随着海洋科学技术的发展,一些先进的海洋下潜系统(如无人缆控机器人ROV、自航深潜器AUV)应运而生,水下声学定位技术可以实现导航、定位、跟踪等工作。超短基线声学定位系统是一种水声定位系统,因其结构简单、探测精度相对较高、操作容易而得到广泛应用。超短基线声学升降装置的主要功能是实现换能器的升降以及在水下不同位置的测量工作。升降装置从下到上由底座、闸阀、修配箱、轴承、竖杆架、换能器组等八部分组成,其中升降装置主轴组件性能影响整个测试装置的测量精度,是整个升降装置的核心部件。超短基线声学升降装置的技术难点有两个:一是升降装置主轴性能对整体装置测量精度的影响,需要通过提升升降装置主轴的物理性能来提升设备的测量精度;二是升降装置主轴在整个升降装置中的质量比重比较大,严重影响装置的成本和安装性能,因此需要通过主轴的优化来减小设备重量,降低设备成本。本文利用ANSYS Workbench中的Fluent流固耦合分析平台,建立有限元分析模型,分析升降装置主轴的动态特性,同时基于多目标优化的分析方法研究升降装置主轴的变形量与主轴材料、内径、航速之间的关系。对比不同内径升降装置主轴对测量精度的影响,优化升降装置主轴的内径、减轻主轴质量、节约成本。海上工作过程中,为了实时了解海水中升降装置主轴的变形情况,提出一种应变-转角测量方法,运用应变仪获得主轴上端应变,并且建立主轴上端应变和末端转角的函数关系,通过应变间接获得主轴的末端转角。该方法能实时了解升降装置主轴的工作状况,可有效评估换能器测量的准确性,对探测工作的展开具有一定的指导作用。通过陆上试验,验证了应变-转角测量方法的可靠性。