薄壁复合材料耐压筒在水下潜器中的应用研究

围绕国家海洋战略规划,为解决水下无人潜航器对轻量化、高强度、高稳定性耐压结构关键部件的迫切需求,本文通过对碳纤维复合材料进行优化选材,研制不同长度的薄壁复合材料满足深海耐压需求。采用ANSYS建立有限元模型,对薄壁耐压筒进行结构设计及强度、稳定性计算。并通过深海压力模拟测试装置对1000 mm和500 mm耐压筒开展静水压力试验,验证其结构稳定性。有限元分析表明,各向应力均有1.6倍以上安全系数可满足强度要求;在补强后1000 mm和500 mm复合材料耐压筒在外压作用下屈曲系数分别为1.95和2.0,大于1.8要求值,可满足刚度使用需求。随后在深海压力模拟测试装置对耐压筒进行2 MPa外压测试下,1000 mm和500 mm耐压筒均具有耐压生存能力。本文研制的不同长度的薄壁复合材料满足技术要求,为无人潜水器重要组成部件提供了一种有效的解决方案。

基于试验与有限元分析的耐压筒结构优化设计

所设计的耐压筒由碳纤维复合材料制成,在高压环境下工作,压力试验发现未达到设计目标值。通过设定参数、改进结构设计,对耐压筒进行有限元分析,从验证结果得出改进后的结构在理论上实现了设计目标,为耐压筒的实际加工及后续的研究工作打下基础。

耐压器水下出筒碰撞分析与仿真验证

某耐压器在水下工作,其内部装载一定的设备并以一定的速度出筒,出筒时耐压器与筒管不能发生干涉。文中提出了不同约束条件下的出筒运动方程,以耐压器基本外形结构及筒管基本参数为依据,根据分析结果判定耐压器与筒管发生干涉的质浮心间距临界条件,从而为后续内部装载结构优化及设备轻量化提供理论依据。

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。