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深海科考船绞车系统结构设计与优化研究
| 论文题名： | 深海科考船绞车系统结构设计与优化研究 |
| 关键词： | 科考船绞车系统;牵引绞车;储缆绞车;刚柔耦合动力学;轻量化设计 |
| 摘要： | 科考船作为海洋探测与研究的重要平台，其装备水平直接关系到国家的海洋科技实力。深海科考船绞车系统作为海洋科考装备中的一部分，常用于海洋科考船上深海地质取样、海底生物拖网取样以及放置海洋探测仪等，是探索海洋不可或缺的装备。随着海洋科考逐步从近岸走向远洋，科考船作业深度也越来越深，其绞车系统的缆绳也会越来越长，目前，绞车卷筒容绳量已超过13000m，这对深海科考船绞车系统设计提出了更为严格的要求。而我国深海科考船绞车系统仍然存在作业深度不够、自身重量过大的问题，因此，亟需研制适用于全海深作业的深海科考船绞车系统，构建我国全海域、全水深、全天候的海洋科考装备体系。 本文首先根据深海科考船绞车系统指标参数，对系统的电机选型、储缆绞车的关键部位参数进行详细设计计算。在此基础之上对牵引绞车卷筒、机架与储缆绞车卷筒、机架进行受力分析与有限元静力学仿真分析，对设计的绞车系统进行强度校核，验证了绞车设计符合强度设计要求。 然后对牵引绞车、储缆绞车进行刚柔耦合动力学分析。研究了牵引绞车不同载荷、不同转速工况下的应力、位移变化规律。同时研究了储缆绞车不同转速对其结构强度的影响，得到其应力、位移变化规律。 最后基于变密度法对深海科考船绞车系统中牵引绞车卷筒与储缆绞车卷筒进行拓扑优化（轻量化）研究，牵引绞车卷筒与储缆绞车卷筒减重比分别达到13.61％和8.9%，实现其结构轻量化设计。通过极限工况下陆上联调试验以及7000m级水深海上试验，验证了轻量化设计方案的可行性与深海科考船绞车系统结构强度的可靠性。 本文设计了深海科考船绞车系统，并基于变密度法对系统进行轻量化设计，通过试验对系统完成了可靠性验证，为深海科考船绞车系统设计与优化提供了理论依据与指导。 |
| 作者： | 王昱清 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 李文华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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