本文關鍵詞：海底60米多用途鉆機收放機構設計研究　出處：《湖南科技大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：海底60米多用途鉆機是具備海洋礦產資源勘探、海底工程地質調查以及海底多參量原位CPT探測等功能的新型海洋重型技術裝備。收放機構作為海底60米多用途鉆機的配套裝備,在鉆機的下放與回收作業(yè)中發(fā)揮重要的作用,安全可靠的收放機構能大大提高海底鉆機作業(yè)的效率。我國到目前為止還沒有為海底鉆機研制過專門的收放機構,而傳統(tǒng)的依靠A形架和海洋絞車將海洋裝備直接吊放的收放方式已經不能適應屬于重型海底裝備的海底60米多用途鉆機。因此國家863計劃項目“海底60米多用途鉆機系統(tǒng)技術開發(fā)與應用研究”項目中明確規(guī)定了要研發(fā)與海底60米多用途鉆機配套的收放機構的任務。本論文研究即依托此項目展開,設計研究海底60米多用途鉆機的收放機構,使其實現(xiàn)海底60米多用途鉆機在海洋作業(yè)時的安全、快速收放。本文主要研究內容如下:(1)綜述國內外海底重型裝備收放機構的研究現(xiàn)狀,分析和總結當前研究存在的問題,并依此構建滿足收放技術要求的海底鉆機收放機構結構設計的整體方案。以收放機構整體方案為依托確立海底60米多用途鉆機收放機構的組成部分,并根據鉆機作業(yè)環(huán)境和要求確定收放機構對鉆機進行收放的作業(yè)流程。(2)分析鉆機母船在海洋擾動下對收放機構產生的影響,并以此分析結果作為母船外部擾動條件,建立收放機構作業(yè)過程的數(shù)學模型,并進行數(shù)值仿真,得到收放機構運動和受力的理論值。然后根據分析得出的理論值對收放機構的收放液壓缸、托架鉸接處等主要受力零部件進行設計,得到收放機構的初步設計參數(shù)。(3)利用三維建模軟件Solidworks對所設計的收放機構進行三維建模,并導入ADAMS軟件中建立收放機構的虛擬樣機模型。對收放機構虛擬樣機進行仿真,得到收放液壓缸、支撐底座鉸接點等關鍵部件的運動規(guī)律和受力變化曲線,并與前面分析的理論值進行比較,驗證收放機構模型是否正確,并對收放機構虛擬樣機進行分析。在有限元分析軟件ANSYS中對收放機構進行靜力學分析,得到關鍵部件在鉆機收放過程中的最大應力值,從而驗證所設計的收放機構的剛度和強度能否滿足實際要求。(4)將收放機構組裝完畢后,在實驗室進行鉆機收放的試驗和主要受力點的應力應變測試實驗,并將調試完畢的收放機構運至母船甲板上,對其進行鉆機的收放試驗。根據試驗結果確認所設計收放機構能否按照要求完成海底60米鉆機的收放,以及各構件在收放過程中測試點處受到的應力大小是否與有限元分析得到的結果相同。為收放機構在海底60米多用途鉆機進行海試時的收放提供理論和實踐指導。
[Abstract]:Submarine 60m multi-purpose drilling rig is equipped with marine mineral resources exploration. A new type of marine heavy technical equipment with the functions of submarine engineering geology survey and submarine multi-parameter in-situ CPT detection. The retractive mechanism is used as the auxiliary equipment of the submarine 60m multi-purpose drilling rig. It plays an important role in the down-loading and recovery of drilling rig, and the safe and reliable receiving and releasing mechanism can greatly improve the efficiency of the submarine drilling rig. So far, no special mechanism has been developed for the submarine drilling rig in China. However, the traditional way of lifting and releasing marine equipment directly by means of A frame and ocean winch can no longer adapt to the multi-purpose submarine 60m drilling rig which belongs to heavy submarine equipment. Therefore, the national 863 project " The development and application research of submarine 60m multi-purpose drilling rig system has clearly stipulated the task of developing and developing the receiving and releasing mechanism matching with the submarine 60m multi-purpose drilling rig. The research in this paper is based on this project. In order to realize the safety of submarine 60m multi-purpose drilling rig, the retractable mechanism of submarine 60m multi-purpose drilling rig is designed and studied. The main research contents of this paper are as follows: 1) summarize the research status of submarine heavy equipment receiving and releasing mechanism at home and abroad, analyze and summarize the problems existing in the current research. According to this, the overall scheme of the structure design of the submarine drilling rig's receiving and discharging mechanism is constructed, which meets the requirements of the receiving and releasing technology. The integral scheme of the receiving and releasing mechanism is adopted to establish the component of the submarine multi-purpose drilling rig's receiving and releasing mechanism. According to the operating environment and requirements of drilling rig, the operation flow of the receiving and releasing mechanism to the drilling rig is determined. (2) the influence of the mother ship of the rig on the recovery mechanism under the sea disturbance is analyzed. Taking the analysis results as the external disturbance condition of the mother ship, the mathematical model of the operation process of the receiving and releasing mechanism is established, and the numerical simulation is carried out. Then according to the theoretical values obtained from the analysis of the retractive hydraulic cylinder, bracket hinge and other main mechanical parts are designed. The preliminary design parameters of the receiver are obtained. (3) the 3D modeling software Solidworks is used to model the designed receiver. The virtual prototype model of the receiving and releasing mechanism is established by importing the ADAMS software. The virtual prototype of the receiving and releasing mechanism is simulated and the retractable hydraulic cylinder is obtained. The movement law and force change curve of key parts such as supporting base hinge point are compared with the theoretical value of the previous analysis to verify the correctness of the model. In the finite element analysis software ANSYS, the static analysis of the mechanism is carried out, and the maximum stress value of the key components in the recovery and release process of drilling rig is obtained. It is verified that the stiffness and strength of the designed mechanism can meet the actual requirements. (4) after the assembly of the mechanism, the experiment of drilling rig recovery and release and the test of stress and strain at the main force point are carried out in the laboratory. The finished receiving and releasing mechanism is transported to the master ship deck to carry out the drilling rig recovery and discharge test. According to the test results, the designed receiving and releasing mechanism can be completed according to the requirements of the submarine 60m drilling rig. And whether the stress at the test point of each component is the same as the result obtained by finite element analysis. The theoretical and practical index is provided for the recovery and discharge of the recovery and discharge mechanism during the marine test of 60m multi-purpose drill rig on the bottom of the sea. Guide.
【學位授予單位】：湖南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P634.31

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