海底观测网络科学仪器插座模块机械结构的设计和研究

发布时间：2016-06-27 06:03

  本文关键词：海底观测网络科学仪器插座模块机械结构的设计和研究，由笔耕文化传播整理发布。

《浙江大学》 2013年

海底观测网络科学仪器插座模块机械结构的设计和研究

乐业清  

【摘要】：海底观测网络作为海洋研究的重要载体,建设与实施海底观测系统至关重要。我们迫切的需要在大洋中布放更多的观测仪器来支撑海底观测网络的发展和延伸,科学仪器插座模块(Scientific Instrument Interface Module,以下简称SIIM)作为连接多个观测仪器和海底接驳盒的关键部件,是整个网络的建设中必不可少的环节,本文从其机械结构的设计和研究出发,成功的解决了相关技术难题。 本文首先介绍了海底观测网络建设的背景和意义,对SIIM的基本构成和关键技术进行了定义；在系统研究国内外海底观测网络建设现状的基础上,详细的阐述了国外SIIM的研究现状和发展趋势,在SIIM机械结构总体设计研究中,对总体的功能进行了分析,制定了详细的设计方案。 针对SIIM机械结构中的机电封装技术,本文完成了耐压设计、密封设计和稳定性校核,并对整个装备进行了有限元仿真分析和高压舱实验验证,实验结果表明,该设计成功的解决了机电封装问题。针对SIIM腔体内部散热问题,本文先是有针对性的对腔体内部的电子元器件进行了腔体的分隔处理,来减少热量的扩散对耐热性较低电子元器件的影响；针对发热量较大的电源模块,采用了单端面散热和贴腔体内壁散热相结合使用的方式；在贴腔体内壁散热的设计中,采用了偏心轮机构实现装配时的上下调节和装配之后的贴壁操作,有效的改进了腔体内部的热力学状态,提高了整个系统的稳定性。在后期进行了水池实验、湖试和海试进行验证,系统运行稳定,设计可行。 通过本文的研究,为SIIM的研究与开发提出了一整套行之有效的机械结构设计方案,取得了良好的工程应用效果,并为深海机电装备的封装技术和散热技术积累了一定的理论方法和实际工程应用经验。

【关键词】：
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH766
【目录】：

致谢4-5

摘要5-6

Abstract6-10

第1章 绪论10-24

1.1 研究背景及意义10-13

1.1.1 研究背景10-12

1.1.2 研究意义12-13

1.2 SIIM的基本功能和关键技术13-15

1.3 课题相关技术研究现状15-20

1.3.1 国外研究现状15-18

1.3.2 国内研究现状18-20

1.4 研究目标和研究内容20-23

1.4.1 研究目标20-21

1.4.2 研究内容21-23

1.5 本章小结23-24

第2章 SIIM机械结构总体设计研究方案24-28

2.1 SIIM机械结构总体功能分析24-25

2.2 SIIM机械结构设计整体方案25-27

2.3 本章小结27-28

第3章 SIIM机械结构设计原理研究28-38

3.1 SIIM机械强度设计理论研究及设计计算28-33

3.1.1 腔体壁的应力分析与强度校核的理论研究与计算28-31

3.1.2 腔体端盖的厚度设计的理论研究与计算31-32

3.1.3 基于有限元的腔体结构研究理论和方法32-33

3.2 SIIM热设计理论33-37

3.2.1 散热理论概述34-35

3.2.2 基于有限元的散热设计理论和方法35-37

3.3 本章小结37-38

第4章 SIIM机电封装技术的设计与研究38-54

4.1 SIIM机械结构的设计与计算38-43

4.1.1 腔体的设计与计算38-41

4.1.2 腔体材料的选择41-42

4.1.3 端盖的设计与计算42-43

4.2 腔体密封技术的设计与研究43-48

4.2.1 密封圈的特点与作用机理43-44

4.2.2 密封圈的材料性能与选择44-45

4.2.3 腔体与端盖之间密封的选择与设计45

4.2.4 端盖与接插件之间密封的选择与设计45-47

4.2.5 实际操作过程中的密封技术47-48

4.3 SIIM机电封装技术的稳定性研究48-53

4.3.1 外压圆形腔体的稳定性研究与计算48-49

4.3.2 基于ANSYS仿真技术的稳定性校核49-50

4.3.3 腔体密封高压舱实验试验验证50-53

4.4 本章小结53-54

第5章 SIIM的散热设计与研究54-67

5.1 SIIM电源转换模块的热力学分析54-56

5.2 电源转换模块散热方式的设计和实现56-62

5.2.1 散热方式的选择56-58

5.2.2 散热方案的设计58-62

5.3 电源转换模块散热方案的仿真分析62-64

5.4 电源转换模块散热方案的实验验证64-66

5.5 本章小结66-67

第6章 SIIM系统水池实验及海试67-72

6.1 SIIM系统水池实验验证67-69

6.2 SIIM系统海试验证69-71

6.3 本章小结71-72

第7章 总结与展望72-74

7.1 总结72-73

7.2 展望73-74

参考文献74-78

作者筒历及在学期间所取得的科研成果78

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  本文关键词：海底观测网络科学仪器插座模块机械结构的设计和研究，，由笔耕文化传播整理发布。

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