空投波浪测量浮标设计与研究

发布时间：2021-04-30 02:18

　　随着海洋资源的不断开发,对海洋环境的监测显得尤为关键,海浪是海洋环境观测的核心目标之一。近年来,各式各样的海浪观测手段和技术被研发应用,其中,波浪测量浮标具有观测直接、测量准确、全天候等特点,在各种海浪观测方法中占据主要地位。传统的波浪测量浮标存在体积较大、运输投放过程复杂等缺点,需要借助船舶将浮标运送至目标海域,在运输投放过程中需要耗费较多的人力,如果遇到恶劣的海况或研究海洋极端环境,将大大增加工作人员作业的危险性。因此,为了改变浮标运输投放的方式,减少科研人员出海的频率,降低海上作业的风险,探索设计一种新型波浪测量浮标。本文的研究以波浪浮标的外形与功能为对象,设计一种可以被无人机搭载的无降落伞空投波浪测量浮标。通过对不同形状浮标在海浪激励下的理论建模分析,建立不同形状和尺寸条件下浮标横摇的计算模型,确定浮标圆柱体外形和尺度。同时,设计浮标的测波电路,主要为数据收集和传输功能,设计浮标主体结构和减速板结构,通过对减速板不同开合状态下空气阻力系数的计算分析,模拟浮标下落过程的运动状态,并计算浮标关键结构的强度和入水速度。另外,采用频域衰减积分算法,提出空投波浪测量浮标的波浪测量算法。在... 

【文章来源】：国家海洋技术中心天津市

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 前言
    1.1 研究背景与意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 海浪监测的研究与发展
        1.2.2 MEMS加速度传感器的研究与发展
    1.3 研究内容
    1.4 论文的基本结构
第二章 空投波浪测量浮标总体设计
    2.1 空投波浪测量浮标内部设备与系统
        2.1.1 工作环境简介
        2.1.2 工作方式与设备选取
        2.1.3 浮标测波系统设计
    2.2 浮标设计要求
    2.3 浮标主体外形及尺度确定
        2.3.1 浮标外形的确定
        2.3.2 浮标橫摇运动理论
        2.3.3 圆柱体浮标与球体浮标橫摇性能分析
        2.3.4 多圆柱体测波浮标橫摇性能分析
    2.4 浮标结构设计
        2.4.1 浮标总布置设计
        2.4.2 浮标重心、浮心计算
    2.5 本章小结
第三章 空投波浪测量浮标的安全性分析
    3.1 浮标减速板设计
        3.1.1 减速板板面设计
        3.1.2 减速板展开机构设计
    3.2 浮标降落过程分析
        3.2.1 减速板空气阻力系数计算
        3.2.2 浮标降落运动分析
    3.3 浮标降落安全性分析
        3.3.1 浮标失效原因分析
        3.3.2 强度校核与结构优化
    3.4 本章总结
第四章 波浪测量算法研究
    4.1 波浪测量算法概述
        4.1.1 波浪测量算法的研究现状
        4.1.2 波浪测量算法的步骤
    4.2 竖直方向加速度计算算法
    4.3 加速度积分算法
        4.3.1 频域衰减积分
        4.3.2 时域积分
    4.4 后处理算法
        4.4.1 三次多项式曲线拟合
        4.4.2 三次曲线插值
        4.4.3 低通滤波
    4.5 本章总结
第五章 试验研究
    5.1 多功能水槽模拟试验
        5.1.1 试验布局和方法
        5.1.2 试验结果
        5.1.3 分析与结论
    5.2 海上试验
        5.2.1 试验方法
        5.2.2 试验结果与分析
    5.3 本章总结
第六章 结论
    6.1 结论
    6.2 创新点
第七章 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3168644