温差能驱动的水下滑翔器热机设计与实验研究

发布时间：2020-06-09 04:41

【摘要】： 水下滑翔器是在无人操作的前提下,携带各种传感器,长期自主式地通过滑翔运动进行各种海洋科学探测。它对海洋环境的监测具有重要的作用。如果将多个水下滑翔器在一定经度和纬度的海域中分别编制成舰队,就可构成全球大部分海域的监测网络,实现从近海到深海大范围长时序地海洋监测,因此它在海洋科研与军事领域都具有广阔的发展前景。 在水下滑翔器的种类之中电驱动水下滑翔器虽然具有相当高的工作可靠性,但是由于它们所采用电池作为驱动能源,因此,其航行时间和范围就必然要受到电池容量的约束。本实验室成功研制出了温差能驱动水下滑翔器的驱动装置-温差热机。 本文对水下滑翔器的系统组成及工作原理作了较详细地阐述,总结了水下滑翔器一般的设计流程,建立了系统动力学模型,分析了影响水下滑翔器航行性能的主要因素,并利用ADINA对换热器的导热状况进行了模拟仿真。对温差热机进行了热力学性能地测试,验证了其工作的可行性。基于本原理,进一步成功开发出了温差水下滑翔器,并对其进行了深水试验。
【图文】：

使它的位置和航向具有一定的可控性。在2001年先后，美国学者分别推出了三种比较典型的电驱动水下滑翔器。它们分别是由Washington大学Eriksen等人研制的Seaglider如图1-1（a）所示，由Scripps海洋研究所Sherman等人研制的Spray如图1-1（b）所示, Webb实验室所研制的Slocum(电动) 如图1-1（c）所示。这些滑翔器的性能参数详见表1-1[15]。（a）Seaglider （b）Spray （c）Slocum(电动)图1-1 三种电动水下滑翔器的实体照片表1-1 三种电动水下滑翔器的性能参数Seaglider壳体 长度：180cm 直径：30cm 质量：52kg 负载：4kg翅膀 翼展：100（16）cm 尾舵：40（7）cm电池 锂电池通讯 Iridium 通讯航行 最大潜深：1000m 最大航速：45cm/s 导航：GPS 最大体积变化：840cc 电机＋多冲程活塞泵续航 速度 U=27cm/s 滑翔 16° 浮力 130gm 巡航范围 4600km 持续时间 200 天造价 一次成本：$70,000 补充能源费用：$13752

动的水下滑翔器结合起来，，去掉电驱动装置，制作了温差驱动的水下滑翔器，并取名为Slocum。Webb实验室推出了利用温差能驱动的水下滑翔器Slocum的样机如图1-2所示，表1-2列出了温差能水下滑翔器Slocum的性能参数[4]。图1-2 温差驱动水下滑翔器的实体照片3
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：P715.5

【引证文献】

相关博士学位论文 前1条

1 王乐萍;基于PEMFC的温差能驱动水下滑翔器能源系统研究[D];天津大学;2012年

相关硕士学位论文 前3条

1 陈晖;温差能水下滑翔机试验系统研究与滑翔机外形设计[D];上海交通大学;2012年

2 揭伟平;PEMFC堆电效率与PEMFC-温差热机电热联供的实验研究[D];天津大学;2007年

3 马彦青;电驱动水下滑翔器机械系统的设计与实验研究[D];天津大学;2007年

本文编号：2704178