固体浮力材料海洋生物污损及其防护研究进展

固体浮力材料为水下设备设施提供必要的浮力,是海洋开发和作业不可缺少的重要材料,其长期在海洋环境中使用,容易受到海洋生物污损的影响。海洋污损生物附着在固体浮力材料表面,会对浮力材料本身和使用浮力材料的设备产生严重的危害,导致浮力材料性能下降、功能受损,严重影响了水下设施设备的使用寿命及经济价值。本文通过检索近阶段固体浮力材料及海洋生物污损领域的研究进展,总结了固体浮力材料的特性、海洋生物污损原理和污损防护技术。重点分析和比较了各类防护技术的作用机理、适用范围及优缺点,评估了复合防护法和新型防护法的发展及应用前景,基于工程实践经验针对固体浮力材料防污技术的未来发展趋势进行了探讨并提出了建议。     

大深度载人潜水器浮力材料的应用现状和发展趋势

在所有海洋装备中,大深度载人潜水器代表深海技术的制高点,而大深度载人潜水器的研制所要解决的关键问题之一就是浮力材料的选择。文章概述浮力材料的分类以及浮力材料在三代大深度载人潜水器上的应用情况,并对能够满足大深度尤其是全海深载人潜水器需求的浮力材料进行对比研究。研究结果表明:微珠复合泡沫虽然能满足7 000m载人潜水器的需求,但应用在全海深载人潜水器时存在密度大和吸水率高的缺点,且不能满足1.5倍安全压力要求;陶瓷等新型浮力材料的密度小和吸水率低,是未来浮力材料的重要发展方向。本研究可为大深度载人潜水器浮力材料的选择提供一定的理论支持。     

深潜用空心玻璃微珠和固体浮力材料的研制及其研究现状

高强度固体浮力材料是现代深潜技术的重要组成部分之一,对保证潜器浮力、增大潜器有效载荷有着重要作用。本文以其关键原料——空心玻璃微珠的介绍为基础,论述了浮力材料的研究进展,并介绍了本实验室在空心玻璃微珠及其固体浮力材料制备方面的研究工作。本实验室制备的空心玻璃微珠的密度已低至0.21 g?cm–3,其在12MPa下的破碎率为40.6%;浮力材料密度为0.52 g?cm–3时,其压缩强度可达到40MPa。     

固体浮力材料在深海装备中的设计应用

固体浮力材料是一种新型高分子复合材料,具有低密度、耐静水压强度高、吸水率低、耐海水腐蚀等特点。 结合自主研制的 GFC 系列固体浮力材料在深海装备中的设计应用,对固体浮力材料的特性、设计选择及工艺情况进行了简单的介绍。     

空心玻璃微珠固体浮力材料生产工艺及材料性能检测研究

固体浮力材料具有密度低、耐压高、吸水率低、稳定等特点,是一种理想的低密度高强度的轻质耐压复合材料。以玻璃微珠为填料,充分利用其微态、轻质、中空等优势,并借助环氧树脂与固化剂之间在一定条件下产生的固化反应,研制生产一种新型的玻璃微珠固体浮力材料。该材料具备高强度、低密度、耐腐蚀、可加工性强等优点,符合目前海洋水下监测平台的大深度、复杂环境的实际需求。目前,该浮力材料在西太平洋通过了1 a时间的现场布放试验,试验结果良好,并且在多种水下监测平台中已得到了实际应用。     

浮力调节舱进水上浮仿真分析

浮力调节舱是一种用于将自身负浮力的水下产品调整为弱浮力或者零浮力的装置,当水下产品与浮力调节舱分离后,浮力调节舱上浮.为了避免浮力调节舱上浮出水暴露位置目标,在浮力调节舱上设计有进水口.通过对浮力调节舱上浮进水和进水上浮的过程进行分析,验证了上浮进水和进水上浮的边界条件,为工程应用提供了一定的指导,并在湖上进行了试验验...     

可潜器设计中若干问题的探讨

本文从可潜器总体设计角度出发,对内部设置布置原则,科研蓄电池电源选用,重量、浮力平衡,浮力材料,耐压壳体不连续结构的设计,壳体加工制造,以及动力推进系统的选择等问题,进行了较详细的论述。     

浮力摆式波浪能发电装置运动学仿真分析

作为浮力摆式波浪能发电装置的能量俘获部分,浮力摆的工作状态直接关系到整个发电装置的发电效率。为提高浮力摆式波浪能发电装置在各种波浪条件下(尤其是小波浪)的能量收集能力,最大程度地实现能量转化,在浮力摆各尺寸和结构不变的条件下,着重研究了浮力摆安装海域海况(波高、波浪周期)和浮力摆运行参数(浮力摆入水深度、重心位置和输出油压)变化对浮力摆运动规律的影响。应用ADAMS/MATLAB的耦合仿真技术,分析各参数对浮力摆运动的影响趋势,为优化浮力摆结构,提高发电效率指明了方向。     

基于动态布放的潜标锚系浮力配置优化研究

通过使用MATLAB仿真计算方法,研究了潜标锚系浮力配置方案对于动态布放过程力学性能的影响。文中列举了4种锚系浮力配置方案,运用集中质量法建立了4种锚系的弹簧-质量节点模型,通过编写MATLAB仿真程序,模拟了4种锚系的布放运动过程。通过对布放运动过程中的锚系姿态轨迹、垂向运动、水平运动、海床基着底过程和缆段张力变化等指标进行对比,得出4种锚系各自布放力学性能指标上的优劣。仿真结果表明:将多个浮球集成为单个大浮力节点的方案缩短了锚系整体长度,有利于锚系在水中维持垂直度,但降低了锚系抗漂移能力;将浮力节点分散布置在各非浮力结构节点上方,可以降低连接缆段上的张力极值,但会使张力变化幅值增大。基于仿真结果,建议潜标锚系浮力配置优化的设计思路为:集中小浮球为紧凑浮力节点,适当加长上部浮力节点与下部非浮力节点之间的距离,浮力节点分散布置和适量减少上部的浮力节点数量。     

AUV用高精度吸排油浮力调节系统

针对黑潮等海洋现象的长期、间歇性观测需求,研发了一种长期定点剖面观测AUV系统。为降低能耗,在观测间隔期间,采用浮力调节技术实现定深悬浮,并关闭主要设备实现休眠节能。传统的油囊式浮力调节系统不能精确测量调节量,难以满足AUV悬浮休眠节能的需求。为实现浮力调节量的精确控制,设计了一种内油箱为活塞式油缸的吸排油浮力调节系统,通过活塞位置的精确测量实现浮力调节量的精确测量和控制。试验结果表明,该浮力调节系统性能满足设计指标,调节精度可达到10 mL,搭载该浮力调节系统的AUV可实现高精度定深控制和剩余浮力的精确调节。该研究为拓展AUV的作业模式、提高AUV作业时间奠定了基础,为高精度浮力调节系统的开发提供了设计参考。