發(fā)布時間：2017-11-12 19:17

  本文關(guān)鍵詞：帶壓差控制功能的大通徑吹除閥設(shè)計(jì)及其關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：應(yīng)急上浮是潛艇安全的重要保障,為了提高潛艇在危急情況下的自救能力,研制了一種帶壓差控制功能的大通徑吹除閥。與傳統(tǒng)人工控制的應(yīng)急吹除技術(shù)相比,采用吹除閥進(jìn)行應(yīng)急吹除的方式不僅具有吹除效率高、可靠性高、易于實(shí)現(xiàn)自動控制等優(yōu)點(diǎn),而且在吹除過程中能夠有效控制舷外海水與主壓載水艙內(nèi)的海水壓力差在一定范圍內(nèi),有效防止主壓載水艙被吹破而使?jié)撏щU情加重。由于吹除閥主要用于國防工業(yè)領(lǐng)域,國內(nèi)外對吹除閥的研究基本沒有報道,在我國的研究工作也尚處于起步階段。本文對吹除閥進(jìn)行了探索性的研究,取得了一定的研究成果,吹除閥的成功研制對提高我國潛艇的安全性能具有重要意義。本文主要研究的內(nèi)容如下：1.綜述了關(guān)于潛艇應(yīng)急吹除技術(shù)的研究狀況,介紹了一種采用吹除閥進(jìn)行應(yīng)急吹除的工作方式,研制了一種帶壓差控制功能的大通徑吹除閥,并對其工作原理、工作流程做了詳細(xì)的分析,最后對其技術(shù)指標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹。2.分析了吹除閥的兩級節(jié)流特性,考慮到主閥閥芯節(jié)流孔孔徑在理論上較難預(yù)先精確計(jì)算,在主閥芯上設(shè)計(jì)了可更換的節(jié)流螺栓來調(diào)節(jié)節(jié)流孔的孔徑。主閥閥芯設(shè)計(jì)成階梯狀并在主閥芯與閥座接觸面間設(shè)制了限位面,能夠使密封圈幾乎不承受氣壓和氣流作用,并能防止密封圈被過度壓縮而失效,有效提高密封圈的壽命。3.介紹了副閥的兩種工作方式,并在副閥閥口的密封問題上設(shè)計(jì)了錐閥硬密封與密封圈軟密封兩種結(jié)構(gòu),通過對比分析了兩種密封方式的優(yōu)缺點(diǎn),最后選用了采用密封圈軟密封的方式。4.分析了控制閥的工作原理�？紤]到夾布橡膠膜片具有變形阻力小,承壓能力較大的特點(diǎn),選用了夾布橡膠膜片,并在膜片兩端面上分別設(shè)置了壓板,提高了膜片的承載能力�？刂崎y閥桿采用了格萊圈密封,并適當(dāng)增加了膜片直徑,有效提高了控制閥的靈敏度。5.對吹除閥主閥閥芯的啟閉特性、主閥芯上腔充放氣時間與排氣量等性能參數(shù)進(jìn)行了分析計(jì)算。并對吹除閥閥體強(qiáng)度進(jìn)行了計(jì)算校核,計(jì)算結(jié)果表明閥體強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。最后采用了有限元分析軟件ANSYS對吹除閥的閥體強(qiáng)度進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明閥體應(yīng)力分布較為均勻,最大應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的屈服極限,閥體安全性能良好。6.根據(jù)吹除閥的物理模型搭建了其AMESim仿真模型,并模擬實(shí)際工況對其動態(tài)特性進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研究。得出以下結(jié)論：吹除閥的工作性能平穩(wěn),響應(yīng)靈敏,壓差控制精度高；氣源壓力、舷外海水壓力、壓載水艙容積對吹除閥壓差控制性能沒有影響,但提高氣源壓力,降低舷外海水壓力,減小壓載水艙容積能夠有效提高吹除效率；改變主閥閥芯節(jié)流孔孔徑與控制閥彈簧預(yù)壓縮量,可以調(diào)節(jié)吹除閥壓差控制范圍。7.搭建了吹除閥的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),對吹除閥的安全性能、高壓密封、功能特性進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究,并對實(shí)驗(yàn)過程中暴露出的問題進(jìn)行了分析與整改,得出以下結(jié)論：吹除閥強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求,安全性能良好；吹除閥在關(guān)閉狀態(tài)下主閥和副閥的密封性能良好,密封方式可行、可靠；副閥開啟壓力隨高壓氣瓶的壓力升高而增加,控制閥動作僅隨主壓載水艙與艙外海水壓力差而變化,與高壓氣瓶的壓力無直接關(guān)聯(lián)；改變主閥閥芯節(jié)流孔孔徑與控制閥彈簧預(yù)壓縮量,可以調(diào)節(jié)吹除閥壓差控制范圍,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與AMESim仿真結(jié)果基本一致。最后,對吹除閥的研制工作進(jìn)行了總結(jié),并對研制過程中存在的不足和后續(xù)工作進(jìn)行了展望。
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH134;U674.76

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