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小型水下载人运载器搭载对接装置设计及性能分析
| 论文题名： | 小型水下载人运载器搭载对接装置设计及性能分析 |
| 关键词： | 水下载人运载器;搭载装置;对接装置;结构设计;驱动力矩;抗冲击性 |
| 摘要： | 随着全球新的海洋事务、海洋威胁和一批新的海权国家的出现，传统的海洋秩序正在发生变化。各国为了应对日益多元化的海洋安全威胁，在海洋装备上的投入越来越大，其中一个引人注目的现象就是蛙人运载装备的重新崛起。水下载人运载器作为一种水下人员投送装备，具有天然的隐蔽性优势，和平时期也可用于水下巡逻和救援。受限于载人运载器航程，为了实现远程投送，运载器需由母平台投送至任务边缘区域。由水下母平台搭载投送和回收运载器具有隐蔽性高的特点，是各国主要采取的投送方式。当前载人运载器的投送和回收过程需要潜水员出舱操作，需要的布放和回收操作的时间较长，增加了运输母平台在危险区域的逗留时间。为了高效完成运载器与母平台的搭载及对接任务，降低任务风险，需要一种专用装备进行辅助。 本文吸收现有运载器搭载及对接装置的优点，针对该装置需要完成运载器水下搭载、投送和回收的任务需求，提出了背驮式搭载对接方案，并进行了初步的结构设计。整套装置由搭载装置和辅助对接装置两部分组成，前者在运载器搭载阶段将运载器与运输母艇可靠固连，后者在回收阶段可以辅助运载器的动力定位系统对运载器姿态和位置进行修正。 在完成搭载装置功能需求的基础上，为了降低搭载装置预紧过程中所需的驱动力矩，对装置的连杆部分进行了优化。预紧力由碟簧提供，首先利用有限元软件对不同组合形式的碟簧刚度特性进行了分析，选用了适合本文结构的碟簧组合方式。根据确定的碟簧组合方式，建立了预紧过程中所需驱动力矩与各主要杆长之间的数学模型，最终得到了最优的连杆长度参数。 为了降低运载器在回收对接过程中对运输母艇的冲击，对缓冲结构进行了优化。首先选用合适的接触力模型对碰撞过程进行了分析，基于响应面法和Central Composite Design试验设计方法，得到了碰撞过程中总冲量与初始对接参数的显式关系，最终得到总冲量最大的初始对接条件。根据确定的条件，同样采用响应面法得到了对接过程中总冲量与缓冲结构各参数之间的显式关系，求解该数学模型，得到了最优的缓冲结构参数。 本文最后对整个系统进行适当的分割，利用动力学分析软件建立了各子系统的虚拟样机。通过对虚拟样机进行模拟试验，确定了各子系统的性能极限，为后期的改进工作和样机试验提供参考。 |
| 作者： | 于海洋 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 侯恕萍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2019 |
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