动态连接机构设计开题报告.doc

学号：2008071429哈尔滨工程大学学士学位论文开题报告题 目 潜器间动态连接机构的设计学 生 朱海涛指导教师 侯恕萍年 级 大四专 业 机械设计制造及其自动化一、 选题的背景和意义随着海洋空间的开发与利用，人们在海洋中活动的领域逐渐扩大，活动的时间也逐渐延长，这就促进了各种水下航行器及海洋空间站的研发与利用。海洋开发和研究的深入以及国防方面的需要，潜器对接技术在诸如海底探测、沉船打捞、水下工厂、海洋工作站、援潜救生和军事等领域得到了广泛应用。而水下多潜器间物资与人员的交换便成为海洋开发需要解决的关键问题。在水下工作环境中，要想实现不同潜器之间的这种物资和人员的交换，必须在两潜器之间 形成一个封闭的通道，该通道能够连接两潜器的舱室，包括潜器与水面航行器、海底空间站间的信息交换，都需要在水下环境间建立封闭的通道，并保证连接的潜器与通道均处于常压状态。该通道的形成是由潜器间动态连接机构来实现的，因此，该机构的设计对于多个潜器之间资源的交换具有重要意义。二、国内外的发展现状、趋势 潜器对接技术主要应用于援潜救生。载人深潜救生艇的使命是营救遇难潜艇上的人员及时撤离潜艇和危险区。依据其载人多少有大、中、小型之分；依据其潜水深度又有浅水型与深水型之分。浅水型潜艇救生艇通常不得进入深水区作业。由于对失事潜艇的救援工作，必须在潜艇失事后72-96小时内进行。况且，有些潜艇在失事后维持幸存艇员生命的时间甚至还达不到72小时。所以，还必须提高抢救速度，赢得时间。同时也要求救援母舰有良好的综合性能，以确保营救效率。由于研制载人深水型潜艇救生艇需要很高的综合技术水准，需要进行大量的多学科试验，需要建立设计、建造规范，需要成熟的工艺技术，因此，目前只有少数国家具有这种实力。拥有先进对接技术的国家主要有美国、俄罗斯、日本、英国、瑞典、澳大利亚、意大利和中国等国家。国外发展状况， 俄罗斯的深潜救生艇技术属世界一流。其载人深潜救生艇通常由两个耐压密封球体构成，并由钛合金制成。艇载控制设备和2-3名艇员位于前球体，后球体可容纳12-15名被营救者。该深潜救生艇由I级援救艇运载。每艘I级救援潜艇可运载两艘型号不一的载人深潜救生艇，以确保救援活动的灵便性、针对性和有效性。美国海军花费巨资于1977年由洛克希德公司建成了DSRV载人深潜救生艇。该艇排水量35吨，长15.2米，直径2.5米，动力源为燃料电池。DSRV载人深潜救生艇每次可救出24名艇员，若以美海军俄亥俄级弹道导弹核潜艇上的155名官兵为例，出动一艘DSRV载人深潜救生艇将要往返6-7次才能把全部艇员营救出来。英国的LR5载人深潜救生艇长9.8米，高3.5米，艇重21吨，航速2节；最大救援深度550米，持久力8小时，艇上操作人员两名，一次可营救9名艇员，能以独特的多自由度接口与最大倾角60度的失事潜艇救生舱口对接。日本川崎公司建造的载人深潜救生艇（DSBV）艇长12.4米，艇宽3.2米，吃水4.3米，艇重40吨。艇上装有1台22千瓦电机作推进动力装置，航速4节，可载12人。 美国的神秘者号深潜救生艇DSRV，日本的千早号深潜救生艇属于无倾角固定裙口的对接口。瑞典的SRV和英国的LR5、LR7等属于有倾角固定的对接裙口。 美国DSRV深潜救生艇 日本千早号深潜救生艇 瑞典SRV深潜救生艇 英国LR5深潜救生艇 英国LR7深潜救生艇澳大利亚的REMORA和意大利的SRV300则采用转动裙口式对接装置。 澳大利亚REMORA深潜救生艇 意大利SRV300深潜救生艇国内发展状况： 中国7103深潜救生艇 中国十分重视载人深潜救生艇的研制和开发。使用中的一种深潜救生艇艇长15米，艇宽4米，吃水2.6米，航速4节，人员编制4名。其首次海试于1986年进行，由大型打捞船携带。该艇能在200米深度进行湿式救援，最大下潜深度可达600米，艇内可容纳6名被营救人员。该艇还装有水下摄像机、高频主动声纳和1个机械手。另外，我国从英国进口了LR7深潜救生艇，并正在进行相关设备的开发工作。目前世界一些国家海军装备的载人深潜救生艇主要参数是：艇长9.8-15.2米，艇宽2.5-4米，吃水2.6-4.3米，艇重21-40吨，全部采用电动推进装置，航速2-4节，潜深200-600米，可载9-24人，持久力8小时左右。通过查去相关资料进行比对后得出结论，采用固定裙口的救生装置对救援艇本身的技术要求较高，在对接过程中为达到对接的准确性，救援艇需具备极高的机动性能，和较大的倾斜性能，以达到对接口和被对接口准确对接的目的。而且在救援过程中对被救援艇的倾斜角度范围也有一定要求，因此限制了其救援范围。，失事艇的救生状况较恶劣时，甚至无法实现对接。如采用转动式对接裙，可减小救生艇对接过程中自身的倾斜，有效地降低对接难度，这对于提高对接成功率有极为重大的意义。采用转动裙口对接装置的救生装置具有机动灵活、较强的对接适应性以及对潜器不要求过大的纵横倾等显著的特点，可使潜器以最佳的角度与其进行对接。深海空间站潜器对接技术属于未来新兴产业，正处于起步阶段。 三、选题内容、拟采用的方法和手段选题内容：潜器间动态连接机构位于潜器的底部，它能够完成与水下航行器或海底空间工作站之间对应舱口的连接。连接过程类似于航天器的空间交会对接过程，包括相撞、捕获、缓冲、初联接、校正、拉紧、密封等一系列动作过程，最后在潜器间的对应舱口实现刚性连接，建立密封常压通道。设计想法及思路:潜器间动态连接机构设计时为达到既满足当前失事潜艇的救援任务，同时需要兼顾未来深海空间站的人员及物资运输任务。先阶段初步设计想法如下：对接装置主要有三部分组成：潜器固定裙口、装有四个锁紧头的Stewart平台、锁紧装置。当潜器下潜到预定位置后对接口传感器与裙口传感器发出信号，确定相互位置后由控制系统控制Stewart平台下端与对接口调至平行，达到预定对接位置后对接锁紧装置锁紧，Stewart平台动作使对被接口与裙口对正，之后裙口与被对接口缓慢接近并贴紧，完成对接锁紧任务。 挡板张开状态（不工作状态） 挡板闭合状态（工作状态） 挡板处于不工作状态时，挡板外侧紧贴于空间站或潜艇表面，以减小阻力。挡板处于工作状态时，挡板由外向内转动，以达到扩大锁紧装置锥形口的目的，便于对接。 四、工作量、工作进度计划工作量:1.至少阅读与本课题的研究相关的文献20篇，通过网络查阅相关资料，独立查阅资料并整理； 2.在方案设计与分析的基础上，完成自动海管法兰测量仪的结构设计。3.在结构设计的基础上，设计并绘制3张0号图纸，其中至少有1张相当于0号图纸幅面的手绘图； 4.撰写不少于2万字的毕业设计论文。毕业设计工作计划:第1周根据毕业设计要求查取相关资料，确定方案的初步设想。 完成开题报告及开题答辩。第2周第3周完成方案具体构思，进行自动海管法兰测量仪的结构设计第4周第5周第6周建立结构三位模型，绘制结构图纸第7周第8周第9周第10周第11周整理设计资料并撰写毕业论文第12周第13周第14周检查并修改错误第15周第16周准备毕业答辩第17周第18周五、主要参考资料1、常艳艳等. 潜器水下对接技术虚拟仿真研究. 武汉理工大学学报. 2010.23；、2、王立权，唐德栋等. 救生艇双转裙对接装置样机的研制及其试验研究.机械工程学报，2011.09；3、张良，陈建平.世界各国援潜救生系统发展状况.机器人技术与应用.2001.03；4、燕奎臣，AUV水下对接关键技术研究，机器人，2007.03；5、王晓东，孟庆鑫，王立权等.新型水下对接装置的研制.中国造船。2002.06；6、王晓东，孟庆鑫，王立权，等新型水下对接装置的研制J中国造船，2002，43(2)：95987、陈建平援潜救生新概念一立体救生系统的发展思路J机器人技术与应用，2001，(2)：21248、熊军，肖国林援潜救生体系和系统的现状及发展趋势J航海工程，2007，36(2)：90939、侯恕萍，严浙平深潜救生艇的现状及发展趋势J船舶工程，2004，26(4)：1-510、 苗兰森，刘沛，张理，等澳大利亚水下逃生与救援技术J】海洋技术，2003，22(3)：1061 1011、39McCarragher B J. Adaptive discrete event control for assembly: Theory and industrial implementation. Robotics and Autonomous Systems, 2005,2