论文摘要
随着旅游业的发展,水下旅游观光开始成为一个有前景的新领域。为了开发利用湖泊和近海等浅水区域的水资源,本研究提出了一种新型的以压缩空气为动力的微型观光潜艇。本文在对比分析国内外潜艇壳体系统研究的基础上,给出了微型观光潜艇壳体系统的总体方案,并具体设计了壳体系统的结构。壳体系统的研究主要包括以下几个方面：首先,根据功能要求设计了潜艇的外形,以外形为基础设计了外壳和骨架结构。通过理论计算确定了外壳的厚度,然后对外壳结构进行了强度校核。潜艇的骨架结构包括纬向环肋和经向肋骨两部分。对不同参数的骨架和外壳结构进行有限元分析,对比分析结果之后,确定纬向环肋的最佳剖面形状。潜艇的外壳和骨架之间通过螺栓连接起来,分析了不同螺栓间距下螺栓连接处的应力变化情况,确定了螺栓连接时的最佳间距。其次,设计了吊环和支座结构。根据实际起吊工况下的受力设计了吊环结构,并在最大拉力状态下对吊环结构进行了强度校核及以质量最小为目标的拓扑优化,减少了加工过程中的原料消耗。然后又参照深潜器结构设计了微型观光潜艇的支座结构,并对不同参数的支座结构进行了有限元分析,在对比了分析结果之后确定了最优的支座结构。最后,根据设计结果建立了潜艇整体壳体系统模型,并对实际工况下的壳体骨架结构的强度和刚度进行了有限元分析。分析是在考虑了骨架结构对内部仪器设备的支撑后,针对起吊和系固两种工况进行的。目前国内的微型观光潜艇开发方面仍处于起步阶段,因此本文设计的微型观光潜艇壳体系统具有十分重要的意义。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 课题研究背景及意义1.2 观光潜艇研究现状1.2.1 国外观光潜艇研究现状1.2.2 国内观光潜艇研究现状1.3 观光潜艇壳体系统研究现状1.3.1 单壳体结构潜艇研究现状1.3.2 壳体结构潜艇研究现状1.3.3 单、双壳体结构潜艇对比1.4 课题研究内容第2章 壳体系统设计方案2.1 潜艇设计要求2.1.1 潜艇功能要求2.1.2 潜艇技术要求2.1.3 潜艇设计参数2.2 壳体系统方案选择2.2.1 加筋壳体结构2.2.2 立体框架结构2.3 艇型方案优选2.3.1 选用流线型艇体的依据2.3.2 四种艇型设计方案2.3.3 艇型方案选择2.4 艇体壳体系统总体方案2.4.1 潜艇外壳方案2.4.2 潜艇骨架方案2.4.3 潜艇外壳和骨架连接方案2.4.4 潜艇密封方案2.5 本章小结第3章 外壳结构设计3.1 外壳结构设计参数3.2 外壳结构设计计算3.2.1 作用在潜艇外壳上外载荷的量值3.2.2 外壳厚度计算3.3 外壳结构水下受力模拟3.3.1 平行舯体外壳受力模拟3.3.2 艏部和艉部外壳受力模拟3.4 艏部和艉部骨架结构分布3.4.1 艏部骨架结构分布3.4.2 艉部骨架结构分布3.5 本章小结第4章 骨架结构设计4.1 骨架结构设计方案4.1.1 骨架结构设计要求4.1.2 骨架结构设计思路4.2 平行舯体骨架结构设计4.2.1 纬向环肋形式及间距确定4.2.2 纬向环肋剖面面积计算4.2.3 不同剖面形状的纬向环肋对外壳的支撑性分析4.2.4 纬向环肋剖面形状优选4.3 艏部和艉部骨架结构设计4.3.1 艏部骨架结构设计4.3.2 艉部骨架架构设计4.4 螺栓最优间距确定4.5 本章小结第5章 吊环和支座结构设计5.1 吊环结构设计5.1.1 吊环受力分析5.1.2 吊环结构尺寸初步确定5.2 吊环结构强度分析5.2.1 吊环强度分析5.2.2 连接螺栓强度分析5.3 吊环结构拓扑优化5.3.1 拓扑优化法简介5.3.2 吊环结构拓扑优化模型5.3.3 吊环结构拓扑优化结果5.4 优化后吊环结构强度分析5.5 支座结构设计5.5.1 支座结构受力分析5.5.2 不同参数的支座结构有限元分析5.6 本章小结第6章 潜艇整体骨架结构分析6.1 潜艇整体模型6.2 潜艇内部仪器设备布置6.3 潜艇起吊工况下骨架结构有限元分析6.3.1 起吊工况下潜艇艇体边界条件6.3.2 起吊工况下骨架结构有限元模型6.3.3 起吊工况下骨架结构有限元计算结果分析6.4 潜艇系固工况下骨架结构有限元分析6.4.1 系固工况下潜艇艇体边界条件6.4.2 系固工况下骨架结构有限元模型6.4.3 系固工况下骨架结构有限元计算结果分析6.5 本章小结结论参考文献攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果致谢
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