对深海浮游生物的取样需求,设计了一种高通量的深海压力补偿取样装置,装置包括深海泵总成、自适应压力平衡过滤取样装置、压力补偿装置以及检测控制系统等。仿真分析了硬度90 HA的O形密封圈,在安装压缩率22%、60 MPa的密封环境下的密封压力69.2 MPa,满足密封需求;通过磁力扭矩实验发现,扭矩0.2 N·m时密封舱壁厚7 mm,满足传动及耐压性能的要求;60 MPa高压舱试验中深海泵总成的耐压、密封性能良好;建立了取样装置的压力补偿物理模型。仿真研究表明,公称体积1 L、壁厚25 mm、预充压力25 MPa的囊式蓄能器,在6000 m深海取样的计算中,温度的变化使取样系统有8.75%的压力增加,材料变形引起的压力损失约为0.4%,温度变化对保压效果的影响较大,为确保样品的原位特性,在保压回路中增设溢流阀,并配备样品储运冰箱。     

水下机器人耐压电子舱设计与制作

耐压电子舱作为水下机器人电子元器件的重要载体,其结构设计、强度分析、密封及防腐技术是水下机器人开发设计非常关键的技术之一。本文从电子舱结构设计、材料选择、水密设计和防腐设计这几个角度介绍了水下机器人耐压电子舱的设计和制作,并成功应用于水下机器人潜水作业。     

一种水下耐压电池舱的设计及仿真

为了配合水下航行器的设计装配,同时满足水下稳定性、散热等性能的要求,采用AUTOCAD和Inventor软件设计了一种水下耐压电池舱。使用ANSYS Workbench软件的不同模块对耐压电池舱进行了水深压力强度校核、模态分析、内部电池组散热情况分析及流场计算,验证了其设计的可靠性及可信性。该研究结果可为今后相关水下航行器能源系统的结构设计提供优化和改进的参考依据。     

深海激光流速仪封装结构设计与数值分析

针对深海激光流速仪的工作环境,设计了包含光学窗口封头与筒体的深海激光流速仪封装结构.应用ANSYS Workbench软件分别对光学窗口封头和筒体的受力情况进行数值分析,并利用深海高压环境模拟实验室对封装后的深海激光流速仪进行50 MPa耐压试验.结果表明:在60 MPa计算压力下,所设计的深海激光流速仪封装结构耐压性...     

深海高压模拟舱的设计

深海高压模拟舱为深海装备检测而研制,最大工作直径1500 mm,可模拟3500 m深海高压环境,检验水下设备在高压下的强度和密封性能,用于质量检验和产品研发。高压模拟舱按照疲劳容器设计,采用"O型圈径向密封+分瓣式卡箍"结构,能够实现快速启闭。试验表明,文中研制的高压模拟舱密封可靠、操作性能良好,可为其它各类高压模拟舱的设计提供一定的设计依据。     

深海生物原位保温保压装置设计方案研究

针对潜水器采集的宏生物等深海生物从采集到转移过程中无法满足原位保真的技术现状,通过舷外充油半导体制冷片组主动控温,耐压壳外串联常压储水箱泄压与高压氮气瓶补压实现装置上浮和下潜过程的原位压力维持,完成了基于潜水器搭载的深海生物原位保温保压装置的技术方案,对该装置的耐压球壳及舱口盖盖板进行了设计计算,并对装置功能及各系统的工作原理进行了介绍。研究结果表明：深海生物原位保温保压装置通过耐压壳体内样品存储,结合舱口盖的自动启闭,并通过主动控温及原位压力维持的技术途径是切实可行的。     

深海油囊式浮力调节系统的研制

浮力调节系统是深海潜水器的重要组成部分,可用来补偿潜水器浮力变化和调整潜水器姿态,基于6000 m无人遥控潜水器浮力调节需求,研制了一套深海油囊式浮力调节系统。详细介绍了系统组成、工作原理及关键部件的设计,对关键承压部件耐压油舱进行了强度分析、稳定性校核和深海模拟压力环境测试。试验表明该系统能够向油囊排出60 MPa高压油,深海模拟压力试验结果显示油舱能够承受66 MPa压力,两项试验说明该系统可在6000 m深海进行浮力调节;此外还对系统进行了水池姿态调节模拟实验,进一步验证了该系统进行浮力和姿态调节的有效性和可行性。     

多蛋交接耐压壳仿生研究

以鹅蛋壳为生物原型,开展了多蛋交接耐压壳仿生设计及性能研究工作。首先,通过蛋壳生物学试验,建立了蛋形函数;其次,对深海多蛋交接耐压壳进行设计,建立了蛋壳个数分别为2、3、4、5、6的数值模型,研究其临界屈曲载荷、极限强度载荷和储备浮力特性;最后,通过正交试验设计,分析了多蛋交接耐压壳主要几何参数对其性能的影响规律。结果表明：Kitching蛋形函数与鹅蛋经线的吻合程度最高,其长轴与偏心距之比取45,蛋形系数取0.69;深海多蛋交接耐压壳的临界屈曲载荷远大于极限强度载荷,即极限强度载荷为结构设计的主要因素;蛋形壳个数对极限强度载荷和浮力系数影响很小;蛋形壳厚度对极限强度载荷和浮力系数影响较大;加强肋对浮力系数影响较小,而对极限强度载荷影响较大。     

深海电液比例压力阀试验研究

简要介绍电液比例压力阀的组成结构和工作原理,然后对压力阀的深海试验装置进行设计,重点对其耐压耐久性和稳态控制特性试验。结果表明,电液比例压力阀对深海高压环境有很好的适应性,达到预期的设计指标;同时说明试验装置是一种陆上实现深海工况环境的便捷、有效的途径,对其他深海液压元件的试验具有指导意义。     

基于EN 13445直接法的深海外压容器稳定性研究和影响因素分析

深入分析欧盟EN 13445标准直接法稳定性校核原理及应用准则,充分考虑实际工程中的材料非线性和几何非线性因素,建立基于EN 13445压力容器分析设计直接法的深海外压容器稳定性分析模型。根据深海外压容器稳定性校核危险工况,提出结构屈曲分析和稳定性校核方法,并在此基础上深入分析结构参数对深海外压容器稳定性的影响,构建深海外压容器分析设计的稳定分析和校核技术体系。最终开展2000 m深海外压容器高压舱外压试验,试验表明所述深海外压容器稳定性分析校核体系能够准确可靠地分析校核深海外压容器。为深海外压容器的稳定性校核和结构优化提供一种行之有效的方法,填补了深海外压容器稳定性研究方面的空白。     

进样泵在海水气体水下气相色谱原位测试系统中应用

海水中的标志性气体是追索海洋物理、化学和生物过程变化的有效示踪剂。水下气相色谱原位气体测试系统有望成为一种有效的深海气体原位检测技术,能在水下对深海中的多种溶解性气体进行准确的原位检测。进样泵是水下气相色谱原位气体测试系统的一个重要部件,阐述了进样泵耐压壳体的计算模型,仿真分析了压力储备对不同布放深度下壁厚的影响。     

深海闭环控制电液比例油压源的环境适应性试验研究

介绍了闭环控制电液比例油压源的结构组成控制特点,说明了深海模拟舱测试油压源对环境高压的适应性。试验结果表明,在30 MPa环境压力内,油压泵和深水电机的耐压性良好、密封可靠、运行平稳。在高压环境下,油压源仍可达到对压力和流量的闭环控制和变量调节的功能,说明耐压壳技术和差动压力检测方法是研制适应性闭环控制油压源的合理而有效的技术途径。控制特性结果表明,高压会使压力控制死区略微增大,虽其输出压力和流量有所下降,但总体上线性度良好,表现出较强的环境适应性,达到了预期的技术要求,其设计理念和测试方法将为环境适应性深海油压源的研制打下基础。     

一种深海探测装备耐压结构设计方法和承压性分析

通过设计深海探测装备耐压壳体,以求从经济、制造和技术优化等多方面指标综合分析耐压壳体的最优结构形式,并详细阐述了双圆柱舱体一体化结构形式的设计原因,材质的对比分析和选择,铝合金的防腐处理方式等。最后结合所设计的壳体结构,从理论上对曲面薄壳结构的强度和刚度进行了分析,并利用有限元分析软件对曲面和实体的组合单元模型进行了非线性的和线性的混合仿真分析,从而在理论上验证了设计的最终结果在强度和结构稳定性上是符合要求的。     

超小型水下机器人本体的研究

介绍了一种超小型水下机器人,其整体结构及工作原理突出了该水下机器人的特点.利用三个螺旋桨实现了上升、下潜、前进、后退和左右转弯运动.从耐压主体舱的形状、材料和性能参数方面对耐压仓结构进行了设计计算,接下来又对驱动方式的选择、水下运动阻力计算等方面进行了探讨.