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黄志浩 《数字海洋与水下攻防》2023,6(5):638-646
为了解决水下低功耗无人设备的供能问题,给出了一种针对水下航行设备所发射特定频段的水声信号进行捕获和能量收集的方法。对方法中所涉及的能量收集器进行了数学建模与仿真分析,证明方法的理论可行性。最后基于仿真结果与设计参数对系统进行试验设计,发现水声信号在 400 Hz,186 dB 时,采用 30 mm×40 mm 的单涂层压电陶瓷可以产生最大输出电压,为 2.69 V。使用能量收集器对该能量进行收集储存,测得其最大输出功率为 315 nW,证明该方法切实可行。 相似文献
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组合式水下等离子体声源作为一种多电极的水下脉冲声源,可以通过电子线路程控发射来实现脉冲声波基频调节和多波束聚焦等功能,因此可用于海洋地震勘探和水声对抗等领域。自主设计和开发了一套组合式水下等离子体声源的智能控制平台,平台由PC机显控软件和硬件控制机箱组成,除可以同时实现对多个水下等离子体声源阵列的基本充放电控制和状态监测外,还可以实现声源装置声波基频可调和能量聚集等控制。控制机箱采用智能集成芯片FPGA及其外围电路来实现各种接口控制和充放电控制,同时加入一些必要的保护电路。采用MFC设计的PC机显控软件能够根据具体需求灵活地设置声源装置充电电压的大小、充电速度的快慢和触发放电方式,同时还能实时监测声源装置充放电过程中的电压和电流变化等情况。经过水池和湖上试验验证,本控制平台能同时控制9个水下等离子体声源通道工作,每个通道的充电电压控制范围为0~25 kV,充电电流控制范围为0~24 mA,拥有单次、齐射、连射和聚焦4种放电触发模式,触发脉冲边沿和间隔分别达到微秒级和毫秒级控制,能够安全有效地进行远程智能控制和实时状态监控。 相似文献
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随着波浪能发电装置研究的深入,急需探索一套可靠的、完善的波能装置状态信息采集和控制的技术方案。根据"鹰式一号"波能装置的特点,开发了通过无线串口通信的移动PC监控子系统和基于DSP的具有数据存储功能的SD卡监控子系统两套独立的监控模块,实现了"鹰式一号"波能装置发电数据实时无线监控和装置内自动采集及存储。采用不同技术路线的冗余设计,提高了发电装置实海况实验监控系统的可靠性。实验表明,该系统性能稳定,运行成本低,两套数据实时、全面,具有互补性,对分析发电装置实海况性能、推动波浪能开发具有重要的意义。 相似文献
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《中国海洋大学学报(自然科学版)》2015,(9)
本文设计一种新型涡轮扰流抑振装置,并在风-浪-流联合水槽中通过试验研究了该抑振装置对海洋立管涡激振动的抑制效果。在试验中,针对该新型抑振装置,提出了4种不同结构设计参数,研究了在不同外流速下各种参数工况的抑制效果及振动规律。试验结果表明:涡轮扰流抑振装置不受来流方向的限制,有较强的适用性;同时,该抑振装置能明显降低立管由漩涡脱落引起的横向振动幅值,且流速越高,抑制效果越明显,最大抑制效果可达80.2%;另外,试验结果还表明该抑振装置对立管振动的主频率影响不大。 相似文献
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《中国海洋大学学报(自然科学版)》2016,(2)
本文基于前期对振荡浮子式波能发电装置的研究,提出一种与采油平台结合的新型波浪能发电装置,并采用水动力学软件Ansys-AQWA进行数值模拟,计算了不同波况条件下的发电装置受力与运动响应。分析发电装置稳定性和输出功率表明:在振荡浮子与采油平台导管架相结合的状态下,装置运行正常,平台稳定,波能利用率并未受到显著影响,初步验证了设计的可行性。通过频域计算,发现装置发电理想波频区间为1.2~2.0Hz;通过时域计算,发现浮子垂向平均最大位移、最大速度、最大加速度与波浪波高成正相关,垂向平均最大加速度与波浪周期成负相关,垂向平均最大波浪力与波浪周期成正相关,上述成果将为后续研究与试验提供一定的数据支持。 相似文献
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针对阵列式振荡浮子波浪能转换设备,提出一种在实验室进行测试研究的实验装置。该实验装置由一组阵列柱形水槽组成,水槽液面在水动力系统的驱动下,按照计算机设定的函数做升降运动;对该装置模型——柱形阵列水槽的假设,依据波浪理论进行了论证;对装置的工作原理、结构设计、技术参数、控制电路和操作运行等做了较详细的说明;对实验装置实际运行和测试情况做了介绍。结果表明:该实验装置设计合理可行,模拟波浪高度,远高于现有的造波水池,构成了一种专用的模拟造波装置;该装置为不同形式振荡浮子式波浪能转换设备的研制提供了一种多功能、大振幅、高效灵活的实验平台。 相似文献
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高精度CTD剖面仪研制过程中的专用设备 总被引：1，自引：1，他引：1
本文介绍了“油水分离压力罐”的主要理论依据及该设备采用的特殊的机械结构，实践证明，利用该设备实现了在实验室条件下，模拟深海重力场检测CTD剖面仪中的某些关键传感器的目的。 相似文献
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随着新能源等新兴产业的高速发展,金属矿产资源需求激增,国内外争相发展深海采矿技术。基于竖轴漩涡的水动力特性,设计了一种带有4个切向射流喷嘴的吸盘式水力集矿装置,提出应用切向射流在集矿装置内诱导生成竖轴漩涡的新集矿方法。开展水力集矿模型试验,研究竖轴漩涡集矿流场流速分布特征;分析低、中、高3种旋流度流态下,集矿流量对矿粒运动轨迹和采集率的影响。结果表明：矿粒起动轨迹随着旋流度的增加,逐渐从混乱无序转向明显的圆周运动;在特定集矿流态下,矿粒采集率随集矿流量的增加不断提高;当矿粒采集率超过90%时,集矿流量需求随着旋流度的增加而减小。通过采矿车原理样机水池测试,初步验证了集矿装置的集矿性能,可为集矿装备的设计研发与论证提供借鉴。 相似文献
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可浮动自锁式深海气密采水器的研制 总被引：1，自引：0，他引：1
深海海水中气体的含量可以在一定程度上标识深海资源蕴藏量,因而实现对深海海水的气密采样意义重大.为此设计了一种可浮动的自锁装置,并采用压力自适应平衡原理,实现了对深海海水的气密采样.实验室和海上试验结果均表明深海气密采水器在装上可浮动自锁装置后耐压能力和气密性都得到了有效的提高,对初始压强为1.208 MPa的N2气保压2 h,压力损失不到1.2%,并成功地实现了对960 m深的海水样品的气密采样.此样品中CH4浓度为5.44 nmol/dm^3,CO2浓度为140.6nmol/dm^3.该可浮动自锁式深海气密采水器的研制为深海资源勘探分析提供了必要的技术支持. 相似文献
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深海超高压环境模拟试验装置是深海关键技术与装备研究中必不可少的测试装置。采用传统的一体式压力筒研制大直径、超高压试验装置时难以克服应力集中的问题,安全性较低且造价昂贵。采用预应力钢丝缠绕技术研制的深海超高压环境模拟试验装置克服了其局限性,该装置是目前国内工作压力最高、可实现筒内环境数据监测且升降压自动控制的压力试验装置。文中简要介绍了该装置的系统组成及研制过程中主要关键技术问题及解决方法,最后介绍了典型实验应用,为深海超高压环境模拟试验装置的研制与应用提供参考。 相似文献
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This paper describes the design, construction and preliminary test results for a gas-tight serial sampler intended to be deployed at seafloor for long-term operation to take time-series fluid samples from deep-sea environments such as cold seeps, water column and hydrothermal vents. The serial sampler is a modular system that is based on independent and identical sampling modules, which are designed to collect six 160 ml gas-tight fluid samples maintained at high pressure to a depth of 4000 meters. With two working modes, the sampler can be deployed either with seafloor cabled observatory for remote control or as a stand-alone device for autonomous operation. A prototype of the instrument has been constructed and tested on the MARS cabled observatory for two months. The laboratory and field tests proved the success of the design and construction of the serial sampler, and indicated the potential for future ocean sciences. 相似文献
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Accumulator-Based Deep-Sea Microbe Gastight Sampling Technique 总被引：1，自引：0，他引：1
1.IntroductionPlenty of microbes exist in deep sea(Jiang,2000).They can survive and propagate under theconditions of extraordinary cold or heat and high pressure(Liu,2001).Studies on deep-sea microbesshowthat they have the function of decomposing petroleu… 相似文献
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为研究深海能源土在负压开采过程中含气储层的力学特性,基于含气土赋存理论,提出一种能够控制含气量及气泡大小的制样方法,通过GDS标准应力路径三轴试验系统,开展深海能源土含气储层的固结排水试验研究,分析深海能源土在不同黏土含量及不同含气量下的力学响应规律。研究结果表明：围压变化对深海能源土含气储层的抗剪强度峰值大小影响显著,围压越大抗剪强度峰值越高;黏土含量是决定应力应变曲线变化趋势的关键影响因素,黏土含量越高试样抗剪强度越低,试样抵抗应变软化效应的能力越强;含气土比饱和土体承载能力更低,且承载能力随含气量的增大呈衰减趋势;黏土含量和含气量是深海能源土含气储层抗剪强度指标的重要影响因素,黏土含量、含气量越高,土体自身的总抗剪强度值越低。 相似文献
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A mechanically-actuated locking-compass was designed for mounting on corers to record equipment orientation during the sampling process, thereby providing magnetic orientation data on the recovered deep-sea core. Locking occurs upon impact by the corer with the sea-floor; after retrieval, the device is easily unlocked and reset for another station. Compass construction makes use of commercially available parts, requires no welding and little machining, and thus allows inexpensive and easy assembly at sea. 相似文献
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设计1套倾角测量装置,用以配合海底原位设备对深海环境探测。分析常规的低成本倾角测量方式的原理及存在的不足,提出采用差动输入运算放大器对传感器数据进行预处理、提高后期倾角分辨率的方案。实验证明,这种方案能够扩大输出量程、提高倾角分辨率。在全角度范围内,分辨率在(0.18(°),0.5(°))区间变化,能够满足海底观测站对高精度倾角测量的要求。 相似文献
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针对小规模海水淡化需要解决能量回收装置的能回效率与空间问题,将能量回收装置与压力提升泵进行集成一体化设计,研究了一种双缸耦合阀控式能量回收系统。系统两液压缸内活塞各由一个电动推杆推动,叠加高压浓海水压力实现压力交换,同时进行活塞推力的耦合控制,避免了压力交换过程中活塞的压力脉冲波动,保障了反渗透膜工作压力稳定;基于小型海水淡化装置,根据压力能流反渗透工艺节点压力流进行了计算分析,得出电动推杆推力压力0.5 MPa左右的补偿压力曲线。通过AMESim进行液压仿真分析,结果表明在系统回收率为30%,高压浓海水进口压力为4.8 MPa,增压海水压力4.6 MPa的情况下,通过压力补充增压海水压力可增压到5.0 MPa,反渗透膜压力与流量波动较小,满足反渗透海水淡化的压力需求。 相似文献