深海无人遥控潜水器耐压电子舱结构设计与分析

研究深海无人遥控潜水器(ROV)耐压电子舱结构设计中涉及的力学分析技术。利用有限元数值分析方法校核耐压电子舱在深水条件下的强度、刚度与稳定性。根据深海耐压电子舱受力特点,优化其结构形式和尺寸,获得最优结构拓扑构型。对于耐压电子舱上下壳体接合面间接触问题,将非线性接触分析和简化分析法的计算结果进行比较。探讨加工误差与初始缺陷对耐压电子舱力学性能的影响。计算结果表明,耐压电子舱结构优选设计方案满足力学性能和重量要求,并且对加工误差与初始缺陷的影响不十分敏感。     

深海潜器耐压圆柱壳结构计算和校核方法研究

文中比较了中美两国潜器规范中各特征量的计算方法和校核准则,分析了异同点,并给出数值算例。针对潜器特性,对目前我国潜器规范中可能需要修改的地方进行了初步分析。     

轻载作业型载人潜水器耐压球壳设计

耐压球壳是载人潜水器的关键部件,对于载人潜水器的安全性、总体性能等诸多方面均有重要的影响。针对轻载作业型HOV耐压球壳的设计,确定了壳体材料、结构形式和主要尺度,完成了基于规范的耐压球壳强度校核和稳定性分析,设计了开孔加强结构,完成了基于有限元耐压球壳模型强度校核。最后,在考虑了材料非线性、初始缺陷等因素的基础上,采用弧长法完成了耐压球壳的稳定性分析。结果表明耐压球壳的设计方案满足规范要求,为深水轻载作业型载人潜水器耐压球壳的设计提供了参考。     

浅海桶基平台桶形基础结构设计分析

分析和描述了胜利石油管理局建成的ＣＢ２０Ｂ浅海桶基平台桶形基础结构特点,讨论了结构设计应解决的主要问题、桶形基础结构型式和尺度、桶形基础结构设计以及强度和稳定性计算。     

深海无人系统大长径比环肋圆柱壳结构设计与试验研究

环肋圆柱壳是深海无人系统广泛采用的一种耐压结构形式,保障其结构安全是系统研制过程中非常重要的一环。针对环肋圆柱壳的结构特征推导了组合结构重量关系式和结构参数简化估算方法,并以一种超长型深海无人系统耐压结构为例,围绕大长径比环肋圆柱壳的结构形式、设计计算、仿真分析、模型验证等开展研究。研究表明提出的大长径比环肋圆柱壳结构设计参数简化估算方法具有较好的适应性。相关计算和分析结果可以为该型深海无人系统结构设计提供技术支撑,也可以为其他类似耐压结构设计提供参考。     

崔维成 “蛟龙”号载人潜水器第一副总设计师

崔维成博士是国内外船舶力学界知名的专家、学者,优秀的归国人员,他在英国完成博士后研究工作后,毅然放弃国外的优厚待遇和工作条件,携妻回国。他长期从事船舶与海洋工程结构力学研究,在完整和破损船体结构的极限强度预报、船舶结构的疲劳强度评估以及可靠性分析与设计等领域做出了创造性的贡献,现为国家科技部863计划重大专项——深海载人潜水器的第一副总设计师。     

浅海桶基平台桶形基础结构设计分析

分析和描述了胜利石油管理局建成的CB20B浅海桶基平台桶形基础结构特点,讨论了结构设计应解决的主要问题、桶形基础结构型式和尺度、桶形基础结构设计以及强度和稳定性计算.     

深吃水半潜式储油生产平台结构设计分析

以陵水17-2气田群开发为例,介绍具有储油和外输功能的半潜式平台在结构设计分析中的基本流程与方法。半潜式生产平台的结构设计分析流程为舱室划分、结构尺度规划设计、总体结构分析和关键连接部位的局部结构分析及特殊情况的结构分析。由于平台的储油和外输功能,平台设计压头和舱室布置等均与常规半潜式生产平台存在一定的特殊性。通过对流程和方法介绍,展现了各阶段设计中的具体方法和相应的特殊性。结果显示,通过特殊的舱室划分形式、结构设计和腐蚀余量考虑,平台结构能够满足储油和外输功能的要求。     

新型干树式半潜平台浮体结构设计研究

为适应中国南海深水区域的油气田开发,研发出了一种具有渐变式立柱的深吃水干树式半潜钻井/生产平台(TCDDSemi)。平台的浮体采用了深吃水、变截面长立柱构型,即向底部逐渐扩大的渐变截面形式。结合干树式深吃水半潜平台的研发过程,通过采用压缩空气压载系统、全注水下浮体、压缩空气水密检测以及水密面板的三级正交加强筋设计等新兴技术,极大地提高了钢材的利用效率,达到了节省材料、减轻浮体自重的目的。对浮体的有限元(FEM)整体分析结果表明,浮体结构设计满足各工况强度要求。     

波浪滑翔机水下牵引机结构设计与分析

为满足对远洋环境进行长时间、大范围监测的实际需求,设计提出一种波浪动力滑翔机,该设备是一种无需携带能源即可实现自主航行的新型海洋监测平台,其主体结构由水面母船、水下牵引机和柔性缆绳三大部分组成。平台通过即时获取海洋中的波浪能、太阳能、风能作为行走的动力源,克服了传统海洋监测设备在能源供应上存在的短板。为进一步提升水下牵引机对波浪能的利用率,采用Ansys软件中的Fluent模块对水下牵引机进行水动力仿真研究,分析了侧翼板形状、侧翼板工作最大摆动角度以及侧翼板安装分布间距对滑翔机总体行走效率的影响。结果表明:NACA翼型侧翼板具有更好的水动力性能;随着最大摆动角度的增加,水下牵引机的推进效率先增大后减小,最大摆角在20°左右时,推进效果最佳;随着侧翼板分布间距的增大,水下牵引机的推进效率逐渐减小,分布间距在80 mm左右时,推进效果最佳。     

自升式连体潜标测量系统的设计与实施

针对有缆潜标系统测量质量不稳定,缆绳阻力大、浮球浮力不足,测量系统难以绷紧,导致潜标摇摆、缆绳倾斜,受海洋环境的其他外力作用,影响采集资料的质量等问题,设计了自升式连体潜标测量系统。该系统最大特点是把各种仪器设备与释放器搭载组合到同一平行面的潜标内,把仪器设备、释放器与浮体材料合成为单位体积最小的潜标测量平台。该系统还有体积小、质量轻、造价低、操作简便等特点,适用于水深1 200 m内的海区,采用座底方式进行测量。系统通过释放装置脱钩,脱钩后连体潜标可自行升浮到海面,并具有隐蔽性好不易被破坏的优点。经过近1 a的试验,已多次在南海水深400 m多的海区顺利完成了海上投放与回收试验,试验结果良好。     

自主水下航行器的软变结构控制

研究自主水下航行器系统的软变结构控制策略问题。首先分析软变结构控制系统的结构特征,利用双曲正切函数,给出控制受限情形的软变结构控制策略。其次利用Lyapunov稳定性理论,讨论自主水下航行器软变结构控制系统的稳定性,然后构造了基于双曲正切函数的软变结构控制器,给出自主水下航行器软变结构控制的具体算法。基于双曲正切函数的自主水下航行器软变结构控制系统调节精度高,响应速度快,有效地削弱了系统抖振。最后通过一个仿真实验,比较了自主水下航行器垂直深度通道的4种控制策略对系统性能的影响,从而验证了研究方法的有效性。     

一种小型水下自航行器推进系统设计与分析

从系统角度考虑,整体优化,设计了水下自航行器推进系统.通过外形优化减小轴向阻力,根据阻力和综合分析设计螺旋桨,并由敞水池试验验证螺旋桨的性能,在此基础上完成了推进控制系统的分析与优化设计.试验结果证明系统设计方法正确,推进系统性能良好.     

水下拖体姿态角自适应控制器设计

水下拖曳系统在工作过程中拖体的俯仰角控制一直是水下拖体姿态控制的重要环节,设计了一种基于 RBF 神经网络的水下拖体直接自适应控制器,在闭环系统中利用 RBF 神经网络的局部无限逼近非线性函数的特性。将 RBF 神经网络的输出代替水下拖体动力学模型中的非线性不确定项,配合传统的 PD 控制器, 无需预先离线学习,在线学习更新神经网络权值,控制律和神经网络权值更新律经 Lyapunov 定理证明为稳定, 跟踪误差收敛到 0,通过计算机仿真比较该控制器与传统 PD 控制器的控制效果。     

可视化水下航行体控制系统数学仿真软件设计

提供一种水下航行体控制系统数学仿真软件的设计方案,在该仿真软件平台上可以完成水下航行体控制系统数学仿真研究、水下航行体水动力参数辨识实验和实航内测数据及仿真实验结果三维可视化显示。详细设计了该软件包含的 4 大模块：水下航行体数学模型及仿真模型模块、控制算法模块、流体动力参数辨识模块和图形界面人机交互模块,并对仿真模型的配置做了简单介绍。     

Design of A Bionic Spudcan and Analysis of Penetration and Extraction Performances for Jack-up Platform

The mechanisms of soil structure interaction have drawn much attention in the past years in the installation and operation of jack-up platform. A bionic spudcan produced by biomimetic of egg and snail shell is proposed, and the performance of the penetration and extraction are analyzed by numerical method. The geometric contour of egg and snail shell is measured, and its mathematical model is established respectively. According to the structure of existing spudcan of jack-up platform, three kinds of typical biomimetic spudcan are designed. Furthermore, numerical analysis models of biomimetic spudcan are established respectively to study the soil structure interaction mechanism in the process of penetration and extraction, and contrastive analysis of resistance characteristics are carried out. To conclude, the results show that the biomimetic spudcan facilitates the platform installation, and it is also beneficial to the improvement of the bearing capacity of spudcan.     

Hydraulic Design Method of Wave Dissipating Structure with Partially Perforated Front Wall

Based on the matching conditions of different fluid regions, the eigenfunction expansion method is used to develop a theoretical formula for wave reflection in front of the perforated structure with a partially slit front wall. The accuracy of the solution is verified by comparing the numerical results with experimental data. In addition, a new hydraulic design method is developed by derivation of the theoretical formula with respect to the porosity of the slit wall, and the results of this design method is drafted for harbour engineers to use.     

自动水下航行器测量子系统实时多任务软件设计

针对多传感器测量系统中存在的单任务软件系统很难实现同步、实时测量的问题,引入了实时多任务操作系统。基于开放式、面向任务、模块化设计思想,研究了自动水下航行观测平台测量子系统的多任务软件系统。描述了多任务软件的静态结构和动态模型,实现了多传感器测量任务并发执行,保证了各个传感器测量数据的实时性和有效性。     

20kg级便携式自主水下机器人(AUV)设计与实现

便携式AUV具有结构紧凑、机动性好、制造和使用成本低等优点,本文设计AUV的底层控制系统和自主导航系统,并进行仿真验证和人工湖试验,结果证明底层控制系统具有很好的鲁棒性,基于AHRS、数字罗盘和GPS的惯性导航算法能够通过浅水节点潜航方式实现AUV自主导航。     

20kg级便携式自主水下机器人(AUV)设计与实现

便携式AUV具有结构紧凑、机动性好、制造和使用成本低等优点,本文设计AUV的底层控制系统和自主导航系统,并进行仿真验证和人工湖试验,结果证明底层控制系统具有很好的鲁棒性,基于AHRS、数字罗盘和GPS的惯性导航算法能够通过浅水节点潜航方式实现AUV自主导航.