为了满足对远洋环境进行长时间、大范围监测的实际需求,作为一种新兴海洋环境监测设备的海洋环境监测自行走平台应运而生,该平台是一种无需携带能源即可实现自主航行的新型海洋环境监测平台,其主体结构由水面母船、水下牵引机和柔性连接缆绳三大部分组成。平台通过即时获取海洋中的波浪能、太阳能、风能作为其自行走的动力源,克服了传统海洋监测设备在能源供应上存在的短板性难题。本文以海洋环境监测自行走平台为研究对象,介绍了平台的各部分组成结构及功能。水面母船作为平台的漂浮装置,主要用于搭载各类电控设备以及太阳能、风能发电装置,柔性连接缆绳用于连接水面母船和水下牵引机,水下牵引机则是实现平台自行走功能的主要动力来源,可将波浪能直接转化为平台前进的动能;介绍了平台的传感监控功能和远程通信功能,从原理上对其展开具体的论述;通过研究海面波浪和水质点的运动规律,介绍了海洋环境监测自行走平台的工作环境,重点解析了平台将波浪能转化为动能的运动机理,即不管是平台在随波浪的上升阶段还是回落阶段,水下牵引机都可以把波浪上下起伏的力转化为平台向前推进的驱动力;此外还研究了平台对太阳能、风能、波浪能的综合利用情况,设计提出了平台对多种新能源的具体管控方案。在对海洋环境监测自行走平台组成、结构和功能研究的基础上,提出了平台各部分关键结构的设计要点,利用Soildworks三维制图软件对海洋环境监测自行走平台进行三维模型的建立。通过分析水面母船的浮力和密度等要求,设计出流线型的母船船体;通过研究连接水面母船和水下牵引机的柔性连接缆绳,并对其进行弯曲迟滞特性分析,得到其弯矩与曲率的关系,从而分析出缆绳最易受损点为缆绳与水面母船及水下牵引机的连接点;通过分析水下牵引机的受力状况,得出了水下牵引机的前向推力不可能无限大;此外,还分析了平台在运动过程中的自由度要求,提出了选用刚性十字轴式万向节作为连接水面母船和水下牵引机的连接方案。完成海洋环境监测自行走平台的结构设计,对水面母船和水下牵引机两大关键结构进行水动力仿真分析。基于RANS方程和湍流模型,选择k-ε模式,整体采用非结构网格划分的方法,利用Ansys软件中的Fluent模块对水面母船进行船体界面阻力分析,进一步优化了水面母船的设计结构,并提出了降低母船前进阻力的基本参考方案;对于水下牵引机,重点研究了侧翼板的形状、侧翼板工作的最大摆动角度以及侧翼板安装的最佳分布间距对平台总体推进效率的影响。最后,对平台进行运动仿真,以虚拟实验的方法验证平台各部分结构的大致运动状况,并在实验室完成样机的制作,制定合适的水池试验方案和海试试验方案。通过水池试验研究了平台在不同海况下的前进阻力大小,验证了其在不同海况下的总体推进效率;通过海试试验验证了平台运行的稳定性,同时测定了平台的传感监测功能和远程通信功能;再将试验结果与前面计算机仿真计算的结果加以比对,验证该海洋环境监测自行走平台设计的可行性,掌握不同海况下平台的优化参数和推进性能,为后期同类型海洋环境监测自行走平台的结构设计提供参考建议。