海流作用下的载人潜水器Z形操纵运动仿真研究

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作者 钟后阳 李德军 +3 位作者 陈嘉伟 刘辰辰 黄欢 陈斌 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第2期12-16,共5页

研究海流下的载人潜水器机动Z形操纵性能,为海流环境下的安全航行进行评估。本文以某小型载人潜水器研究对象,首先建立其完整的六自由度运动方程,采用CFD计算得到的水动力参数。然后对其水平面Z形操纵运动进行仿真,在此基础上,考虑小型... 研究海流下的载人潜水器机动Z形操纵性能,为海流环境下的安全航行进行评估。本文以某小型载人潜水器研究对象,首先建立其完整的六自由度运动方程,采用CFD计算得到的水动力参数。然后对其水平面Z形操纵运动进行仿真,在此基础上,考虑小型载人潜水器复杂环境下易受干扰,对不同海流方向(横向、迎向和45°)下的Z形操纵运动、不同海流大小下的Z形操纵运动、迎流下的时变海流下的Z形操纵运动开展仿真研究。研究结果表明,载人潜水器运动具有强耦合、非线性特点,在无海流下的情况下,载人潜水器具备灵活机动性,航行稳定;在有海流干扰下,航行轨迹出现偏移,但整体航行稳定,表明该载人潜水器操纵性能良好;通过3种海流干扰下的运动仿真对比发现,迎向海流对Z形操纵运动影响最小;在遭遇影响大小周期性变时变海流时,潜水器Z形运动稳定,但航向角的峰值不断变化,该影响会造成潜水器航行的不对称性,引起航迹的周期性横移。该研究可为载人潜水器操纵控制提供参考。 展开更多

关键词 载人潜水器 Z形运动 操纵 仿真

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数据驱动的载人舱球壳下潜过程推演与异常诊断

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作者 姚骥 汪雪良 +4 位作者 叶聪 顾学康 陈浩政 王雷 张铮铮 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期1710-1720,共11页

针对大深度载人舱球壳下潜过程难以推演等问题,本文提出一种数据驱动的下潜过程推演与异常诊断算法。首先,对大深度载人舱球壳结构及历史下潜数据进行分析。其次,将下潜深度作为输入,关键热点应力作为输出,利用长短时记忆神经网络(long ... 针对大深度载人舱球壳下潜过程难以推演等问题,本文提出一种数据驱动的下潜过程推演与异常诊断算法。首先,对大深度载人舱球壳结构及历史下潜数据进行分析。其次,将下潜深度作为输入,关键热点应力作为输出,利用长短时记忆神经网络(long short-term memory network,LSTM)构建下潜过程推演模型,并对推演结果进行分析。与DNN模型和BP模型进行对比,推演误差分别降低35.89%和68.30%。最后,基于LSTM模型,提出一种数据异常诊断算法,该算法可对传感器出现故障时的异常数据进行及时诊断与修正。 展开更多

关键词 数据驱动 载人舱球壳 长短时记忆神经网络 下潜过程推演 异常诊断

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国外载人潜水器布放回收模式发展研究

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作者 周佳 俞圣杰 +3 位作者 张爱锋 刘艳敏 陈伟华 张文忠 《中国水运》 2024年第1期87-90,共4页

安全可靠地布放回收载人潜水器是其海上运维保障和完成使命任务的基石,本文梳理了国外载人潜水器的海上布放与回收模式,对其作业模式进行了分类,通过分析各类载人潜水器布放回收模式的应用对象和应用场景,总结了各模式的主要技术特点,... 安全可靠地布放回收载人潜水器是其海上运维保障和完成使命任务的基石,本文梳理了国外载人潜水器的海上布放与回收模式,对其作业模式进行了分类,通过分析各类载人潜水器布放回收模式的应用对象和应用场景,总结了各模式的主要技术特点,以期为我国载人潜水器的发展和深远海保障的建设提供参考。 展开更多

关键词 载人潜水器 布放回收模式 技术特点 发展动态

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深海潜水器无刷直流电机驱动器电磁兼容设计

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作者 宋德勇 杨申申 张伟 《船电技术》 2024年第4期6-8,12,共4页

深海潜水器无刷直流电机驱动器,直接驱动推进器、液压源和海水泵等设备,其电磁兼容设计直接关系到自身工作可靠性和对其他设备的影响。本文针对该驱动器,分析驱动器带动电机工作时的干扰源、耦合路径和敏感设备,对控制器辅助电源和线路... 深海潜水器无刷直流电机驱动器,直接驱动推进器、液压源和海水泵等设备,其电磁兼容设计直接关系到自身工作可靠性和对其他设备的影响。本文针对该驱动器,分析驱动器带动电机工作时的干扰源、耦合路径和敏感设备,对控制器辅助电源和线路进行电磁兼容设计,然后对驱动器整体进行电磁兼容设计,最终使得驱动器具有较高的可靠性。 展开更多

关键词 深海潜水器 无刷直流电机 驱动器 电磁兼容

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深海无线传能技术的发展与展望

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作者 郑恒持 王孙清 +1 位作者 李彬彬 徐纪伟 《船电技术》 2024年第3期54-56,61,共4页

深海无线传能技术具有安全、可靠、隐蔽、灵活等特点,可以大大提升水下无人装备的续航能力,支撑其连续、隐蔽作业。本文综述了水下无线传能技术的发展现状,分析了复杂海洋环境对无线传能传输效率、稳定性、低噪声、电磁兼容性、境耐压... 深海无线传能技术具有安全、可靠、隐蔽、灵活等特点,可以大大提升水下无人装备的续航能力,支撑其连续、隐蔽作业。本文综述了水下无线传能技术的发展现状,分析了复杂海洋环境对无线传能传输效率、稳定性、低噪声、电磁兼容性、境耐压防腐的影响,综合判断水下无线传能的发展趋势,提炼出水下无线传能的关键技术方向,以期水下无线传能技术为我国海洋装备的发展奠定基础。 展开更多

关键词 无线传能 深海 网络化 标准化 能信同传

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载人深潜器内装设计研究综述

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作者 张亦驰 张文忠 +3 位作者 姚志崇 渠继东 周鑫涛 刘乐 《中国水运（下半月）》 2024年第2期62-64,67,共4页

载人深潜器的载人舱是潜航员们在水下工作和休息的空间,其内装设计的目的在于保障安全的前提下,满足潜航员关于舱内工作、生活的一切功能需求,为潜航员提供可靠、舒适、丰富的舱内环境。纵观国内外载人深潜器内装的发展现状,概括分析其... 载人深潜器的载人舱是潜航员们在水下工作和休息的空间,其内装设计的目的在于保障安全的前提下,满足潜航员关于舱内工作、生活的一切功能需求,为潜航员提供可靠、舒适、丰富的舱内环境。纵观国内外载人深潜器内装的发展现状,概括分析其特点,结合对载人深潜器内装设计要素的归纳,明确设计原则,并以现代科学条件为基础,重点梳理了未来载人深潜器的内装技术发展趋势。为后续相关型号的内装研制提供参考,为打造宜人的深潜器载人舱环境起到理论支撑。 展开更多

关键词 载人深潜器 内装设计 工业设计 人因工程 模块化制造 绿色新型材料

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载人潜器砰击载荷数值预报方法研究

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作者 刘见德 俞白兮 赵青 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期1018-1027,共10页

本文针对载人潜器水面零航速漂浮状态下的入水砰击载荷计算方法进行研究,给出基于频域和时域运动响应结果进行砰击压力预报的计算流程,推导砰击压力极值计算公式,并对某载人潜器进行频域和时域砰击压力预报。根据计算结果发现:频域方法... 本文针对载人潜器水面零航速漂浮状态下的入水砰击载荷计算方法进行研究,给出基于频域和时域运动响应结果进行砰击压力预报的计算流程,推导砰击压力极值计算公式,并对某载人潜器进行频域和时域砰击压力预报。根据计算结果发现:频域方法由于未考虑船体运动和波面倾角对入水角的影响,适用于计算船体摇荡对入水角影响不大的船型;对于载人潜器,艇体的大幅运动会使入水角减小,导致砰击压力系数的明显增大,此时应基于时域方法进行砰击载荷计算,以避免砰击载荷的低估;在零航速工况下,潜器在迎浪一侧的砰击压力会明显大于另一侧,因此艉部在随浪下的砰击压力较大,而艏部则在迎浪工况下砰击压力较大。 展开更多

关键词 载人潜器 砰击载荷 频域 时域

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含初始静应力场的水下耐压结构强度与稳定性研究

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作者 谢晓忠 赵勰 +2 位作者 冯士超 陈沙古 胡嘉骏 《船舶力学》 北大核心 2025年第3期465-473,共9页

针对合拢端口含初始几何缺陷的环肋圆柱壳结构在形状矫正后装配产生的初应力场问题,在考虑由大变形引起的几何非线性的前提下,研究初应力场对环肋圆柱壳结构强度及稳定性的影响。采用试验方法,获得典型环肋圆柱壳在端口位移载荷下的结... 针对合拢端口含初始几何缺陷的环肋圆柱壳结构在形状矫正后装配产生的初应力场问题,在考虑由大变形引起的几何非线性的前提下,研究初应力场对环肋圆柱壳结构强度及稳定性的影响。采用试验方法,获得典型环肋圆柱壳在端口位移载荷下的结构应力;同时利用ANSYS软件构建含初始几何缺陷的环肋圆柱壳有限元模型并计算得到初应力场;通过试验结果与计算结果的对比验证数值仿真的有效性;进一步通过弧长法对含初始几何缺陷及初应力场的水下耐压结构的强度与稳定性进行求解。分析表明:受静水外压作用的水下耐压结构在考虑初始静应力场后,其极限承载能力出现小幅下降,结构失稳波形规则性降低,但破坏位置未发生变化。 展开更多

关键词 初始几何缺陷 应力场 环肋圆柱壳 静水外压 强度 稳定性 有限元模型

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深海潜水器谱系化框架探索研究

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作者 苏晓云 曹俊 +2 位作者 胡中惠 赵晓宇 岳彭 《海洋开发与管理》 2023年第9期8-12,共5页

深海潜水器是我国走向深远海的重要装备,国家在“十三五”规划纲要中提出了蛟龙探海工程,这是国家对海洋事业的整体布局和规划。通过几十年的技术取得跨越性发展,研制出了“蛟龙”“潜龙”系列、“海龙”“海马”“海斗”“海燕”等不... 深海潜水器是我国走向深远海的重要装备,国家在“十三五”规划纲要中提出了蛟龙探海工程,这是国家对海洋事业的整体布局和规划。通过几十年的技术取得跨越性发展,研制出了“蛟龙”“潜龙”系列、“海龙”“海马”“海斗”“海燕”等不同类型和深度的深海系列装备,并逐渐向谱系化发展。未来将根据海洋科学研究、海洋资源开发利用、海洋权益维护的需求,研发出更多符合实际要求的深海装备。文章借鉴其他高科技领域,开展潜水器谱系化探索研究,构建谱系化框架。 展开更多

关键词 深海 载人潜水器 无人潜水器

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新型双定子双凸极可变磁通记忆电机设计与性能比较 被引量：2

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作者 王孙清 于朝 +1 位作者 郑恒持 徐纪伟 《微特电机》 2024年第1期6-12,19,共8页

结合双凸极结构、双定子和混合永磁体的特点,提出了三种新型双定子双凸极可变磁通记忆电机(DS-DSVFMM)。通过采用高矫顽力和低矫顽力两组永磁体,实现了电机的高转矩密度和在线调磁功能。为了充分利用电机的内部空间,高矫顽力和低矫顽力... 结合双凸极结构、双定子和混合永磁体的特点,提出了三种新型双定子双凸极可变磁通记忆电机(DS-DSVFMM)。通过采用高矫顽力和低矫顽力两组永磁体,实现了电机的高转矩密度和在线调磁功能。为了充分利用电机的内部空间,高矫顽力和低矫顽力永磁体以及调磁绕组都被放置在内定子中。建立该电机的简化等效磁路模型,并分析其磁通调节原理和特性;对三种不同结构DS-DSVFMM的调磁能力、负载转矩和抗退磁性能进行了研究和比较。对T形DS-DSVFMM进行加工和测试,并通过实验验证了该电机结构及其有限元分析的正确性。 展开更多

关键词 可变磁通电机 记忆电机 双定子 双凸极 永磁电机

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水下耐压环肋圆柱壳强度试验不确定度研究

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作者 高原 陈沙古 +3 位作者 李海涛 谢晓忠 黄如旭 陆波 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第17期56-63,共8页

本文基于测量不确定度评定方法,对水下耐压环肋圆柱壳强度试验结果进行了不确定度研究,建立一套适用于水下耐压结构强度试验的不确定度分析方法,给出环肋圆柱壳典型位置应力在一定置信水平下的置信区间。研究表明,对于精车加工的环肋圆... 本文基于测量不确定度评定方法,对水下耐压环肋圆柱壳强度试验结果进行了不确定度研究,建立一套适用于水下耐压结构强度试验的不确定度分析方法,给出环肋圆柱壳典型位置应力在一定置信水平下的置信区间。研究表明,对于精车加工的环肋圆柱壳模型典型位置的应力,数据测量与杨氏模量引起的不确定度最大,板厚和初挠度引起的不确定度相对较小。本文研究结果对提高水下耐压结构强度试验技术和试验精度具有参考意义。 展开更多

关键词 耐压结构 环肋圆柱壳 强度 不确定度

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全海深环境锂离子电池放电特性分析

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作者 宋德勇 叶聪 +2 位作者 何巍巍 杨申申 王磊 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第14期110-113,共4页

对于应用于全海深环境的锂离子电池,针对在实际使用过程中电池的电压、电流、电芯温度、SOC(荷电状态)等数据,分析其放电特性。通过提取电池组的电池电流和海水温度,针对电芯温度随电池电流和海水温度的变化特点进行分析,同时分析不同... 对于应用于全海深环境的锂离子电池,针对在实际使用过程中电池的电压、电流、电芯温度、SOC(荷电状态)等数据,分析其放电特性。通过提取电池组的电池电流和海水温度,针对电芯温度随电池电流和海水温度的变化特点进行分析,同时分析不同支路的电芯温度特点,并结合不同工况的电池电流特点和海水温度,分析电芯温度在不同阶段的变化情况。此外,分析电池电流对SOC的影响,并对比分析不同情况下SOC随电池电流变化的特点。 展开更多

关键词 全海深 锂离子电池 放电特性

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基于LabVIEW的燃料电池控制程序设计

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作者 于朝 徐纪伟 +1 位作者 李彬彬 张炜 《自动化与仪表》 2024年第2期140-143,共4页

燃料电池作为一种新兴的高效、安全、环保的动力源,逐渐在汽车、船舶等领域得到广泛应用。然而燃料电池结构复杂、所包含元器件多,因此要求燃料电池控制系统能够全面监测运行状态并能够对运行过程进行实时控制。该文针对现有燃料电池样... 燃料电池作为一种新兴的高效、安全、环保的动力源,逐渐在汽车、船舶等领域得到广泛应用。然而燃料电池结构复杂、所包含元器件多,因此要求燃料电池控制系统能够全面监测运行状态并能够对运行过程进行实时控制。该文针对现有燃料电池样机,基于LabVIEW软件搭建燃料电池控制系统,完成上下位机通信程序及软件界面设计。通过仿真调试,所设计的燃料电池控制程序可实现燃料电池的全面状态监测及实时控制,满足燃料电池的控制需要。 展开更多

关键词 燃料电池 控制系统 上位机

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基于PLC的绝缘监视仪控制程序设计 被引量：1

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作者 于朝 王孙清 +2 位作者 郑恒持 张炜 谢仁和 《船电技术》 2024年第10期34-37,共4页

本德尔公司推出的iso685系列绝缘监视仪,可快速精确稳定的实现电力系统绝缘监测及故障定位。本文针对iso685系列绝缘监视仪,设计一种基于PLC的绝缘监视仪控制程序及运行于远程电脑的上位机监控程序,实现绝缘监视仪的远程监测及设备激活... 本德尔公司推出的iso685系列绝缘监视仪,可快速精确稳定的实现电力系统绝缘监测及故障定位。本文针对iso685系列绝缘监视仪,设计一种基于PLC的绝缘监视仪控制程序及运行于远程电脑的上位机监控程序,实现绝缘监视仪的远程监测及设备激活、停用、复位,响应值修改等功能。通过试验调试,基于PLC的控制程序及上位机监控程序能够对绝缘监视仪进行实时监测与控制,满足电力系统绝缘监测及故障定位需要。 展开更多

关键词 绝缘监测 控制程序 PLC

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混合动力船舶双向充电装置高性能控制策略

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作者 王孙清 郑恒持 +3 位作者 于朝 孔昕 张炜 李彬彬 《船电技术》 2024年第5期1-8,共8页

充电装置作为混合动力船舶最重要的组成之一,保证了系统主交流电网与主电池之间的能量转换。因此,研究其控制策略以及充电效率等问题对今后混合动力船舶的发展具有重要的指导意义。基于此,本文首先针对混合动力船舶充电装置的电路拓扑... 充电装置作为混合动力船舶最重要的组成之一,保证了系统主交流电网与主电池之间的能量转换。因此,研究其控制策略以及充电效率等问题对今后混合动力船舶的发展具有重要的指导意义。基于此,本文首先针对混合动力船舶充电装置的电路拓扑进行了分析。其次,重点对系统中不同工作模式的控制策略进行了研究,在充电和馈网模式下,提出了一种基于三相PWM整流器的预测直接功率控制的新型整体控制策略,对传统的控制策略进行了改进,简化充电/馈网模式的控制策略并提高了充放电效率和集成度。最后通过Simulink软件的仿真平台以及样机实验平台,仿真和实验分析验证了所提出控制策略的有效性和准确性。 展开更多

关键词 混合动力船舶 充电装置 充电/馈网模式 预测直接功率控制

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ROV水下电源设计及仿真

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作者 郑恒持 潘琼文 +3 位作者 王孙清 李彬彬 吴海波 张杰 《船电技术》 2024年第10期19-22,26,共5页

ROV水下电源是制约ROV发展的关键部件。本文从水下电源的组成、功能、方案、结构等方面系统介绍了ROV电源的设计过程,选用了中频变压+12脉波不控整流的主拓扑方案,并通过仿真验证了其可行性。结构布局上首次提出了充油耐压电源舱+电源... ROV水下电源是制约ROV发展的关键部件。本文从水下电源的组成、功能、方案、结构等方面系统介绍了ROV电源的设计过程,选用了中频变压+12脉波不控整流的主拓扑方案,并通过仿真验证了其可行性。结构布局上首次提出了充油耐压电源舱+电源控制干舱的形式。本设计方案将为ROV水下电源的发展提供有力的支撑。 展开更多

关键词 水下电源 中频变压器 12脉波不控整流

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基于超级电容的水下平台混合能源系统研究

17

作者 王孙清 郑恒持 +3 位作者 徐纪伟 于朝 李彬彬 孔昕 《船电技术》 2024年第2期42-45,共4页

针对燃料电池发电系统输出特性偏软,动态响应慢以及负载具有随机性、间歇性、波动性等问题,在水下平台混合动力系统中加入了超级电容。采用双向DC/DC变换器作为超级电容充放电主拓扑,设计了基于PI控制器的双闭环控制,实现了母线和超级... 针对燃料电池发电系统输出特性偏软,动态响应慢以及负载具有随机性、间歇性、波动性等问题,在水下平台混合动力系统中加入了超级电容。采用双向DC/DC变换器作为超级电容充放电主拓扑,设计了基于PI控制器的双闭环控制,实现了母线和超级电容之间能量的双向流动。运用PSIM软件对超级电容正常工作放电和充电2种工况进行仿真。仿真结果表明:通过双向DC/DC变换器可在系统重载时将超级电容存储的电能释放出来,在系统轻载、减速或制动等工况下降回馈再生电能存储至超级电容中,整个过程可以使大功率负载安全地接入系统,减小母线电压振荡,提高能量利用率。 展开更多

关键词 水下平台 超级电容 双向DC/DC变换器

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直流变换电源装置电磁兼容性设计

18

作者 于朝 王孙清 +2 位作者 郑恒持 张炜 李彬彬 《船电技术》 2024年第12期65-68,共4页

为了解决直流变换电源装置电磁兼容性问题,按照GJB 151B对直流变换电源装置进行测试。针对不达标项,从干扰源、耦合路径、敏感设备三个方面进行整改,整改后重新进行测试。初次测试时,CE102、RE101、RE102测试不达标,经整改后各项测试满... 为了解决直流变换电源装置电磁兼容性问题,按照GJB 151B对直流变换电源装置进行测试。针对不达标项,从干扰源、耦合路径、敏感设备三个方面进行整改,整改后重新进行测试。初次测试时,CE102、RE101、RE102测试不达标,经整改后各项测试满足GJB 151B指标要求。 展开更多

关键词 直流变换电源装置 电磁兼容

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水下平台中继供电变换技术研究

19

作者 王孙清 郑恒持 +2 位作者 于朝 李彬彬 陈济民 《船电技术》 2024年第4期24-28,共5页

本文研究了水下平台有缆中继供电模式下的电能变换技术,水面平台交流电能经脐带缆传输至水下平台,通过本文提出的二极管不控整流+四路交错Buck拓扑将波动交流电变换为稳定直流电供给负载,大大提升了水下平台的续航能力和作业效率。分析... 本文研究了水下平台有缆中继供电模式下的电能变换技术,水面平台交流电能经脐带缆传输至水下平台,通过本文提出的二极管不控整流+四路交错Buck拓扑将波动交流电变换为稳定直流电供给负载,大大提升了水下平台的续航能力和作业效率。分析了该电路的运行原理,最后搭建了一台功率80 kW的电路仿真模型,并在100%负载、50%负载和25%负载工况下进行了仿真,结果显示在各工况下有能效减少纹波,多路交错并联Buck变换器各功率器件应力小,电感设计简单,热设计良好,在大功率应用场合优势非常明显。 展开更多

关键词 水下平台 中继供电 交错并联

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基于自适应Kriging-重要抽样法的载人潜水器载体框架结构可靠性分析

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作者 冯士超 陈鹏 +2 位作者 万正权 赵勰 李艳青 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期78-86,共9页

为解决载人潜水器载体框架的结构可靠性计算问题,提出了一种改进的自适应Kriging-重要抽样法。该方法首先在较大样本空间内样本点较稀疏的情况下构建代理模型,计算得到和验证设计点,然后以设计点为中心构建最终的代理模型,并采用重要抽... 为解决载人潜水器载体框架的结构可靠性计算问题,提出了一种改进的自适应Kriging-重要抽样法。该方法首先在较大样本空间内样本点较稀疏的情况下构建代理模型,计算得到和验证设计点,然后以设计点为中心构建最终的代理模型,并采用重要抽样法计算结构可靠性。分别用该方法、蒙特卡洛法和重要抽样法计算了算例的失效概率,计算结果表明所提出的方法具有较高的精度和效率。采用该方法对某载人潜水器载体框架进行结构可靠性分析,基于22次的有限元计算结果得到该载体框架的失效概率为5.18×10^(-8),同时灵敏度计算结果能较好地反映载体框架的结构失效特点。该方法有效降低了小概率失效问题求解的计算工作量,可用于复杂结构的可靠性计算分析。 展开更多

关键词 载体框架 自适应Kriging 重要抽样法 可靠性 灵敏度

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