文档介绍：江苏科技大学硕士学位论文微型潜艇气动推进系统的设计与仿真姓名:韩冰申请学位级别:硕士专业:机械设计及理论指导教师:李滨城2011-06-05江苏科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:年月日江苏科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于: (1)保密□,在年解密后适用本授权书。(2)不保密□。学位论文作者签名: 指导教师签名: 年月日年月日第1章绪论1 研究意义与目的潜艇是我们研究和探索海洋等未知水下世界以及建立海上军事力量的重要载体。随着现代技术和社会经济的发展以及国防建设的需要,一种特殊的潜艇——微型潜艇(以下简称“微潜”)在众多领域得到了广泛的应用。微型潜艇通常是指其长度在几米至30米,排水量几吨至300余吨,能在水上及水下潜航的船舶。它特别适用于水中航程较短、航速不高及近海、浅水、近岸、曲折航道、大陆架、岛屿等环境中使用[1]。微潜由于其目标小、噪音低、隐蔽性好、造价低、运输方便、可大批量生产等特点,其应用非常广泛,一般可分为民用和军用两类。民用的微潜可用于水下旅游、测量、勘探、取样、钻探、摄影、检修、考古、电缆铺设维修、救生等方面。它在军事上也有着广泛而极其重要的应用:侦察、布雷、突击、偷袭、救生、输送蛙人等,两次世界大战乃至后来的数次战役均证明了微型潜艇在军事方面的重要价值。在近期韩朝两国间频发的军事冲突中,微潜也扮演着极其重要的角色。微潜在一些极端的水下环境中发挥的作用甚至是无可替代的。目前世界上有数十个国家拥有军用微型潜艇,总数超过300艘。在海洋经济蓬勃发展、我国建立强大海军的大背景下,微潜的研制不仅具有重要的经济价值,更是国防建设必不可少的重要内容。不同用途的微潜因用途不同而具有各种不同的工作系统。但推进系统以及供氧系统是必须具备的两个极其重要的系统。目前,无论在国内还是国外,微型潜艇的推进系统主要采取电力推进或柴—电推进方式,也有少量采用液压马达推进以及AIP(不依赖空气推进)方式的微潜。目前,还没有采用气动马达推进方式的微潜以及相关报道或论文。柴—电潜艇的推进系统一般主要由柴油机、发电机、蓄电池、电动机等组成。其在水上航行时一般采用柴油机直接拖动或采用柴油机—发电机—蓄电池—电动机驱动方式。而其在水下大多采用蓄电池—电动机驱动方式。柴—电驱动方式所存在的问题有很多。例如:蓄电池体积大、价格昂贵、寿命短、充电时间长,仅此一设备即占潜艇总排水量的15%~20%,占用了本来空间就狭小的微型潜艇的有效空间,降低了其承载能力。一般的蓄电池工作时会释放出一些具有污染性或危险性的气体,比如:氢气、氯气、锑化氢、砷化氢、硫酸蒸汽等,必须附加其他设备抽取并将其排出艇外[2]。并且蓄电池的寿命短,报废后又是一种难处理的污染源,需进行二次防治处理。这些缺陷也正是电力推进微潜所面临的棘手问题。采用液压马达推进方式往往也需要蓄电池、电动机等其他动力装置的辅助,故其同柴—电推进一样面临着蓄电池等的众多问题。还有少量采用FC/AIP(燃料电池AIP江苏科技大学工学硕士学位论文2 装置)推进方式的微潜。虽然FC/AIP系统具有效率高、散热少、振动噪声小、排放清洁的优点,但存在氢燃料危险性大、对燃料纯度要求高、系统寿命短、造价高以及金属氢化物储氢器笨重且价格昂贵、补给难度大、后期使用成本较高等较为棘手的问题[2]。总体来说,燃料电池的最大缺点就是价格昂贵,严重束缚了其在民用潜艇尤其是商业运营潜艇上的应用。并且燃料电池技术在潜艇上的应用仍然处在试验研究和极少量应用阶段,技术使用相对还不够成熟。潜艇的供氧系统主要用于绝对保障全体艇员生存时所需要的氧气以及提供适宜的气压、湿度等。目前一般潜艇中常用的供氧方法,如:液氧罐供氧、过(超)氧化物供氧、氧烛供氧、电解水法等,都各自存在不少不良因素,各种改进方法的研究方兴未艾[3]。而对于航程较短的微型潜艇,往往采用氧气瓶供氧,该种供氧方式经济可靠、操作简单、使用方便,供氧过程基本不消耗艇上电源,氧气纯度高且对舱室不产生二次污染[4]。但对于空间相对狭