全海深载人深渊器关键技术及应用研究

成果基本信息
关键词：	全海深载人深渊器;多学科设计优化;安全评估技术
成果类别：		技术成熟度：
体现形式（基础理论类）：		体现形式（应用技术类）：	无
成果登记号：	9312018J1334	资源采集日期：	2019-03-15

研究情况
单位名称：	上海海洋大学	技术水平：
评价证书号：		评价单位：
评价日期：		评价证书号：

转化情况
转让范围：		推广形式：	无
已转让企业数（个）：	0

联系方式
联系人（平台）：	孵化基地	联系人（平台）电话：	0771-3394012
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成果简介
1、首次提出了基于多学科优化设计方法的全海深载人深渊器总体设计技术，突破了传统船舶与海洋工程结构物串行设计的理念，形成新颖高效的潜水器工程设计理论和方法，完成了具有作业型全海深载人潜水器概念方案、全海深无人潜水器和3台全海深着陆器设计。　　（1）首次建立了基于多学科设计优化方法的全海深载人深渊器设计技术体系，针对潜水器设计特点，根据总体功能和性能需求，建立载人深渊器多学科优化模型，充分考虑各子模块的学科特点进行输入输出优化协调，从顶层设计角度达到整体系统平衡最优，克服了传统设计方法难以获得系统最优方案的问题。　　（2）针对传统多学科优化算法的适用性问题，提出了基于可靠度的多学科设计优化算法、两级集成系统协同优化多学科设计优化方法、基于变复杂度模型的协同优化算法等优化算法，改进了现有多学科设计优化方法的不足，特别是针对全海深潜水器等海洋工程结构物的设计问题进行了针对性的改进。出版专著1部，发表论文X篇。　　2、国际上首次提出采用超高强度马氏体镍钢应用于三人作业型万米级载人深渊器载人舱，建立了载人舱设计方法、技术体系和制造工艺要求，载人舱工作深度11000米，内部直径2.1米，综合性能指标世界领先。　　（1）国际上首次提出将超高强度马氏体镍钢应用于万米级载人深渊器载人舱。　　（2）首次建立了三人作业型万米级载人舱设计方法、分析方法和制造工艺要求；考虑到从实际使用状态来说，全海深潜水器已经没有超深超压状态存在，为了在保障安全性的前提下，尽可能降低载人舱重量，从而降低整个潜器重量，提出了适用于全海深载人舱的强度校核标准，即满足“承受外压的耐压壳体的极限承载能力至少应为最大工作压力的1.4倍”和“计及局部应力集中的耐压壳体任一点处的最大峰值应力应不超过材料屈服强度”，为潜水器整体设计创造了有利条件。　　（3）传统上载人舱观察窗玻璃设计主要依据美国ASME规范，当水深超过7000米时，ASME规范所适用的试验数据也十分有限。通过理论分析、数值仿真和试验研究等手段探索了温度对有机玻璃拉伸强度、弹性模量、延伸率、硬度、冲击强度及泊松比的影响以及锥角对观察窗剪切强度和应力分布的影响，丰富完善了ASME规范，并首次研发了针对三人全海深载人舱的主观察窗和辅观察窗，主观察窗内径221mm，辅观察窗内径140mm，突破了美国ASME规范对全海深观察窗有机玻璃设计标准，大幅降低了玻璃总体厚度和重量，经过压力测试，验证了设计分析结果。　　（4）首次对适用于全海深载人舱的国产超高强度钢的制造工艺及载人舱的制造技术进行了研究，完成了2个缩尺载人舱模型制作，并进行了压力测试，试验结果与理论计算结果吻合性好，验证了国产材料性能及结构制造工艺的可行性，为载人球舱的设计和建造提供了依据。　　3、首次建立了全海深马氏体镍钢载人舱的安全评估体系，从材料疲劳特性、载荷历程处理方法、蠕变特性的计算模型、大厚度球壳裂纹特性、球壳随裂纹扩展的剩余强度衰减规律以及球壳剩余强度的影响参数统计特性分析及可靠度评估方法等六个方面开展了理论研究和试验验证，为将高强度马氏体镍钢应用于全海深载人舱设计以及形成设计标准规范奠定了理论和实验基础。　　4、提出了一套创新的快速无动力下潜上浮方式，大幅度增加了全海深载人深渊器水下可作业时间。　　5、国际上首次提出深渊科学技术流动实验室概念。目前，深渊科学与技术流动实验室一期已建成。在马里亚纳海沟、玛索海沟、新不列颠海沟取得了丰富深渊样品成果，推动了深渊科学的发展。

成果名称：	全海深载人深渊器关键技术及应用研究	关键词：	全海深载人深渊器;多学科设计优化;安全评估技术
成果类别：		一级分类名称：	装备制造
二级分类名称：	运输装备制造	三级分类名称：	水路运输装备
研究起止时间：	2014.10 至2016.09	成果体现形式（应用技术类）：	无
成果属性：		成果体现形式（基础理论类）：
技术成熟度：		技术水平：
研究形式：		学科分类1：
单位名称：	上海海洋大学	学科分类2：
中图分类号1：		所属高新技术类别：
中图分类号2：		课题来源：
应用行业：		课题立项名称：
国家科技计划子类别：		课题立项编号：	14DZ1205500
经费实际投入额（万元）：	1000.00	评价单位：
评价形式：	无	应用状态：	无
评价日期：		转让范围：
评价证书号：		推荐单位：	上海市教育委员会
推广形式：	无	成果登记号：	9312018J1334
成果简介：	1、首次提出了基于多学科优化设计方法的全海深载人深渊器总体设计技术，突破了传统船舶与海洋工程结构物串行设计的理念，形成新颖高效的潜水器工程设计理论和方法，完成了具有作业型全海深载人潜水器概念方案、全海深无人潜水器和3台全海深着陆器设计。　　（1）首次建立了基于多学科设计优化方法的全海深载人深渊器设计技术体系，针对潜水器设计特点，根据总体功能和性能需求，建立载人深渊器多学科优化模型，充分考虑各子模块的学科特点进行输入输出优化协调，从顶层设计角度达到整体系统平衡最优，克服了传统设计方法难以获得系统最优方案的问题。　　（2）针对传统多学科优化算法的适用性问题，提出了基于可靠度的多学科设计优化算法、两级集成系统协同优化多学科设计优化方法、基于变复杂度模型的协同优化算法等优化算法，改进了现有多学科设计优化方法的不足，特别是针对全海深潜水器等海洋工程结构物的设计问题进行了针对性的改进。出版专著1部，发表论文X篇。　　2、国际上首次提出采用超高强度马氏体镍钢应用于三人作业型万米级载人深渊器载人舱，建立了载人舱设计方法、技术体系和制造工艺要求，载人舱工作深度11000米，内部直径2.1米，综合性能指标世界领先。　　（1）国际上首次提出将超高强度马氏体镍钢应用于万米级载人深渊器载人舱。　　（2）首次建立了三人作业型万米级载人舱设计方法、分析方法和制造工艺要求；考虑到从实际使用状态来说，全海深潜水器已经没有超深超压状态存在，为了在保障安全性的前提下，尽可能降低载人舱重量，从而降低整个潜器重量，提出了适用于全海深载人舱的强度校核标准，即满足“承受外压的耐压壳体的极限承载能力至少应为最大工作压力的1.4倍”和“计及局部应力集中的耐压壳体任一点处的最大峰值应力应不超过材料屈服强度”，为潜水器整体设计创造了有利条件。　　（3）传统上载人舱观察窗玻璃设计主要依据美国ASME规范，当水深超过7000米时，ASME规范所适用的试验数据也十分有限。通过理论分析、数值仿真和试验研究等手段探索了温度对有机玻璃拉伸强度、弹性模量、延伸率、硬度、冲击强度及泊松比的影响以及锥角对观察窗剪切强度和应力分布的影响，丰富完善了ASME规范，并首次研发了针对三人全海深载人舱的主观察窗和辅观察窗，主观察窗内径221mm，辅观察窗内径140mm，突破了美国ASME规范对全海深观察窗有机玻璃设计标准，大幅降低了玻璃总体厚度和重量，经过压力测试，验证了设计分析结果。　　（4）首次对适用于全海深载人舱的国产超高强度钢的制造工艺及载人舱的制造技术进行了研究，完成了2个缩尺载人舱模型制作，并进行了压力测试，试验结果与理论计算结果吻合性好，验证了国产材料性能及结构制造工艺的可行性，为载人球舱的设计和建造提供了依据。　　3、首次建立了全海深马氏体镍钢载人舱的安全评估体系，从材料疲劳特性、载荷历程处理方法、蠕变特性的计算模型、大厚度球壳裂纹特性、球壳随裂纹扩展的剩余强度衰减规律以及球壳剩余强度的影响参数统计特性分析及可靠度评估方法等六个方面开展了理论研究和试验验证，为将高强度马氏体镍钢应用于全海深载人舱设计以及形成设计标准规范奠定了理论和实验基础。　　4、提出了一套创新的快速无动力下潜上浮方式，大幅度增加了全海深载人深渊器水下可作业时间。　　5、国际上首次提出深渊科学技术流动实验室概念。目前，深渊科学与技术流动实验室一期已建成。在马里亚纳海沟、玛索海沟、新不列颠海沟取得了丰富深渊样品成果，推动了深渊科学的发展。
联系人：	周婷婷	成果登记日期：	2018-12-14
联系人email：	ttzhou@shou.edu.cn	单位代码：	93100203
邮政编码222：	200090	联系人电话：	021-61900066
单位传真：	021-65687210;61900063	单位通讯地址：	上海市浦东新区沪城环路999号
单位所在省市：		单位电话：	021-61900296;65710296;65710231
转让收入（万元）：	0	单位属性：
合作完成单位：		已转让企业数（个）：	0
成果发布年份：	2018	知识产权形式：
成果完成人：	崔维成;潘彬彬;姜哲;郭威;胡勇;王彪;罗高生;王芳;杜青海;罗瑞龙;杨青松;张锦飞;张舜;郭健;李长安	资源采集日期：	2019-03-15

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