海洋剖面探測浮標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計研究.pdf

1、21世紀(jì)是人類對海洋進(jìn)行開發(fā)和利用的新世紀(jì)。我國有18000多千米的大陸岸線。根據(jù)我國已批準(zhǔn)的《聯(lián)合國海洋法公約》，我國擁有近300萬平方千米可能管轄的海域，相當(dāng)于我國陸地面積的三分之一。這塊藍(lán)色的國土將是海洋礦產(chǎn)、化學(xué)、能源、生物、空間資源開發(fā)利用的戰(zhàn)場。近幾十年，改革開放給沿海地區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來迅速發(fā)展，從港口建設(shè)到海岸帶開發(fā)，從海濱灘涂利用到海洋油氣開發(fā)，無不利用浮標(biāo)(包括潛標(biāo))等監(jiān)測設(shè)備測量的環(huán)境資料作為工程設(shè)計的科學(xué)依據(jù)。國內(nèi)

2、海洋界進(jìn)口了相當(dāng)一批小型浮標(biāo)和測流等設(shè)備投入了幾十個沿海工程開發(fā)點(diǎn)的服務(wù)工作。因此大力發(fā)展我國自身的用于海洋資源開發(fā)和海洋經(jīng)濟(jì)建設(shè)的浮標(biāo)系統(tǒng)是跨入海洋世紀(jì)的當(dāng)務(wù)之急。
　　 在第二章本設(shè)計提出了一種新的浮標(biāo)上浮和下沉的結(jié)構(gòu)方法，通過液壓缸推動浮標(biāo)內(nèi)外殼相互重合和分離而達(dá)到改變浮標(biāo)體積的目的，最終達(dá)到改變浮標(biāo)的浮力。并且在當(dāng)浮力不夠或者浮標(biāo)需要潛入2000米海底以下進(jìn)行作業(yè)時，浮標(biāo)底部裝有輔助皮囊，提供浮標(biāo)維持足夠的浮力。

3、　　 第三章對液壓缸的推力進(jìn)行了計算校核，計算得出有足夠的推力克服海底水壓和浮標(biāo)內(nèi)腔真空負(fù)壓而推動內(nèi)外殼運(yùn)動。然后用力學(xué)分析的方法對浮標(biāo)上浮過程中的運(yùn)動方程進(jìn)行了推導(dǎo)，得到了其速度公式并計算出浮標(biāo)上浮所需的最小體積。通過牛頓運(yùn)動定理，推導(dǎo)出浮標(biāo)從靜止開始上浮直到勻速運(yùn)動這段過程內(nèi)的瞬時加速度以及速度關(guān)系式。
　　 在第四章首先用有限元分析軟件APDL，對浮標(biāo)殼體進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，采用選代的方法得到了浮標(biāo)外殼的最優(yōu)尺寸，獲得了較

4、為理想的尺寸數(shù)據(jù)，為后面的理論仿真分析奠定了基礎(chǔ)。其次，理論計算了浮標(biāo)外殼的應(yīng)變、應(yīng)力，通過simulation靜力學(xué)仿真分析得出外殼的應(yīng)力應(yīng)變及變形情況，對比得出兩者數(shù)據(jù)非常接近，精確度在95.5％。然后理論計算出浮標(biāo)外殼和頂蓋、內(nèi)殼和底蓋之間連接用的螺栓直徑，校核了螺栓所需的預(yù)緊力是否合適和與螺栓連接的法蘭的工作能力，得出結(jié)果預(yù)緊力合適且法蘭工作能力足夠。最后用CosmosMotion對浮標(biāo)運(yùn)動過程進(jìn)行運(yùn)動學(xué)仿真，在0.04秒的時候

5、浮標(biāo)外殼的平移力矩達(dá)到最大，x軸，z軸的接觸力都達(dá)到瞬時最大值，y軸在0.08秒的時候才達(dá)到最大，并根據(jù)算出的液壓缸推力，得出在運(yùn)動的初始時刻，液壓缸有足夠的推力克服靜摩擦力使浮標(biāo)殼體相互分離。
　　 世界三分之二是海洋，人們對海洋的探知從來沒有停止過，剖面探測浮標(biāo)的應(yīng)用使人們對海洋的認(rèn)識達(dá)到了新的高度。在軍事領(lǐng)域，剖面探測的作用也越來越廣，這應(yīng)該引起我們的重視，適時開展該項技術(shù)的研究、開發(fā)和利用，以滿足未來海洋戰(zhàn)略的需要。為了