本文關(guān)鍵詞：全海深載人潛水器甲板吊放系統(tǒng)總體設(shè)計與關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：奧秘?zé)o窮的深海,蘊(yùn)藏著豐富的海底資源,引起了人類探索海洋、認(rèn)識海洋的興趣,也激起了世界各國競相勘探、開發(fā)深海資源的欲望�？碧缴詈ＹY源更需要以高科技手段作為支撐,而深淵潛水器是海洋科學(xué)技術(shù)最具有前景的前沿和至高點之一,代表著我國海洋科學(xué)技術(shù)水平和我國綜合國力。至我國7000米級深海深潛器“蛟龍”號為我國科技帶來巨大貢獻(xiàn)后,我國開始把目光轉(zhuǎn)向了11000級全海深載人潛水器的研制中。全海深載人潛水器的吊放和回收是海上操作一項非常重要的工程,它的吊放回收性能將直接影響到海上作業(yè)的安全性、可靠性以及作業(yè)的效率。由于潛水器及與其相連的配套裝置——中繼器將隨母船做頻率、幅值等均不一的周期性升沉運動,母船升沉運動會通過鎧裝纜或鋼纜傳遞到中繼器和潛水器等水下設(shè)備,回收過程中,海浪運動對中繼器和深潛器的直接影響,在操縱HOV進(jìn)入中繼器過程中十分困難,給深潛器與中繼器的對接帶來了極大的困難。如果運動幅度過大,對中繼器的操控難度會加大,甚至導(dǎo)致中繼器或其他設(shè)備無法正常工作。高波浪條件下,頻率不一的升沉運動將會使中繼器與深潛器發(fā)生巨烈碰撞,造成深潛器的破壞,嚴(yán)重時將影響載人艙類的人身安全。另外,潛水器與母船均以不同頻率、不同幅值等隨波浪做升沉運動,導(dǎo)致兩者運動方向或速度不一致而出現(xiàn)纜繩張力時而拉緊時而松弛現(xiàn)象,張力過度不均會導(dǎo)致纜繩破壞甚至斷裂等居多不良后果。因此,根據(jù)不同下潛深度對甲板吊放系統(tǒng)的要求不一樣,全海深吊放特定海況下的性能要求,為適用于11000米級載人潛水器的吊放回收,研制一套在特定海況條件下具有足夠強(qiáng)度,具有升沉補(bǔ)償功能,能解決系統(tǒng)緩沖自動對接、帶纜張力保護(hù)等問題的吊放系統(tǒng)是十分必要乃至至關(guān)重要的。本文以上海海洋大學(xué)深淵科學(xué)技術(shù)研究中心正在研制的11000米全海深帶纜式載人潛水器(hov)為研究對象,采用理論分析、參數(shù)計算和計算機(jī)仿真相結(jié)合的方法,對吊放系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計和關(guān)鍵技術(shù)研究。首先,論文簡要闡述了海洋科學(xué)和海洋裝備的重要性,這體現(xiàn)出我國對全海深載人潛水器研究的重視,從而牽引出潛水器配套作業(yè)設(shè)備——甲板吊放系統(tǒng)的必要性。同時分析了國內(nèi)外甲板吊放系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及國內(nèi)外吊放系統(tǒng)的技術(shù)上的研究。其次,根據(jù)11000mhov的作業(yè)要求、hov的結(jié)構(gòu)特征、海況特征以及吊放使用的其他參數(shù),提出了吊放系統(tǒng)門型架部分的性能指標(biāo),進(jìn)行強(qiáng)度、剛度及承載能力等的參數(shù)計算,并對其進(jìn)行了校核。接著使用三維模型軟件畫出門形架的幾何模型,并用有限元軟件進(jìn)行分析;選定門型架的驅(qū)動油缸,并對帶纜的動力輸送裝置的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計。研究表明,吊放系統(tǒng)的重要部件和機(jī)構(gòu)都滿足性能指標(biāo),而且止蕩機(jī)構(gòu)的設(shè)計解決了緩沖對接保護(hù)這一項關(guān)鍵技術(shù)問題。最后,針對在不規(guī)則的海浪中,母船隨海浪做升沉運動的環(huán)境下,潛水器會出現(xiàn)六個自由度的不規(guī)則性運動,纜繩時而松弛時而張緊這一現(xiàn)象,考慮到纜繩出現(xiàn)斷裂,或與船體發(fā)生碰觸,危及到人員的安全的后果,提出了被動升沉補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計的必要性并確立方案,對母船及深潛器的升沉運動建立數(shù)學(xué)動力學(xué)模型,設(shè)計計算升沉補(bǔ)償系統(tǒng)參數(shù),并用AMEsim軟件建立液壓控制模型以致進(jìn)行仿真,使用MATLAB仿真的方法,進(jìn)而分析補(bǔ)償器的補(bǔ)償性能。研究結(jié)果表明,被動升沉補(bǔ)償系統(tǒng)滿足使用要求,并解決了升沉補(bǔ)償技術(shù)和帶纜恒張力保護(hù)技術(shù)這兩項關(guān)鍵技術(shù)問題。
【關(guān)鍵詞】：全海深 載人潛水器 吊放系統(tǒng) 關(guān)鍵技術(shù) 升沉補(bǔ)償系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：上海海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U674.941
【目錄】：

• 摘要3-6
• Abstract6-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 課題的研究背景及意義13-15
• 1.1.1 研究背景概述13-14
• 1.1.2 吊放系統(tǒng)研究意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外甲板吊放回收系統(tǒng)研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 吊放系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 吊放系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)17-18
• 1.3 本文研究內(nèi)容18-20
• 第二章 全海深HOV甲板吊放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計20-45
• 2.1 方案確立20-22
• 2.2 門架受力分析和計算22-25
• 2.2.1 門架組成22
• 2.2.2 門架受力分析22-24
• 2.2.3 變幅缸受力24
• 2.2.4 折疊桿的軸向力24
• 2.2.5 變幅桿的軸向力24-25
• 2.3 門架桿件穩(wěn)性校核25-26
• 2.3.1 折疊桿穩(wěn)性校核25
• 2.3.2 變幅桿穩(wěn)性校核25-26
• 2.4 門架鉸座計算26-28
• 2.4.1 變幅桿鉸銷軸26-27
• 2.4.2 變幅缸鉸銷軸27
• 2.4.3 變幅桿鉸座焊縫27-28
• 2.4.4 變幅缸鉸座焊縫28
• 2.5 門架整體三維建模校核計算28-35
• 2.5.1 載荷分解28-29
• 2.5.2 載荷計算29-30
• 2.5.3 幾何模型30-31
• 2.5.4 有限元模型31
• 2.5.5 邊界條件31-32
• 2.5.6 載荷施加32-33
• 2.5.7 應(yīng)力及變形33-35
• 2.6 止蕩掛鉤機(jī)構(gòu)校核計算35-43
• 2.6.1 止蕩掛鉤機(jī)構(gòu)組成35-37
• 2.6.2 主支架校核計算37-40
• 2.6.3 鎧裝纜定滑輪校核計算40
• 2.6.4 鎧裝纜定滑輪銷軸校核計算40-41
• 2.6.5 彈簧柱校核計算41
• 2.6.6 掛鉤校核計算41-42
• 2.6.7 掛鉤安裝用銷軸校核計算42
• 2.6.8 中繼站掛鉤用長銷軸校核計算42-43
• 2.6.9 止蕩彈簧設(shè)計43
• 2.7 油缸選型43
• 2.8 本章小結(jié)43-45
• 第三章 液壓驅(qū)動動力參數(shù)計算45-50
• 3.1 概述45
• 3.2 主要技術(shù)參數(shù)45
• 3.3 鎧裝纜絞車液壓驅(qū)動動力參數(shù)確定45-47
• 3.3.1 鎧裝纜絞車轉(zhuǎn)速和扭矩46
• 3.3.2 液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速和扭矩46
• 3.3.3 額定工況下的馬達(dá)工作壓差和所需流量46-47
• 3.3.4 在額定工況下泵站電機(jī)功率P47
• 3.4 鋼纜絞車液壓驅(qū)動動力參數(shù)47-49
• 3.4.1 鋼纜纜絞車轉(zhuǎn)速和扭矩47-48
• 3.4.2 額定工況下的馬達(dá)工作壓差和所需流量48
• 3.4.3 在額定工況下泵站電機(jī)功率P48-49
• 3.5 液壓站驅(qū)動動力參數(shù)49
• 3.6 本章小結(jié)49-50
• 第四章 升沉補(bǔ)償系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計50-60
• 4.1 引言50
• 4.2 升沉補(bǔ)償系統(tǒng)總體設(shè)計50-52
• 4.2.1 系統(tǒng)的組成及工作原理50-51
• 4.2.2 補(bǔ)償系統(tǒng)油缸的尺寸設(shè)計51-52
• 4.3 母船升沉運動的數(shù)值模型52-53
• 4.4 深潛器水面動力學(xué)分析53-55
• 4.5 被動升沉補(bǔ)償系統(tǒng)的仿真模型55-57
• 4.6 被動深沉補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償性能分析57-58
• 4.7 本章小結(jié)58-60
• 第五章 論文總結(jié)與展望60-62
• 5.1 論文總結(jié)60
• 5.2 研究展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文64-65
• 致謝65

【相似文獻(xiàn)】

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