温差能驱动的水下监测平台系统设计与实验研究

摘要

水下监测平台对海洋环境的监测具有重要的作用，与使用电能作为驱动能量的水下监测平台相比，温差能驱动水下监测平台具有工作时间长，工作深度深，噪声小等特点，因此在海洋科研与军事领域都具有广阔的发展前景。 热机是温差能驱动水下监测平台的动力装置。本文详细介绍了热机的工作原理以及使用范围。 本文对垂直升降运动水下监测平台的运动性能进行了分析，并讨论了系统垂直运动的稳定性。根据温差能驱动的工质材料试验结果和监测平台的运动分析，结合微结构剖面测量的试验指标完成了温差能驱动的垂直升降水下监测平台机械系统设计。 控制系统研究包括两部分，一部分是温差能驱动水下监测平台垂直运动控制系统，另一部分是微结构剖面测量控制系统。监测平台垂直运动控制系统设计以低能耗与高可靠性为基本设计指标，同时考虑系统的小型化、简单化，采用集中式控制系统，并采用了中央控制单元协调各个功能模块的结构化设计思想。微结构剖面测量控制系统则以微小信号测量与处理为主要目标。 温差驱动水下监测平台于二零零五年七月在浙江省千岛湖区进行了水下实验。实验结果表明各项设计指标达到设计要求。

目录

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第一章绪论

1.1引言

1.2温差能水下监测平台的发展应用状况

1.3本课题研究的意义及内容

1.3.1研究的意义

1.3.2本论文研究的内容

第二章温差能驱动平台工作机理

2.1海洋温差能

2.2温差能驱动装置的工作机理

2.3本章小结

第三章温差能驱动垂直升降水下监测平台机械设计与分析

3.1整机缩比模型与实验分析

3.2机械结构设计

3.2.1主要参数的确定方法研究

3.2.2水下监测平台建模运动特性分析

3.2.3结构设计

3.2.4 CFD分析

3.3监测平台密封性实验

3.4液压循环系统设计与密封性实验

3.5本章小结

第四章水下监测平台垂直运动控制系统设计

4.1硬件控制系统设计

4.1.1中央处理单元：

4.1.2信号处理单元：

4.1.3数据存储单元

4.1.4执行机构驱动单元

4.1.5 RS232串口通信单元

4.2控制系统软件设计

4.2.1下位机程序设计

4.2.2上位机程序设计

4.3本章小结

第五章温差能驱动水下平台实验检测与结果分析

5.1实验方法与过程

5.1.1实验前准备工作

5.1.2样机布放流程

5.1.3样机实验工作过程

5.2实验数据分析

5.3实验结论

第六章微尺度剖面测量控制系统设计与实验

6.1海洋湍流

6.2剪切流速传感器原理

6.3微尺度剖面测量控制系统设计

6.4控制系统标定实验

6.4.1实验流程

6.4.2湖试结果

6.5本章小结

第七章全文总结与工作展望

7.1全文总结

7.2工作展望

参考文献

作者发表论文和参加科研情况说明

致谢