检索结果-南通市图书馆

中国工程科学 2023年第3期25卷 33-41页

作者：董胜廖振焜于立伟李华军中国海洋大学工程学院山东青岛266100

海洋科考装备是发展海洋科学的重要基础。近年来我国自主研发的海洋科考装备接连取得突破,部分装备已达到国际先进水平,但依然存在诸多技术问题。本文以海洋科考装备发展战略需求为导向,围绕科考船、潜水器、浮标潜标、海洋传感器和海... 详细信息

海洋科考装备是发展海洋科学的重要基础。近年来我国自主研发的海洋科考装备接连取得突破,部分装备已达到国际先进水平,但依然存在诸多技术问题。本文以海洋科考装备发展战略需求为导向,围绕科考船、潜水器、浮标潜标、海洋传感器和海洋观测系统等调研国内外海洋科考装备发展现状;分析我国海洋科考装备技术发展在关键组件、技术发展、数据管理、基础保障、需求匹配等方面遇到的问题;总结面向深远海和极地的绿色化、无人化、智能化、协同化的未来发展趋势;梳理总体和各分类装备发展中需要注重的关键核心技术。在此基础上,从梳理短板技术重点突破、加强统筹协同提高保障能力、完善创新机制促进多学科交叉融合、强化市场思维推动产业化进程、依托先进科考平台拓展国际合作等方面提出发展建议,以期为进一步推动海洋科考装备快速发展提供参考。

关键词：海洋科考深海装备极地海洋装备海洋观测系统智能化装备研发

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聚偏氟乙烯叉指的多波段瑞利波水下传播特性

哈尔滨工程大学学报 2023年第9期44卷 1557-1562页

作者：丁忠军冯志亮孟德健李洪宇张奕李德威山东科技大学海洋科学与工程学院山东青岛266590 国家深海基地管理中心山东青岛266237 哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150006

针对深海装备存在结构损伤实时监测困难的问题,本文设计了柔性电路板制作的以聚偏氟乙烯(PVDF)为基底的叉指换能器,并展开叉指换能器的多波段瑞利波水下传播特性的研究。通过COMSOL软件研究叉指换能器在水下传播瑞利波的特性,同时分析... 详细信息

针对深海装备存在结构损伤实时监测困难的问题,本文设计了柔性电路板制作的以聚偏氟乙烯(PVDF)为基底的叉指换能器,并展开叉指换能器的多波段瑞利波水下传播特性的研究。通过COMSOL软件研究叉指换能器在水下传播瑞利波的特性,同时分析叉指换能器激励瑞利波的强度与激励周期的关系。设计微伏级OP37放大电路对2 mm和4 mm波长的柔性PCB叉指换能器进行实验验证。实验与仿真结果表明:仿真与实验结果的最大误差为8.4%,水下环境会极大地限制叉指换能器激励瑞利波的距离,但传播距离会随着波长的增加而增加,且通过瑞利波和水声声波的速度差解决叉指换能器激励的水声干扰的问题。

关键词：深海装备瑞利波无损探伤叉指换能器(IDT) 柔性电路板薄膜传感器数值仿真实时监测

TC4ELI钛合金疲劳裂纹路径偏折与寿命提升机制

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机械工程学报 2023年第16期59卷 72-81页

作者：于培师赵宇翔吴连生卞家坤赵军华郭万林江南大学江苏省食品先进制造装备技术重点实验室无锡214122 江苏省微纳增减材制造工程研究中心无锡214122 江南大学机械工程学院无锡214122 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016

作为深海载人装备结构的优选材料,TC4ELI(Extra-low-interstitial低间隙元素)钛合金的抗疲劳裂纹扩展性能至关重要。对TC4ELI的疲劳裂纹扩展行为进行系统测试与原位观测,同时选取传统TC4钛合金进行对比试验。结果显示,与TC4相比,TC4ELI... 详细信息

作为深海载人装备结构的优选材料,TC4ELI(Extra-low-interstitial低间隙元素)钛合金的抗疲劳裂纹扩展性能至关重要。对TC4ELI的疲劳裂纹扩展行为进行系统测试与原位观测,同时选取传统TC4钛合金进行对比试验。结果显示,与TC4相比,TC4ELI具有更高的疲劳裂纹扩展寿命;同时,原位观察发现,TC4ELI的疲劳裂纹扩展存在明显偏折现象,导致裂纹路径比TC4更为曲折。进一步,综合利用微观表征手段对TC4ELI疲劳断口、材料组份、裂纹路径区域微结构进行系统的分析。在此基础上,利用有限元模拟计算裂纹扩展驱动力随偏折角度的变化规律,并分析裂纹偏折对TC4ELI疲劳扩展寿命的影响机理。研究对TC4ELI深海装备结构的损伤容限设计提供了参考。

关键词： TC4ELI钛合金深海装备疲劳裂纹路径偏折寿命提升

面向2024年后的中国引领的国际大洋钻探计划管理与运行机制思考

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海洋科学 2022年第2期46卷 127-134页

作者：王文涛王金平揭晓蒙王莹莹中国21世纪议程管理中心北京100038 中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃兰州730000 中国石油大学(北京) 北京102249

历经53年的发展,国际大洋钻探计划从DSDP(Deep-sea Drilling Program)到IODP(International Ocean Discovery Program),在机构设置、运行机制、管理模式等方面积累了丰富的经验,并得到世界各国的认可。长期以来,通过参与并成为该计划的... 详细信息

历经53年的发展,国际大洋钻探计划从DSDP(Deep-sea Drilling Program)到IODP(International Ocean Discovery Program),在机构设置、运行机制、管理模式等方面积累了丰富的经验,并得到世界各国的认可。长期以来,通过参与并成为该计划的正式成员国,我国在科学研究、人才培养、国际合作等各方面取得了快速的发展,逐步成为国际大洋钻探领域的重要一员。随着新一轮钻探计划到期,受新冠肺炎疫情和经济不景气等因素的影响,国际大洋钻探计划面临经费支持不足、钻探平台到期、新计划运行意见不统一等系列问题,而这对提高我国在该领域的国际影响力和话语权是一个重要的机遇。为此,建议我国应该进一步理顺大洋钻探运行机制,组建及实施新的运行管理机构及模式,加大科技、人才、国际合作等方面的投入力度,充分调动国内外科学家以及政府和民间的积极性,推动我国引领的国际大洋钻探事业发展,为全球海洋发展和生态文明建设贡献中国力量。

关键词：大洋钻探深海装备运行机制管理模式国际大科学计划

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全海深海水液压往复密封性能研究

全海深海水液压往复密封性能研究

作者：马云祥华中科技大学

学位级别：硕士

国家海洋主权维护和资源开发离不开深海技术装备。海水液压可调压载装置是水下装备的关键组成,通过注、排水实现潜器浮力及姿态控制,其工作压力随海深增加而增大。极端情况下可调压载装置往复密封圈的两侧压差近120 MPa,其密封性能严重... 详细信息

国家海洋主权维护和资源开发离不开深海技术装备。海水液压可调压载装置是水下装备的关键组成,通过注、排水实现潜器浮力及姿态控制,其工作压力随海深增加而增大。极端情况下可调压载装置往复密封圈的两侧压差近120 MPa,其密封性能严重影响到系统的作业可靠性和调节能力。因此,针对深海工况和全海深作业要求,开展了海水液压往复密封的动、静态特性和试验研究,主要内容如下:1)考虑深海单、双边受压工况,利用逐点迭代搜索的方法计算流体压力作用边界,得到全海深压力范围(0～120 MPa)内的有限元分析结果,发现海深压力是造成密封圈橡胶材料破坏和密封接触失效的主要原因。建立与接触应力、接触长度和两侧密封压力相关的综合性评价指标平均裕度值,研究密封圈压缩量对静密封可靠性和疲劳寿命的影响规律,结合超高压静密封可靠性试验结果,确定全海深往复密封圈压缩量取0.5 mm。2)基于有限元分析、流体力学、接触力学和小变形理论,建立深海往复水液压密封混合润滑数值模型,引入弹性变形法实现该模型的快速计算。通过研究不同作业工况下的往复密封摩擦力和泄漏特性,发现密封压力增加会使界面膜厚形成困难,是造成摩擦力增加的主要原因;外行程时运动速度与泄漏量呈正相关,与摩擦力呈负相关,而内行程时该变化规律相反。以可调压载装置控制阀杆速为依据,在运动速度200 mm/s内,密封压力为120 MPa时压缩量0.5 mm的往复密封圈摩擦力变化范围约为154～200 N。3)搭建超高压往复密封性能测试实验台,通过试验研究不同作业工况下的往复摩擦力变化规律,对比分析理论计算和试验测量的摩擦力结果,发现两者变化规律一致且相对误差小于15%,验证了该数值模型的有效性。超高压往复密封的可靠性分析和摩擦力计算方法指导了海水液压可调压载系统的控制阀设计,该系统已装备“奋斗号”全海深载人潜水器,在马里亚纳海沟万米海试中全程零故障。

关键词：深海装备海水液压系统往复密封静密封性能数值模型

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深海液压技术应用与研究进展

机械工程学报 2018年第20期54卷 14-23页

作者：刘银水吴德发李东林邓亦攀华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室华中科技大学机械科学与工程学院

液压传动(包括油液压和水液压)具有刚性好、结构紧凑、承载能力高、功率重量比大、响应速度快等突出优点,在深海高压环境下压力补偿相对容易;同时,液压传动的失效模式为渐进式(如压力、流量逐渐下降等),给设备操作人员提供预警时间,可... 详细信息

液压传动(包括油液压和水液压)具有刚性好、结构紧凑、承载能力高、功率重量比大、响应速度快等突出优点,在深海高压环境下压力补偿相对容易;同时,液压传动的失效模式为渐进式(如压力、流量逐渐下降等),给设备操作人员提供预警时间,可有效避免突发式的故障,提高设备的安全性,因此,液压技术在深海装备上得到了广泛的应用。在分析液压技术在深海装备中应用的优点的基础上,概述其国内外研究现状,介绍深海液压技术的几个典型应用:(1)潜水器浮力调节系统;(2)水下作业工具;(3)水下作业机械手。最后,对深海液压技术存在的问题进行了分析和展望,指出深海环境下介质特性变化和结构形变是需要关注的两个重要问题;随着元器件不断丰富和成熟,海水液压技术会在深海装备中发挥更大的作用。

关键词：液压传动海水液压深海装备浮力调节水下作业工具水下作业机械手

建立和完善潜水器耐压结构强度计算方法指导产品设计和制造

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科技成果管理与研究 2023年第12期18卷 53-54页

作者：张琼不详

21世纪是海洋开发的世纪,也是我国建设海洋强国的大发展时期.潜水器(包括载人和无人潜水器)等深海装备作为深海资源勘测、开发、利用及科学研究的主要运载工具和使用平台将发挥重要作用,这也有效地促进了潜水器和各类深海装备的开发、... 详细信息

21世纪是海洋开发的世纪,也是我国建设海洋强国的大发展时期.潜水器(包括载人和无人潜水器)等深海装备作为深海资源勘测、开发、利用及科学研究的主要运载工具和使用平台将发挥重要作用,这也有效地促进了潜水器和各类深海装备的开发、研制和应用.到目前为止,已有200余艘载人潜水器和大量深海装备及水下工程装置活跃于深海之中.

关键词：海洋开发潜水器水下工程科学研究耐压结构深海装备强度计算方法资源勘测

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深海相变浮力调节装置设计与试验研究

深海相变浮力调节装置设计与试验研究

作者：邹玮枫大连海事大学

学位级别：硕士

在深海的低温高压环境中,自主式水下航行器的浮潜驱动与控制一般采用压载式小型液压浮力调节系统,载人潜器则综合了配重抛载、推进器和由重型压载舱、深海液压动力源组成的浮力调节系统等多种方式。这几种浮力调节系统结构复杂、重量体... 详细信息

在深海的低温高压环境中,自主式水下航行器的浮潜驱动与控制一般采用压载式小型液压浮力调节系统,载人潜器则综合了配重抛载、推进器和由重型压载舱、深海液压动力源组成的浮力调节系统等多种方式。这几种浮力调节系统结构复杂、重量体积大,难以满足小型深海穿梭平台的应用需求。受抹香鲸头部的鲸蜡固液相变浮力调节机制启发,本文提出了一种借助材料相变产生的体积变化来驱动平台浮潜作业的新型深海浮力调节装置。与传统液压驱动的浮力控制系统相比,相变材料驱动的浮力控制系统具有对深海高压环境的高适应性、结构紧凑、重量轻和噪音小等独特优势,驱动能力远超同等体积的传统机械装置。基于深海小型机器人的浮力调节需求,本文开展了相变材料特性实验与仿真研究,采用压力补偿式结构与电热驱动热平衡控制,设计了一种深海相变式浮力调节装置,通过控制相变材料的固液变化调节与控制浮力,开展了浮力调节特性的常压试验与深海试验。在海试中,所研发深海相变浮力调节装置成功在中国南海3224米的深度实现上浮和下沉控制。本文重点研究了深海相变浮力调节装置的设计、性能、相变模型及其在小型深海水下机器人中的潜在应用前景,主要内容包括:(1)对石蜡相变材料的体积膨胀性能以及几种不同的主动加热状态下石蜡的熔化规律进行了实验研究,结果表明:石蜡的相变体积变化远大于2014年龙谷大学报道的17%;石蜡的导热性能差,熔化过程中热上升流是影响熔化速度的主要因素;功率50W的条件下直径为8mm的螺旋状电热丝在加热时间180s时的有效加热区域为直径为20mm的偏心圆。这为石蜡相变材料的加热熔化装置的设计及布置方式提供了重要参考。(2)提出了一种柔性外壳的深海相变浮力调节装置的总体结构设计,用柔性外壳包裹相变材料形成柔性主体,用压力补偿方法分散装置中加热单元的应力,使其具备耐受万米海深高压的能力。研究了电加热单元以及浇注模具的机械加工细节、柔性浮力材料的制备方法、深海相变浮力调节装置的一体成型工艺和提高成型质量的方法。通过不断地实验和工艺优化,制备出了深海相变浮力调节模块。(3)提出了深海相变浮力调节装置工作过程中的浮力变化的模型并进行数值仿真。主要内容包括:通过对其膨胀体积与加热驱动时间及加热驱动功率之间的关系进行研究,建立深海相变浮力调节装置的体积变化数学模型;采用石蜡作为相变驱动材料,利用Matlab对石蜡的加热过程进行数值模拟,得到在功率不变的条件下石蜡体积与加热时间的仿真曲线,该内容对相变浮力调节装置和以相变体积驱动的驱动器的控制提供了理论依据。(4)制作一款深海相变浮力调节装置,空气中自重720g,水中重量80g,浮力调节能力为0.05kgf,在140W功率的驱动下实现了0.065g/s的浮力调节速度。对其进行了浮力调节性能的试验研究、水槽中深度控制试验研究和南海3224米深海中实现深海相变浮力调节装置的主动上浮和下沉的控制。以上结果表明,深海相变调节装置有望进一步小型化和轻量化,为深海小型机器人提供自身质量数十克,浮力调节能力数克的浮力微调装置。

关键词：深海装备水下机器人浮力调节相变驱动

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深海钛合金耐压结构蠕变特性探索研究

深海钛合金耐压结构蠕变特性探索研究

作者：屈平中国舰船研究院

学位级别：硕士

耐压结构是潜艇、潜器等得以顺利开展工作的载体和保障,钛合金以其具有高比强度、耐腐蚀、低磁性等诸多优点,在深海耐压结构中替代传统材料有明显的优势。然而,相对于传统的钢制耐压结构,钛合金的蠕变问题不容忽视。本文通过钛丝悬挂拉... 详细信息

耐压结构是潜艇、潜器等得以顺利开展工作的载体和保障,钛合金以其具有高比强度、耐腐蚀、低磁性等诸多优点,在深海耐压结构中替代传统材料有明显的优势。然而,相对于传统的钢制耐压结构,钛合金的蠕变问题不容忽视。本文通过钛丝悬挂拉伸试验、理论推导、数值分析和模型试验等途径,研究了钛合金及钛合金结构的常温蠕变特性,取得了以下主要成果:1、通过常温悬挂拉伸试验,测试不同应力状态下钛合金丝蠕变变形随时间的变化规律,证实了常温蠕变与中高温蠕变的显著差异,选取了适用于钛合金常温蠕变的蠕变本构关系,并拟合蠕变参数,是进行深海耐压结构蠕变计算的前提。2、用数值方法分析了球壳和环肋圆柱壳的蠕变特性,通过系列计算给出了可供参考的蠕变变形和应力重分布特征,着重分析了肋骨形式和截面尺寸对环肋圆柱壳蠕变特性的影响,并初步研究了当模型存在初始几何缺陷或开孔时蠕变对几何缺陷幅值和稳定性的影响。3、基于一般方程,首次给出了环肋圆柱壳结构壳板和肋骨腹板蠕变变形及应力重分布的瞬态解,能够与数值解较好的吻合,为理论分析环肋圆柱壳蠕变特征提供了基础。4、本文设计了一种耐压结构蠕变测试方法,首次开展了钛合金环肋圆柱壳模型外压蠕变试验。首次测得了TC4钛合金耐压结构的压缩蠕变,并与数值计算结果进行对比,初步验证了数值计算的可靠性,为耐压结构蠕变研究提供了新方法。

关键词：深海装备耐压结构蠕变钛合金