经济论文范文一种水下测量载体的设计分析

　　现代海洋经济包括为开发海洋资源和依赖海洋空间而进行的生产活动，以及直接或间接为开发海洋资源及空间的相关服务性产业活动，这样一些产业活动而形成的经济集合均被视为现代海洋经济范畴。本文是一篇经济论文范文，主要论述了一种水下测量载体的设计分析。
　　【摘要】海洋经济的发展以及其军事战略意义对每个国家十分重要，人们探索海洋的活动也日趋活跃。各类水下传感器、探测仪器、电子设备等纷纷出现，而承载这些仪器设备的水下载体越来越多，如各类水下密封舱、浮降装置、定深装置等。本文阐述了一种简单的水下测量载体的设计原理及设计思路。该装置用于装载实验所需的各种测量设备，通话无线水声控制系统，可使装置自动浮潜，节省了海上作业的人力和物力。

　　【关键词】测量,载体,设计

　　1 水下测量载体的组成及设计原理

　　本载体包括：结构框架、气室、高压气瓶、高压气管构成、电动阀、水声无线自动控制单元、电源、平衡配重、频闪灯、GPS等组成。

　　气室为内空的圆形壳体，有进出气阀门与外部相通。气室通过电动阀与高压气瓶连通。高压气瓶、电动阀及高压气管固定在结构框架上，电动阀连接无线水声控制线。

　　本装置在下沉过程中，排水电磁阀触发，此状态将气室的上部与大气相通，装置依靠自身重力，将气室内部的空气排空，然后关闭排水电磁阀，载体下沉入水下。当需要上浮时，充气电磁阀接收测量设备给出的信号带电(如电流不够，可加一个小电流驱动继电器)，此时，充气电磁阀将高压气瓶与气室连通，将高压气体送入气室，排出气室中的水，减轻载体重量，使正浮力大于重力，从而使载体浮起。

　　2 水下测量载体的设计

　　本装置作为传感器和采集系统的载体可以满足二个基本使用要求，一是布放和回收功能，二是沉浮升降动能。为减轻载体重量，我们本次把载体结构设计为聚氯乙烯即PVC。

　　2.1载体结构及尺寸设计：

　　载体由下平台、中平台、上平台组成。下平台是载体的浮潜舱，设计为一个直径Φ1300mm，高400mm中空的圆柱体，舱容积为0.4m3，其上方有进出气孔，下方有进出水孔。中、上平台为直径Φ920mm，厚度为25mm的园板。各平台之间用8根Φ60mm柱子支撑，形成设备的安装空间。其横向最大尺寸为Φ1350，高为1800mm。载体下部设置了三个直径为Φ400mm的支腿，以提高载体沉入海底的平稳性。为降低重心，增加了载体的稳性，在每个支腿中加入了一定重量的铅柱配重。

　　2.2承载设备的布置

　　按设计要求载体上一般要布放测量设备、搜索设备及警报设备。为保证载体有重心平稳，较重的设备尽量都布置在下平台，较轻的设备放在上、中平台。对电池、GPS等设备要密封起来。

　　2.3水下载体的浮力计算

　　载体的重量、浮力按理论计算如下：(1)重量：载体结构在空气中的重量为300kg(配重可调节)，测量设备重量约60kg，其他设备空气中重量为70kg左右，因此总重量为430 kg。(2)浮力：载体、测量设备、保障设备的总浮力在浮潜舱总浮力为800kg。因此，载体在水中正浮力为270kg。

　　从上可以看出，要想使载体沉入水中，必须加大于270kg的重量。而浮潜舱就是这个作用，当载体放入水中后，浮潜舱慢慢进水直至进满(400kg)，载体逐渐沉入水中。当需要升上时，无线控制开启阀门，高压气体排出浮潜舱水，直至拍空，载体浮起

　　3 载体回收、搜索系统

　　由于海洋面积很广，并且海流流速、流向不定，因此放到海底的载体很可能被海流冲出一段距离(上浮的过程中也可能被海流带走)，这样的话，载体浮起后的搜寻工作是必须要面对的问题。为了更快、更准确地找到载体，我们在载体上设计了无线电信标。这个信标包含了GPS、无线电台、天线等设备。信标升出水面后，电台发射无线电信号，将GPS的数据发送出去，回收船上接收到这个数据，即可确定载体的位置。

　　4 安全设计

　　4.1从电的方面考虑

　　由于载体为无线通讯控制、设备自动充气上浮，因此，如果通讯失败，将会导致装置不能上浮，设备丢失。为了避免这种情况的发生，我们设计了定时上浮机构。此机构完全独立，与无线通讯控制设备分开，如果到达设定的时间，仍然没有指令到达，将会自动动作，将电磁阀上电，使气瓶为气室充气，从而将设备浮出水面。

　　4.2从机械结构方面考虑

　　如果气瓶气体泄漏，或电磁阀被卡死，将导致充气不能进行，上浮失败。为了避免这种情况，我们设计了频闪灯上浮密封舱装置。频闪灯上浮密封舱装置是一套独立的上浮装置，它通过释放机构与载体相连，可通过无线通讯，或定时器控制启动释放机构，指示灯密封舱将与载体本体脱离，并上浮出水面。密封舱下端连一根线缆，此线缆与载体本体相连，找到密封舱后，通过线缆，将载体及设备拉起。密封舱中的频闪灯，由太阳能电池板供电，白天自动熄灭，晚上自动点亮，最少可持续7天。

　　为了保证电磁阀内部的动作正常，在电磁阀与外部连接的高压气管上，设计了两个螺旋装置，以保证把一定的空气封在阀芯内部，使阀芯与海水隔离开。同时，气路的头部，都加装过滤网，以过滤杂质。

　　5 载体的使用

　　测量设备及保障设备按要求都固定好，尤其是密封耐压设备一定要仔细安装，保证有良好的密封性。

　　首先，用尼龙绳穿过载体上平台中间的吊环，实验船上的吊车把载体放到海水中，用小艇或自动脱钩装置把吊绳能解脱载体开始下沉到海底。这时通过水仓进水口及排气阀，使沉浮舱内充满海水。

　　其次，实验完成，载体欲回收时，用遥控信号打开连接气瓶的阀口，开始向水舱充气，载体开始上浮，直到浮上水面。

　　再次，通过GPS及频闪灯，找到载体，用小艇载人驶到载体旁，挂上吊绳用船上的吊车吊起载体放到船甲板上。

　　最后，若沉浮系统失灵，则启动应急搜索系统。用遥控信号把频闪灯下面的释放机构打开，用连接的绳索把载体吊起来。

　　6 使用环境要求

　　本载体的布放和回收作业要求在4级海况下进行。本装置不能布放在海底为较深的淤泥(大于40cm)或流沙严重的海域。宜选择海底较为平坦的海区作为布放点，地形坡度不大于20°。条件允许的情况下进行扫海测底，如条件不允许，则可以用海图提供的数据作为参考。
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