国外载人潜水器布放回收模式发展研究

安全可靠地布放回收载人潜水器是其海上运维保障和完成使命任务的基石,本文梳理了国外载人潜水器的海上布放与回收模式,对其作业模式进行了分类,通过分析各类载人潜水器布放回收模式的应用对象和应用场景,总结了各模式的主要技术特点,以期为我国载人潜水器的发展和深远海保障的建设提供参考。

深海水下装备水润滑轴承研究现状与进展

阐述了国内外水润滑轴承的技术现状与发展动态,介绍了国内外主要供应商的水润滑轴承产品的技术特点和独特优势,对比分析了不同水润滑轴承的性能参数,总结了水润滑轴承在选型时需要重点考虑的问题,重点介绍了水润滑轴承的关键技术,在此基础上提出深海水润滑轴承设计流程,可为深海水下装备水润滑轴承的选型和设计提供参考。

多型ROV统一操控技术研究

当前操控设备通常只适用于特定型号ROV,为满足深海空间站搭载多型ROV装备统一操控的需求,在调研国外ROV操控技术发展现状的基础上对多型ROV统一操控技术进行研究,梳理ROV操控标准信息接口,完成ROV操控通用软件的架构设计,并提出设备免驱的ROV操控电气接口,可为ROV通用操控设备的研制提供参考。

深海载人平台全寿期风险源与风险管理研究

深海载人平台全寿期内存在安全、技术和费用等各类风险,需要对其进行识别和管理。论文梳理出深海载人平台全寿期内自然环境、设计技术与配套科研、总装建造等9类风险源。建立了深海载人平台风险管理框架,对风险识别、评估、处理与监控等主要过程进行分析。提出了基于工作分解结构与风险源的深海载人平台风险识别方法,给出了适合深海载人平台的风险分析与评价准则建议,为深海载人平台以及其他深海装备的风险识别与管理提供参考。

深海载人平台总体任务可靠性分配方法

考虑到深海载人平台任务类型多样,不同作业任务之间差异较大,传统的以单一任务进行任务可靠性分配不适用于深海载人平台,根据任务频次占比提出平均任务可靠度的概念,考虑执行不同任务时涉及的系统、系统工作时间和所携带作业装备的差异,提出两种深海载人平台总体任务可靠性分配方法,算例分析两种方法的优劣与适用范围,两种方法都能兼顾多项作业任务,并根据任务难度和作业装备自身的可靠度水平,对各项作业分系统分配不同的任务可靠度指标。

基于自适应Kriging的耐压球壳可靠性计算方法研究

为研究耐压球壳的可靠性计算问题,提出基于自适应Kriging的耐压球壳可靠性计算方法。该方法主要包括在开展试验设计的基础上,基于有限元方法获得样本点对应的承载能力,使用自适应Kriging方法结合ERF学习函数构建结构失效方程,并在此基础上开展可靠性计算。耐压球壳计算结果表明,10个验证样本点计算结果偏差均小于0.5‰,该方法具有较高精度和计算效率。基于计算结果提出在开展自适应方法建立Kriging模型过程中,学习函数的收敛指标应随着计算方法的精度进行适当地调整的结论。研究结果可为无失效方程结构的可靠性计算提供参考。

深海载人平台空调系统的研究与设计

为保证深海载人平台实现长时间连续水下作业、提高人员的舒适性以及舱内设备的可靠性,对深海载人平台的空调系统开展研究与设计。从外界环境条件、舱内热源以及舱室围护结构三方面分析了深海载人平台空调舱室热环境的特点,据此提出空调系统功能、主要指标以及适装性的设计要求,并对适合深海载人平台空调系统采用的制冷、除湿和制热方式进行了对比与选择。在此基础上设计一种共形式热电空调装置,并总结了深海载人平台空调系统的功能流程。

基于Modelica的船舶直流区域配电系统建模与仿真

直流区域配电网具有结构简单、可靠性高和线路损耗较小等优点,但其复杂的拓扑结构、多变的运行工况和结构的高度电力电子化等特点给其稳定运行带来了挑战。本文以船舶直流区域配电系统为研究对象,采用模块化建模方法,对船舶直流区域配电系统进行合理划分,基于多领域统一建模Modelica分区域建立了配电模型自下而上建立了直流变换电源模型、单相逆变电源模型、三相逆变电源模型等电力变换模型,构建了基于Modelica的某船舶直流区域配电系统模型。

深海载人平台舵翼结构疲劳可靠性分析

对深海载人平台舵翼结构疲劳可靠性问题进行了研究,分析了舵翼结构的主要疲劳载荷和结构热点,提出了舵翼结构疲劳可靠性定量指标。以升降舵结构为例,建立了舵结构疲劳可靠性分析模型,给出模型中各参数的建议取值,并进行疲劳可靠性系数与疲劳寿命计算,计算表明:深海载人平台升降舵结构疲劳破坏几乎全部由水面砰击载荷导致,且采用1.5倍强度安全系数进行设计不能满足长期服役的疲劳可靠性要求。最后,研究给出满足疲劳可靠性要求的安全系数与寿命的关系曲线,可供设计人员参考。

深海潜水器研究现状与展望

深海潜水器研究对海洋科学与工程技术进步、海洋资源探测与开发、国家海防安全与海洋战略实施有着十分重要的意义。本文在简要概述深海潜水器基本类型的基础上,综述了深海潜水器的发展历史与国内外研究现状,论述了深海潜水器研究的关键技术,最后对深海潜水器的发展趋势及应用前景进行了探讨。

钛合金载人舱球壳试验压力和应力衡准取值研究

各国潜水器规范对潜水器载人舱球壳试验压力的规定各有不同,以球壳的中面膜应力作为计算对象,推算各规范和标准关于膜应力在试验压力下的应力衡准。结合“蛟龙号”和“深海勇士号”两型潜水器载人舱球壳的外压试验,对计算应力和实测应力数据分析对比,提出适合钛合金载人舱球壳的试验压力和应力衡准参考值。

美俄水下载人探测作业装备发展

对美、俄两国开展水下探测作业的载人装备进行了梳理.按载人潜水器、特种潜艇、深海工作站分类,介绍了它们的发展历程、完成的任务和取得的成绩,还分析了美、俄两国水下载人探测作业装备的技术特点和功能的互补性.在此基础上总结它们对我国水下载人探测作业装备发展的启示.

载人潜水器与VR结合的应用模式研究

在充分调研VR技术在航空、军事、工程设计、营销展示、文化娱乐、教育等方面应用现状的基础上,追踪载人潜水器的设计制造、全寿命过程及其衍生物,深入发掘与VR结合的应用模式及VR的不同展现方式。从辅助设计制造、航行运动仿真、操作教学与培训、维护保障等方面提出对VR的需求,为VR在载人潜水器领域的应用提供支持。

在深海载人潜水器上应用的锌银电池

锌银电池以其比能量高、放电电压平稳、高安全等特点,在深海载人潜水器上得到广泛应用。本文从承压性能、析气量、绝缘性能三个方面论述应用于"蛟龙号"载人潜水器锌银电池关键技术的解决。通用"蛟龙号"潜水器的应用表明该电池在7000m水下环境中工作时安全可靠。

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。

基于载人潜水器的深海敷缆运动仿真

提出基于载人潜水器搭载海底敷缆装置的深海敷缆作业方式,建立载人潜水器深海敷缆运动的二维稳态模型,仿真分析余量敷缆时不同航行速度和放缆速度组合、潜水器相对海流速度、敷设余量、航行高度和海缆重力等参数对敷缆运动的影响。分析发现:海缆张力随着敷设速度、潜水器相对海流速度和海缆重力的增大而增大,而随着敷设余量的增大而减小;海缆水中位形曲线随着敷设速度和潜水器相对海流速度增大而趋于平缓,随着海缆重力的增大而更加陡峭,而放缆速度的变化对海缆位形曲线无影响;潜水器航行高度的变化对缆形和张力分布都没有影响,只是随着高度增加,缆形和张力在原来的高度基础上有一定延伸。

基于人因的深海载人潜水器航控界面的优化设计

深海载人潜水器的航控界面存在信息复杂、操作复杂的特征,需通过优化航控软件界面的设计流程,提升软件界面的设计质量,提高驾驶环境下人机交互的可靠性,改善潜航员的驾控体验。以某型深海载人潜水器的实际任务场景为例建立典型航行工况,阐述其航行驾控的人因需求与功能需求,对软件界面的输入端与输出端展开重要性分析,提出以功能构架、交互逻辑、视觉设计、应用开发、评估迭代为指导的系统设计方法。形成了深海载人潜水器航控软件界面方案的人因评价指标,为深海载人潜水器航控软件界面方案的设计提供优选方法,为方案后续全工况覆盖的交互界面设计提供支撑。

基于时序数据库的海洋装备监控数据存储系统

目前在海洋装备上通常使用关系数据库存储海量监控数据,存在空间占用大、查询性能差的问题。文章提出了基于时序数据库的海洋装备监控数据存储解决方案,并基于国产数据库TDEngine完成了系统工程实现,实现了监控数据的自动建表、自动存储以及快速可视化。经测试表明,该系统的数据压缩和查询性能相比于传统关系型数据库具有明显优势,为解决海洋装备海量监控数据存储的难题提供了良好的解决方法。

载人潜水器中水密接插件组件应用研究

水密接插件和水密缆构成水密接插件组件,是水下供电传信的关键节点,也是制约深海装备研发的瓶颈。本文简述了水密接插件发展状况,介绍了载人潜水器水下供电传信需求,系统梳理水密接插件组件的试验经验和应用情况,重点分析在线性能检测和模拟压力试验过程中的失效原因,得到水密接插件组件受海洋复杂环境影响和海水循环压力影响的定性和定量结果,为水密接插件组件的可靠应用及自主研发提供数据分析和技术支撑。

深海载人潜水器的运动仿真与试验验证

深海载人潜水器是海洋开发的前沿与制高点之一,其外形较大且复杂,因而动力学模型高度非线性耦合。以"蛟龙"号载人潜水器为研究对象,建立运动学和动力学模型,首次采用"蛟龙"号在太平洋试验数据对其模型进行仿真计算验证。通过模型仿真结果与实际的下潜数据进行反馈对比,验证其六自由度模型。研究结果可为复杂外形深海潜器的运动仿真、控制调试和航行监测提供参考,具有一定的工程价值。