海洋微结构湍流垂直剖面仪设计与试验

针对海洋微结构湍流垂直剖面仪测量系统的设计,建立了系统运动坐标系与动力学模型,分析了系统稳态运动特性,推导了剖面仪物理参数计算公式．设计完成海洋微结构湍流垂直剖面仪实验样机,指出样机进行测量工作时应保持的运动角度与运动速度．海试实验结果表明了系统方法的可行性和正确性．     

浮标的双油囊浮力调节装置密封试验方法研究

对剖面漂流浮标作了简要说明,并对目前常用的浮力调节装置结构形式优缺点进行了分析,介绍了双油囊结构形式的浮力调节装置,对其结构进行了说明,并阐述了对其耐压密封试验的方法。     

基于白光干涉的MEMS三维表面形貌测量

利用白光干涉垂直扫描原理,设计了测量微机电系统(MEMS)表面形貌特征的垂直扫描白光干涉系统.该系统由垂直扫描位移工作台驱动被测件,通过检测被测件表面的干涉条纹变化得到表面形貌.垂直扫描位移工作台利用压电陶瓷驱动柔性铰链结构进行纳米驱动,光栅传感器监控整个垂直扫描过程,对压电陶瓷的非线性误差进行实时补偿.垂直扫描位移工作台的性能分析表明:分辨率达到1 nm,定位精度小于10 nm.同时采用图像分析技术对光学仪器测量台阶出现的噪声进行了消噪处理,试验结果表明垂直扫描白光干涉系统能够实现MEMS三维表面形貌的高精度测量.     

基于Sobol’法的Petrel-Ⅱ水下滑翔机能耗参数灵敏度分析

水下滑翔机作为一种新型水下航行器,可通过浮力驱动实现多剖面连续运动.由于其强大的续航能力和较高的隐蔽性,被广泛应用于海洋调查和军事探测等领域.商业化水下滑翔机大多由自身携带的电池提供能源,由于电量限制,需开发更低功耗的水下滑翔机.本文基于动力学和流体力学理论,结合水下滑翔机工作流程和单元试验数据,建立了Petrel-Ⅱ水下滑翔机的单剖面能耗模型,海试数据表明,模型计算误差仅为实际能耗的1.3%,.采用Sobol’全局灵敏度分析方法得到了航行参数和设计参数对水下滑翔机能耗的1阶灵敏度和总灵敏度.结果表明,滑翔机下潜深度h、俯仰角度θ和航行速度V对单剖面能耗影响有着重要影响,其1阶灵敏度系数分别为0.388,8、0.227,2和0.138,0,总灵敏度系数分别为0.478,0、0.301,2和0.247,2.滑翔机纵向力系数Cx和横截面积S的灵敏度处于中间水平,其1阶灵敏度系数分别为0.044,0和0.034,5,总灵敏度系数分别为0.081,8和0.066,5.浮力驱动点位置lb、滑翔机总重G和垂向力系数Cy的1阶灵敏度系数和总灵敏系数均接近零,其值的波动对水下滑翔机单剖面能耗几乎不产生影响.     

基于SIEMENS SINAMICS S120的驱动器试验装置研究与应用

近年来,以SIEMENS SINAMICS S120(以下简称"S120")驱动系统为核心的海洋电驱动修井机正在快速发展,为更好开展海洋电驱动修井机S120驱动系统的全生命周期维护工作,保障海上油田稳定生产,S120驱动系统的技术研究和技术人才培养已迫在眉睫。研制出一套S120驱动器试验装置,该装置采用模块化集成设计,将书本型S120变频器、工业平板电脑、变频电机等集成设计安装在试验台内,模拟海上电驱动修井机S120驱动系统,在人员技术培训和S120驱动系统技术研究方面提供了很大的帮助。     

基于浮力驱动系统的低功耗升沉运动控制策略

针对地转海洋学实时阵列(ARGO)浮标的无动力升沉运动,提出了一种新型ARGO浮标混合浮力驱动技术(HBAT),介绍了其组成及工作原理;在分析ARGO浮标及HBAT特性的基础上,建立了ARGO浮标的数学模型.以降低下潜功耗、提升动态特性为目标,对多种浮力驱动控制器的动态特性及功耗进行了对比分析;同时,以上浮功耗最低为目标,对不同最大工作压差下的上浮运动中的功耗进行了分析.结果表明:在下潜运动中,模糊PID(比例-积分-微分)控制器在负载扰动下具有较好的动态特性与功耗特性,能够适应海洋复杂多变的环境,提升ARGO浮标工作性能;而在上浮运动过程中,当齿轮泵的最大工作压差为9.2 MPa时,浮力驱动系统的功耗最低,约为2.023 W·h.     

基于声信号海温垂直结构反演试验

目前利用声回波记录反演海洋温度垂直结构的方法中大多以声阻抗剖面作为反演对象,不便于实现声速和密度分离.针对此问题,提出了一种新的反演思路.在优化海温垂直结构参数化表达的基础上,利用遗传算法进行参数寻优,建立了海温垂直结构反演模型,以海温垂直剖面实测数据检验了模型的准确性.结果表明:反演模型能够直接得到温盐垂直结构反演结...     

小型船舶综合全电力推进实验平台的研制

介绍了小型船舶综合电力推进实验平台的机械和电气设计方案及相应的系统控制模型.平台主要由推进、模拟负载和测量三个子系统组成.推进系统主要由变频驱动装置、操作监控台、推进电机构成;模拟负载系统由交流电动机、四象限变频驱动装置、监控系统及负载模型软件组成;测量系统由转速传感器、转矩传感器以及PLC组成.     

地球引力能的研究与开发

利用地球引力在游子上产生的重力对悬臂式引力能采集装置作功,再利用浮力使游子在液体中上浮到原有高度,让游子在周而复始地下降作功-浮力复位-下降作功的运动过程中对外输出能量,驱动发电机发电,从而获得一种新的能源。     

海洋电磁测量单点系泊潜标系统平衡姿态分析

针对海洋电磁测量单点系泊潜标系统，以预定海域的实际海洋水文资料为背景，采用集中质量法建立了潜标系统模型，并对潜标系统的平衡姿态及缆索的拉力分布进行了仿真分析。结果表明：潜标测量系统各测量节点间保持了良好的线性相关性，线性相关系数保持在0.995以上；配重缓冲缆结构能够实现良好的防浪缓冲效果。现场海试数据分析表明，浮标静浮力为600 N,缓冲缆长为150 m,按40 m长1 N/m的方式配重的潜标系统，在表层海流速度为0.5 m/s的情况下，可以形成缓冲深度达21 m的U形缓冲带，与仿真分析的结果基本吻合。     

新型浮式浮力摆波浪能装置运动特性试验研究

针对目前已有的坐底式浮力摆波浪能发电装置,设计开发了一种新型的浮式浮力摆波浪能发电装置,将摆板其铰接于一个浮式基础上.对这种新型装置进行模型试验研究其运动特性.采用1∶4缩尺比制作摆板和浮式基础的试验模型,通过测量摆板和浮式基础模型在不同波浪和不同吃水下的运动响应,研究了摆板的固有运动特性以及不同环境参数对浮式浮力摆波浪能发电装置运动特性的影响规律,评估了此种新型浮式浮力摆波浪能发电装置的发电作业能力.结果表明:摆板的摆幅明显受到波浪周期的影响,浮式基础的运动幅值较小,稳定性较好,上部摆板在不同潮位下均可以正常发电,证明了浮式浮力摆波浪能发电装置是一种可行的方案.     

松辽盆地滨北地区地层水密度对水动力的影响

地层水动力条件是影响松辽盆地滨北地区油气成藏的重要因素。地层水驱动力包括重力驱动、应力驱动和浮力驱动,前人针对浮力驱动的研究较少。一般都是从构造形态、地层压力、地层渗滤条件、地层水化学特征入手,研究向心流和离心流的分布。通过矿化度参数计算了地层水密度,研究了盆地边缘到坳陷中心地层水密度的变化引起变密度流体之间的浮力效应,用驱动力影响系数(DFR)分析重力驱动与浮力驱动的相对强度。研究表明油层产状、渗入水水头和流体密度等因素相互影响形成局部地区浮力效应显著地带,对整体流体运移方向产生影响。     

水气浮力发电技术及其应用

介绍了一项新型电站能源装备技术——水气浮力发电技术,是利用压缩空气、管道天然气等压力气体做动力驱动水气浮轮机发电的新技术,与分布式能源技术结合形成环保无污染的节能、蓄能发电模式。本文详细地描述了水气浮力发电机的工作原理和特点;通过水气浮力发电机应用工程组成管道天然气或压缩空气蓄能一水气浮力发电联供系统的先进性分析,说明水气浮力发电技术产品竞争力及开发应用前景。     

太阳能追日系统控制装置的研究

为了研究一种结构简单、成本低廉且跟踪精度高的太阳能跟踪方法,设计了一种用于太阳能集热装置的自动二维旋转台,该平台采用了一种新型的双轴跟踪实验系统,实现太阳光照射方向的实时跟踪。系统以8051单片机为核心,采用二维PSD传感器的方法,构建根据太阳光线与太阳能电池板夹角变化追踪太阳位置的光电传感跟踪模式,间接的随时随地的测量入射光线与固定平面法线的夹角,通过A/D转换器后接入转化至单片机,再通过单片机来控制两台步进电机驱动双轴跟踪装置以便调整固定支架的位置,直到固定平面与太阳光垂直,使旋转台上固定接受太阳光部件的表面始终与太阳光垂直,因而能大大提高其太阳能的利用效率。     

基于Simulink与ADAMS联合仿真的飞艇重心调节装置设计

针对无人飞艇在垂直起降和悬停时因无法消除重力与浮力产生的力矩而导致姿态失控的问题,文章设计、仿真并验证了一种重心调节装置。设计时,采用Matlab Simulink软件建立了控制系统模型,并与ADAMS动力学分析软件进行联合仿真;运用SolidWorks软件进行了几何模型的设计与有限元分析。实物方案验证的结果表明,该飞艇重心调节装置能够在飞艇垂直起降与悬停时起到很强的姿态调节作用。     

一个球体在水中移动做功问题的辨析

给出一个均匀质球体在水中垂直移动做功问题的完整解法.指出,在解决均匀球体在水中垂直移动做功问题时,计算浮力函数是关键所在.而浮力函数的计算,首先要建立在对浮力做功的正确认知与理解之上.只有对球体在水中移动时所受到的浮力做出正确的分析,才能在计算浮力函数时选择恰当的积分限,从而得出正确的结果.     

垂直拉紧装置在带式输送机中的结构优化

垂直拉紧装置是带式输送机系统正常生产运行中不可或缺的部分。拉紧装置的作用就是保证带式输送机有足够的张力,以防止带式输送机在驱动滚筒上打滑或在托辊间产生过大的挠度。在塞内加尔钛铁矿项目中,根据实际空间情况又中和了用户的需求对垂直拉紧装置进行结构优化。即实现了相同的使用功能,又可极大地满足了用户要求。     

浮力材料及其应用概述

随着全球化的扩展与全球海洋问题的频发,我国加速实施海洋强国战略,对深海的探索和开发明显加快。浮力材料是高性能水下装备的关键材料之一,可以为装备提供足够的浮力,实现更高的载荷和悬浮定位、航行,其性能直接关系到水下装备的可靠性和安全性。本文综述了浮力材料的研究背景和研究现状,概述了浮力材料制备方法,简述了国内浮力材料的企业分布情况,介绍了代表性企业在浮力材料方向的成果及未来发展方向。     

浮力驱动式水下航行器螺旋线运动控制与仿真

建立了浮力驱动式水下航行器的运动仿真模型,用MATLAB开发了仿真软件,对浮力驱动式水下航行器的运动进行了仿真研究.仿真算例表明,所建立的仿真模型是正确的,开发的软件具有较强的仿真功能;浮力驱动式航行器螺旋线运动模式的探索与实现,扩大了浮力驱动式水下航行器的应用范围,不仅可作远航程用途使用,而且可作定区域用途使用.     

柔性水下悬停机器人的液气相变驱动及制造

为解决传统水下机器人功耗大、噪声大、机电特征易被探测的缺点,受河鲀应激防御时体型变化的启发,设计并制造了一种基于液气相变驱动的柔性水下悬停机器人(简称悬停机器人)。机器人基体由柔性硅橡胶材料制成,内部预设一腔体,腔体内封装低沸点驱动液体(3MTM NovecTM7000,沸点35℃),通过加热驱动液体使其发生液气相变,作用在内腔壁面上的饱和蒸气压使悬停机器人的体积发生变化从而改变悬停机器人的浮力;通过控制驱动温度实现悬停机器人的上浮下潜运动与定深悬停。实验表明:悬停机器人在自封装15mL驱动液体时的驱动温度范围为50～100℃,最大可提供约为自重1.95倍的浮力;在驱动温度为53℃时,可实现定深悬停;在驱动温度范围内,浮力测量值误差小于5%。基于液气相变驱动的柔性水下悬停机器人回避了传统的机电驱动传动,自带工质,尺寸小质量轻,适合水下复杂环境作业;工作功耗小,驱动过程无噪声。