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水下通信节点是实现深水通信的重要载体,也是实现海洋开发和勘测的重要设备,耐压舱体是承受外部压力、保护内部设备正常工作的重要装置。为了满足在海洋1 500 m深度的实际应用需要,采用传统的耐压舱体结构设计整体分析的方法,对整体结构的稳定性进行了设计验证;在实际工程应用中,因局部特殊结构的需要破坏了耐压舱体的整体连续性,使得局部的应力突变和结构的不稳定造成整体的设计失败,耐压舱体的合理性设计也变得非常复杂;根据耐压舱体几何结构连续和不连续性,将耐压舱体的应力区分为应力连续区和不连续区,结合ANSYS数值仿真的方法进行分析,通过局部加厚的方法,在满足实际需要的前提下,尽可能减小厚度降低成本。 相似文献
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耐压舱设计是水下机器人的核心技术之一,其极限承载力研究是核心中的核心。针对球壳封盖加柱形壳体耐压舱,现行标准对于初始导入缺陷数值的确定往往过于保守,对于耐压舱体数量较多的无人潜水器来说,过大的设计质量是总体设计所无法接受的。首先采用装配体整体建模策略,建立复合屈曲的受力模型,将三大非线性影响因素同时引入到极限承载力研究中,提升了计算精度。然后分别针对确定性缺陷和非确定性缺陷结构开展极限承载力研究。最后,提出以0.23%的初始缺陷导入尺度作为球壳封盖加圆柱壳体的耐压壳体缺陷导入参数,给出了导入尺度的计算方法,并借助水压试验对上述参数的准确性进行验证。 相似文献
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常规耐压结构拓扑优化设计研究主要集中于静水压条件下的设计相关载荷拓扑优化理论及方法。但是,在深海环境下,耐压结构可能面临内爆所产生的冲击载荷,其载荷呈现高频率的周期性变化。为研究载荷变化对耐压结构优化设计的影响,在BILE模型的基础上,结合修正的SIMP插值模型,开展不同频率、设计相关动载荷作用下的水下耐压结构拓扑优化理论及方法研究。设计相关动载荷的难点在于不仅载荷的作用位置和方向在优化过程中发生变化,且其大小也随优化过程进行而发生变化,这是与常规设计相关静载荷本质的不同。通过经典的拱形结构优化算例验证BILE模型在动力学拓扑优化中的可行性,进而研究设计相关动载荷作用下的水下耐压结构的最佳拓扑形式。研究表明,在低频时,圆环型耐压结构无明显变化,但多球交接耐压结构在交接处会出现明显材料聚集;高频时,两者均发生明显变化,得到耐压结构新形式。关于设计相关动载荷作用下的水下耐压结构拓扑优化研究,将对新型水下耐压结构的探索具有一定的工程应用价值。 相似文献
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耐压舱体是水下系统不可或缺的一部分,既要承载内部设备,又要承受外部压力,其强度至关重要。当舱体的加强筋板并非环肋时,筋板的设计只能凭设计师的经验完成,再进行仿真验证,这大幅增加了研发成本。采用基于 SIMP 插值的变密度拓扑优化方法,求解了耐压舱体在外压作用下的传力路径,并以此为依据优化了舱壁上加强筋的布置。经计算,优化后的舱体模型最大应力减小到了材料的许用范围内,并且变形量大幅减小,说明该拓扑优化方法在筋板设计上具有一定的指导意义。 相似文献
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碟形水下滑翔器作为一种优点众多的新型水下滑翔器,近年来得到广泛应用。其液压浮力调节系统、姿态控制系统以及转向控制系统必须安装在耐压壳体内部,因此,对于耐压壳体的设计来说,尽量小的重量和尽量大的有效容积是其设计时的重要技术指标。为了得到最优结构,采用尺寸优化方法,以壳体厚度、两道环肋的高度作为设计变量对耐压壳进行优化设计,以期达到强度足够高、最大变形值小于容许变形值和质量最小的轻量化目标。优化后,质量较初始设计减少了30%,轻量化效果明显,并对最终选择的结构进行屈曲分析,其临界压力远大于许用压力。 相似文献
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深海腐蚀检测用水密电子舱设计 总被引：1，自引：0，他引：1
设计了一种可在300 m 水深条件下进行腐蚀电化学在线检测作业的水密电子舱, 它主要由耐压水密壳体以及集成在壳体外部的插接件式电极系统和多孔屏蔽罩组成。耐压壳体由圆柱形筒体和加强型平盖构成, 满足设计条件下的强度、密封、防腐要求。三电极系统采用水密接插件式设计, 安装在加强型平盖上; 电极系统与外部多孔罩组成开放屏蔽式电解池, 可在水下进行在线电化学测试。 相似文献
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针对水下机器人操纵性优化设计中水动力系数预报问题,在水下机器人水动力预报中引入艇体肥瘦指数概念,确定了水下机器人艇体几何描述的五参数模型。提出采用小波神经网络方法预报水下机器人水动力,确定了神经网络的结构,利用均匀试验设计方法,设计了神经网络的学习样本。研究结果表明,只要确定适当的输入参数,选择适当的学习样本和网络结构,利用小波神经网络方法对水下机器人水动力进行预报可以达到较好的精度。 相似文献
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以便携式自主水下机器人(AUV)和罩式导向对接平台的水下对接过程为研究对象,将碰撞力大小和对接时间作为评价指标,研究导向罩形状、对接管尺度以及AUV与对接管的偏心距对整个对接过程的影响。在三维建模的基础上,使用ADAMS软件进行动力学仿真分析,结果表明,减小导向罩开口角度、增大对接管直径、减小偏心距可以适当减小碰撞力和对接时间。通过对上述影响因素与评价指标建立函数关系,利用多目标优化设计的方法并结合实际情况对参数做出合理的分析和筛选,为水下机器人对接平台提供设计依据。 相似文献
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海滩剖面设计参数确定和稳定性评价是设计阶段确保海滩养护工程质量的重要指标。针对大连凌水湾砾石海滩养护工程,综合采用Dean平衡剖面原则和剖面类比法进行剖面设计,确定了填砂中值粒径、施工坡度、滩肩前沿高程和滩肩宽度等设计参数;结合物理模型试验进行了剖面形态稳定性分析,研究了海滩在不同波浪和水位作用下的剖面形态演化过程,试验结果表明不同工况条件下,平均低水位以上的滩面均为净淤积,水下部分侵蚀明显,滩面上部泥沙不断堆积,砾石海滩最终形成稳定剖面。研究结果可为类似砾石海滩养护工程设计提供参考。 相似文献
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张力腿作为张力腿平台(tension leg platform,简称TLP)的重要组成部分,服役水深大,动力学行为复杂多样。为了保障张力腿的结构安全,开展张力腿的水下全方位监测十分必要。文中以某TLP为依托,构建一套能耗最优的张力腿监测系统。首先,利用附加质量法对张力腿进行湿模态分析,结合有效独立法与模态置信度准则确定张力腿监测节点的具体布设方案;其次,以能耗最低为优化目标,基于遗传算法建立了水下无线组网监测方案,同时讨论了监测节点存在失效时监测数据传输路径改变方案;最终,得到一套能耗最优的TLP张力腿水下无线组网监测方法,以降低水下监测系统维护成本。 相似文献
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Combining high precision numerical analysis methods with optimization algorithms to make a systematic exploration of a design space has become an important topic in the modern design methods. During the design process of an underwater glider''s flying-wing structure, a surrogate model is introduced to decrease the computation time for a high precision analysis. By these means, the contradiction between precision and efficiency is solved effectively. Based on the parametric geometry modeling, mesh generation and computational fluid dynamics analysis, a surrogate model is constructed by adopting the design of experiment (DOE) theory to solve the multi-objects design optimization problem of the underwater glider. The procedure of a surrogate model construction is presented, and the Gaussian kernel function is specifically discussed. The Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm is applied to hydrodynamic design optimization. The hydrodynamic performance of the optimized flying-wing structure underwater glider increases by 9.1%. 相似文献
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随着海洋强国战略的推进和实施,水下传感器网络广泛应用于海洋资源探测、污染监测、辅助导航和水下军事侦察等领域,具有十分重要的意义。由于水下传感器所携电池充电或更换困难,如何减小传输能耗、在传感器能量受限的情况下提升网络生存期是亟须解决的关键问题之一。据此,提出了一种动态蚁群路由算法,考虑了每次传输后的节点剩余能量,作为路径优化的条件之一,基于蚁群算法在每次传输中选择最优路径,并在每次传输完成后更新路由表,让更多的节点参与信息传输,以提高节点的利用率。仿真结果表明：动态蚁群路由算法同时兼顾了能耗平衡和最小传输能耗,大大提高了网络生存期。分析结果对水下传感器网络的路由协议设计有一定的参考意义。 相似文献
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The longitudinal strength of the high-speed ferry was investigated by subjecting the ship's hull girder to long-term loads obtained from a frequency-domain panel code. Prior to the statistical analysis, linearly computed transfer functions were corrected for nonlinear effects, yielding two sets of transfer functions valid for different wave amplitudes. One set corresponded to the hogging condition; the other set, to the sagging condition. Two regular equivalent design waves were specified that resulted in loads representing the most severe global design load conditions. The still-water loading condition, yielding a still-water vertical bending moment in hogging, was superimposed on the wave-induced loads to obtain the total (design) loads in hogging. For the sagging condition only, additional impact-related loads were superimposed to obtain the total (design) loads in sagging. A finite element model of the ship's structure was subjected to pressure distributions according to the two regular design waves. For comparison with classification society rule values, a simple beam theory strength analysis of the ship's midship section was performed first, and then another finite element analysis was carried out, whereby the imposed loads were tuned to the rule values of vertical bending moments. Rule-based magnitudes of nominal maximum longitudinal stress deviated significantly (25–39%) from comparable stresses obtained by the panel code based finite element analysis. However, stresses obtained from the rule-based finite element analysis agreed more favorably, especially in hogging. In the uppermost deck, for example, the panel code based compressive stress was only 9% larger than the comparable stress from the rule-based finite element analysis. 相似文献