深海潜水器观察窗结构设计研究

发布时间：2017-09-01 04:44

  本文关键词：深海潜水器观察窗结构设计研究

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【摘要】：深海潜水器作为探索和开发海洋的运载工具，其关键技术之一是大深度耐压结构的设计研制。目前，深海潜水器的耐压结构材料一般采用传统的金属材料，如钢材、钛合金、高强度铝合金等。随着材料、能源等新技术的发展，潜水器的各项性能指标不断提高，更大的潜深、更轻的总重量、更宽阔的视野以及更短的上浮下潜时间等成为深海潜水器的目标要求。在这些设计要求下，非金属耐压结构明显体现出更大的优势。和传统的金属材料相比，这些非金属结构材料具有更高的比强度和比模量。 本文首先介绍了非金属耐压结构在深海潜水器设计中的应用，然后以潜水器观察窗结构为重点展开相关研究工作。深海潜水器透明耐压结构包括潜水器的观察窗/球、水下照明灯的灯罩以及水下视像设备的镜片等。本文以不同结构形式的观察窗结构为研究对象，分析了典型观察窗结构的物理模型，导出了各个模型的设计参数与模型内部应力之间的微分方程。通过简化边界条件，导出简化后的观察窗结构内部应力分布公式，并进行有限元分析，将有限元结果与理论结果进行对比，讨论了两种分析结果的差别。 本文还分析了不同设计参数对于典型观察窗结构内部应力、应变以及变形量的影响趋势，对比了两种典型观察窗结构在相同设计标准下的优劣。最后对某型球扇形透明耐压结构观察窗进行试验研究，，结合有限元计算分析，对比了试验和有限元计算结果的差异。本文的研究成果对于非金属耐压结构的设计，特别是观察窗结构的设计，具有一定的参考价值。
【关键词】：深海潜水器 观察窗 应力分析 非金属材料 耐压结构
【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
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-28
• 1.1 研究背景与意义9
• 1.2 深海潜水器的应用介绍9-12
• 1.3 潜水器观察窗研究现状12-26
• 1.3.1 国外研究情况12-22
• 1.3.2 国内研究情况22-26
• 1.4 论文工作思路和主要内容26-28
• 第二章 非金属耐压结构28-36
• 2.1 耐压结构设计常用的非金属材料28-29
• 2.2 先进复合材料耐压结构29-30
• 2.3 陶瓷材料耐压结构30-32
• 2.4 透明耐压结构32-35
• 2.4.1 玻璃32-34
• 2.4.2 有机玻璃34-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 观察窗的理论分析36-54
• 3.1 观察窗的类型36-38
• 3.1.1 平圆形观察窗36
• 3.1.2 锥台形观察窗36-37
• 3.1.3 球扇形观察窗37-38
• 3.2 典型观察窗的理论分析38-53
• 3.2.1 典型的锥台形观察窗38-44
• 3.2.2 典型的球扇形观察窗44-53
• 3.3 本章小结53-54
• 第四章 设计参数对观察窗的影响54-70
• 4.1 不同设计参数对于锥台形观察窗的影响54-60
• 4.1.1 不同厚度的影响55-57
• 4.1.2 不同锥度角的影响57-59
• 4.1.3 不同摩擦系数的影响59-60
• 4.2 不同设计参数对于球扇形观察窗的影响60-68
• 4.2.1 不同厚度的影响61-63
• 4.2.2 不同锥度角的影响63-66
• 4.2.3 不同摩擦系数的影响66-68
• 4.3 锥台形和球扇形观察窗的比较68-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第五章 典型球扇形观察窗的试验研究70-85
• 5.1 观察窗试验模型70-71
• 5.1.1 观察窗的材料特性70
• 5.1.2 模型设计过程70-71
• 5.2 试验目的71
• 5.3 试验过程71-73
• 5.4 试验现象与结果73-79
• 5.5 试验结果与有限元结果的分析对比79-84
• 5.6 本章小结84-85
• 第六章 总结与展望85-88
• 6.1 结论85-86
• 6.2 研究展望86-88
• 致谢88-89
• 参考文献89-93
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 田常录;胡勇;刘道启;崔维成;;深海耐压结构观察窗蠕变变形分析[J];船舶力学;2010年05期

2 刘道启;胡勇;田常录;崔维成;;深海耐压结构观察窗应力分析[J];船舶力学;2010年Z1期

3 路学成;任莹;;先进结构陶瓷材料的研究进展[J];佛山陶瓷;2009年01期

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8 岳坤;田常录;;一种新型深海耐压观察窗的应力分析与优化[J];江南大学学报(自然科学版);2011年01期

9 岳坤;田常录;;不同倾角深潜器观察窗应力分析计算方法与比较[J];江南大学学报(自然科学版);2011年05期

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本文编号：769997