海洋科学综合考察船升降鳍板系统设计研究

论文摘要

海洋资源已成为国际竞争的焦点之一,海洋环境直接关系到国家安全和可持续发展,因此,各沿海发达国家均将海洋科学列为优先发展的战略领域。科学考察船作为海上流动的实验室,是海洋探测的关键设施。由于船舶在航行过程中,船体表面水流湍急,难以满足科学探测设备使用环境要求,为保证这些探测设备的安装空间和使用环境要求,探测仪器舱应运而生。在跟踪国外先进科考船及特种设备发展后,首次提出在科学考察船上安装可升降式鳍板系统,以避免传统“舵-轴”式鳍板仪器舱的弊端,研究了升降鳍板系统的运行机理、功能组成,并作了总体方案设计。项目分析了NACA00翼型的设计方法,形成鳍板型值与结构设计方法及流程,并通过水动力计算结果及鳍板受力状态的分析,确定提升装置驱动方式和负载能力,研究水下锁紧装置的运行机理与设计方法,并对系统各受力部件进行了有限元计算校核。具体内容如下：1)结合我国新型海洋科学综合考察船技术水平要求,研究升降鳍系统的运行机理,明确设计目标,提出系统总体方案,确定系统组成构件、工作状态和相应功能及要求；2)研究鳍板型值和水动力计算方法,并对其进行受力分析,形成鳍板结构设计与强度校核计算的流程方法,并以鳍板为例完成结构防腐计算分析；3)研究升降鳍板系统的运行工况,确定鳍板的升降运动的驱动方式和布置形式,并对提升装置各功能组成部件进行结构、液压参数计算和校核；4)研究鳍板在水下的锁紧方式,完成锁紧装置受力分析、结构设计与液压缸选型设计,楔形块结构设计,以及锁紧装置与相应的支承座结构的布置等；5)分析鳍板提升、锁紧等动作的操控流程与相互关系,确定升降鳍板系统的监测与控制策略,研究升降鳍板系统各功能组成部分的集成设计技术和试验方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景、目的和意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究方案
• 1.3.1 课题来源及研究目标
• 1.3.2 研究的主要内容
• 第2章 升降鳍板系统综述
• 2.1 海洋科学综合考察船概述
• 2.2 系统方案设计
• 2.2.1 方案-Ⅰ:液压缸&楔块锁紧式（水下）
• 2.2.2 方案-Ⅱ:液压缸&楔块锁紧式（水上）
• 2.2.3 方案-Ⅲ:锥面贴合紧固式
• 2.2.4 方案-Ⅳ:舵轴锁紧式
• 2.3 系统运行机理
• 2.4 系统要求
• 2.4.1 总体要求
• 2.4.2 鳍板仪器舱基本要求
• 2.4.3 提升装置基本要求
• 2.4.4 锁紧装置基本要求
• 2.4.5 控制系统基本要求
• 2.5 本章小结
• 第3章 系统参数设计与校核
• 3.1 鳍板仪器舱
• 3.1.1 鳍板型值
• 3.1.2 鳍板水动力计算
• 3.1.3 鳍板受力分析
• 3.1.4 鳍板结构设计及强度校核
• 3.2 提升装置
• 3.2.1 提升装置组成
• 3.2.2 提升装置技术参数设计
• 3.2.3 提升绞车结构强度校核
• 3.2.4 滑轮（组）结构设计计算
• 3.3 锁紧装置
• 3.3.1 锁紧装置组成
• 3.3.2 锁紧装置受力分析
• 3.3.3 锁紧装置液压系统参数
• 3.3.4 楔块结构设计及强度校核
• 3.3.5 支承座结构设计及强度校核
• 3.4 鳍板牺牲阳极保护计算
• 3.4.1 牺牲阳极使用量
• 3.4.2 牺牲阳极寿命校验
• 3.5 本章小结
• 第4章 液压电控及安全防护
• 4.1 系统总体控制方案
• 4.1.1 升降-锁紧过程
• 4.1.2 松开-升降-锁紧过程
• 4.1.3 锁紧-升降过程
• 4.2 液压系统功能设计
• 4.2.1 提升装置液压传动系统
• 4.2.2 提升装置恒张力控制方案
• 4.2.3 锁紧装置液压传动系统
• 4.2.4 锁紧装置控制方案
• 4.3 电控及报警系统
• 4.3.1 监测指示参量
• 4.3.2 控制报警参量
• 4.4 安全防护设施
• 4.4.1 保护链/绳
• 4.4.2 机械锁紧装置
• 4.5 本章小结
• 第5章 系统安装与试验方案设计
• 5.1 关键部件安装方案
• 5.2 试验方案设计
• 5.2.1 综述
• 5.2.2 船台试验
• 5.2.3 系泊及航行试验
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研情况