第三代全海深载人潜水器阻力性能及载人舱结构研究

发布时间：2017-11-08 19:08

本文关键词：第三代全海深载人潜水器阻力性能及载人舱结构研究

【摘要】：在世界范围内，以美国、日本为首的发达国家正在向11000m的深渊海底发起挑战。美国“Trieste”号、“Deepsea Challenger”号载人潜水器都已经成功下潜至11000m的海底。美国DOER Marine公司，Triton公司，Hawkes Ocean Technologies公司也正在加紧全海深载人潜水器的研制。据日本《读卖新闻》2014年1月7日报道，日本文部省2013年5月已将“深海12000”载人潜水器列为国家最优先开发的基础技术之一，计划在2023年将载人潜水器“深海12000”投入海试。同时，第二代深海载人潜水器下潜速度慢、海底作业时间短的缺点亟待改善。在此背景下，下潜速度更快的第三代全海深载人潜水器应运而生。论文首先总结了几家技术领先的水下工程公司所提出的第三代全海深载人潜水器的设计概念，在技术概念的层面上描绘了第三代全海深载人潜水器的大致轮廓。本文重点研究的是第三代全海深载人潜水器阻力性能和载人舱结构设计这两个关键技术。关于潜水器阻力性能，本文在李志伟研究分析Deepsea Challenger、Deepflight Challenge的基础上，重点消化、研究了DOER Marine公司正在研制的Deepsearch全海深载人潜水器的阻力性能。建立了Deepsearch潜水器外形的参数化表达形式，并用试验设计、响应面模型、CFD计算等方法得到了潜水器阻力系数和包络线体积与外形参数间的关系，建立了阻力系数和包络线体积的近似计算公式。并用遗传算法对潜水器的外形进行了优化，得到了一系列的优化设计方案。根据对Deepsearch潜水器阻力性能的研究，本文得出了减小最大直径、提高长径比是提高载人潜水器阻力性能最有效方法的结论。要减小潜水器最大直径，就需要减小载人舱的径向尺寸。双球载人舱有径向尺寸小、长径比大的优点，，是理想的全海深载人舱结构形式。本文首先根据潘彬彬等提出的载人球极限强度计算公式结合有限元计算得到了全海深单球载人舱的初步结构设计方案，并讨论了初始几何缺陷幅值对全海深单球载人舱极限强度的影响。在本文所提出的内半径为800mm和650mm的两个全海深单球载人舱结构的基础上，本文又进一步提出了一种全海深双球载人舱的设计方案，并讨论了载人舱连接通道部分相关参数对载人舱极限强度和连接通道高应力区应力水平的影响。本文关于第三代全海深载人潜水器阻力性能和载人舱结构的研究对于我国今后研制、开发第三代全海深载人潜水器有一定的参考价值。
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.941

【参考文献】

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