水下滑翔机浮力驱动系统的可靠性研究

发布时间：2017-10-12 03:12

  本文关键词：水下滑翔机浮力驱动系统的可靠性研究

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【摘要】：水下滑翔机是最近十几年发展起来的一种新型水下无人潜器,它依靠自身浮力的变化提供驱动力,具有耗能低、隐蔽性好和长距离航行等优点,主要用于海洋环境参数的测量,同时具有重要的军事应用价值。水下滑翔机的浮力驱动系统在滑翔机下潜与上浮过程中占据核心地位,其运行是否安全可靠直接影响到滑翔机作业的安全及其工程化应用。本文结合国内外研究现状,设计开发了适用于课题组的水下滑翔机浮力驱动系统,并进行了系统的性能校核。针对所设计的浮力驱动系统进行可靠性设计与分析、典型故障诊断及搜索策略的确定、可靠性的系统仿真和生存分析。最后结合课题组的研究基础,进行了单元独立试验和整体性能测试,验证了浮力驱动系统的可靠性及其工作稳定性。本文的主要研究成果为:本文设计了水下滑翔机的浮力驱动系统。通过对国内外现有浮力驱动系统分析,并结合课题组的任务要求,设计了符合要求且性能更优异的结构形式。结合水下滑翔机的工作模式,确定了浮力驱动系统的工作原理图。浮力驱动系统的性能校核。针对设计的浮力驱动系统进行压力损失校核、温升校核,以及水下滑翔机水面通信姿态能力校核,并运用simhydraulics建立排油回路的仿真模型,进行系统动态性能的仿真。浮力驱动系统的可靠性分析及故障搜索。建立浮力驱动系统的可靠性框图,计算系统可靠度并进行仿真,得到系统的可靠性曲线,计算了系统的平均无故障时间。建立“浮力驱动系统无法正常排油”的故障树模型,确定模型的决策矩阵并规范化处理,通过判断矩阵和加权向量得到规范化搜索决策矩阵,然后采用逼近于理想解的排序方法(TOPSIS)对其求解,找出与理想解距离最近且离负理想解最远的值,作为该事件故障搜索的最优方案。浮力驱动系统的生存分析。首先将浮力驱动系统的原始故障数据进行处理,得到其生存数据;然后利用Kaplan-Meier估计方程求解生存函数,计算出方差和标准差,并求取平均存活时间;最后运用SPSS软件,作出浮力驱动系统的生存曲线、累积危险率曲线和危险率函数曲线,直观的显示出系统的生存能力分布情况。
【关键词】：水下滑翔机 浮力驱动系统 可靠性 生存分析 故障搜索
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.941
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-12
• 字母注释表12-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 引言13
• 1.2 水下滑翔机发展现状13-17
• 1.3 水下潜器浮力驱动系统现状17-19
• 1.4 水下滑翔机可靠性研究现状19-20
• 1.5 论文的研究意义和主要内容20-22
• 1.5.1 论文的研究意义20
• 1.5.2 论文研究的主要内容20-22
• 第二章 水下滑翔机浮力驱动系统的方案设计与性能校核22-40
• 2.1 引言22
• 2.2 水下滑翔机浮力驱动系统的设计要求22-23
• 2.2.1 水下滑翔机浮力驱动系统工作要求22
• 2.2.2 水下滑翔机浮力驱动系统的工况分析和工作方式的确定22-23
• 2.3 水下滑翔机浮力驱动系统主要技术参数的确定23-25
• 2.4 水下滑翔机浮力驱动系统工作原理图的拟定25-26
• 2.5 水下滑翔机浮力驱动系统的仿真26-30
• 2.6 水下滑翔机浮力驱动系统的性能验算30-39
• 2.6.1 排油速度的验算30
• 2.6.2 浮力驱动系统压力损失验算30-35
• 2.6.3 系统温升验算35-36
• 2.6.4 水下滑翔机姿态角验算36-39
• 2.7 本章小结39-40
• 第三章 水下滑翔机浮力驱动系统的可靠性分析40-59
• 3.1 引言40
• 3.2 水下滑翔机浮力驱动系统的可靠性分析40-45
• 3.2.1 常规可靠性介绍40-41
• 3.2.2 水下滑翔机浮力驱动系统的可靠度计算41-45
• 3.3 水下滑翔机浮力驱动系统的故障搜索45-50
• 3.3.1 故障和故障树分析45-46
• 3.3.2 水下滑翔机浮力驱动系统的故障分析46-47
• 3.3.3 水下滑翔机浮力驱动系统的故障搜索47-50
• 3.4 水下滑翔机浮力驱动系统的生存分析50-57
• 3.4.1 生存分析法介绍50-52
• 3.4.2 水下滑翔机浮力驱动系统的生存能力分析52-57
• 3.5 本章小结57-59
• 第四章 水下滑翔机浮力驱动系统试验分析59-76
• 4.1 引言59
• 4.2 单元测试59-67
• 4.2.1 单向阀的性能测试59
• 4.2.2 电磁阀的性能测试59-61
• 4.2.3 外皮囊的性能测试61-63
• 4.2.4 柱塞泵密封罩的性能测试63-65
• 4.2.5 低温对泵系统的影响65-66
• 4.2.6 泵系统的效率的测试66-67
• 4.3 浮力驱动系统整体测试67-74
• 4.3.1 系统安装及测试67-71
• 4.3.2 数据处理及结果分析71-74
• 4.4 水下滑翔机的整体测试74-75
• 4.5 本章小结75-76
• 第五章 结论与展望76-78
• 5.1 全文结论76-77
• 5.2 工作展望77-78
• 参考文献78-82
• 发表论文和参加科研情况说明82-83
• 致谢83-84

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本文编号：1016315