動態(tài)連接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、<p><b>　　開題報(bào)告</b></p><p>　　題 目 潛器間動態(tài)連接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　選題的背景和意義</b></p><p>　　隨著海洋空間的開發(fā)與利用，人們在海洋中活動的領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大，活動的時間也逐漸延長，這就促進(jìn)了各種水下航行器及海洋空間站的研發(fā)與利用。海洋開發(fā)

2、和研究的深入以及國防方面的需要，潛器對接技術(shù)在諸如海底探測、沉船打撈、水下工廠、海洋工作站、援潛救生和軍事等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。而水下多潛器間物資與人員的交換便成為海洋開發(fā)需要解決的關(guān)鍵問題。</p><p>　　在水下工作環(huán)境中，要想實(shí)現(xiàn)不同潛器之間的這種物資和人員的交換，必須在兩潛器之間 形成一個封閉的通道，該通道能夠連接兩潛器的艙室，包括潛器與水面航行器、海底空間站間的信息交換，都需要在水下環(huán)境間建立封閉的

3、通道，并保證連接的潛器與通道均處于常壓狀態(tài)。該通道的形成是由潛器間動態(tài)連接機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，因此，該機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)對于多個潛器之間資源的交換具有重要意義。</p><p>　　二、國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢 </p><p>　　潛器對接技術(shù)主要應(yīng)用于援潛救生。載人深潛救生艇的使命是營救遇難潛艇上的人員及時撤離潛艇和危險(xiǎn)區(qū)。依據(jù)其載人多少有大、中、小型之分；依據(jù)其潛水深度又有淺水型與深水型之分。淺水型

4、潛艇救生艇通常不得進(jìn)入深水區(qū)作業(yè)?！　∮捎趯κ聺撏У木仍ぷ?，必須在潛艇失事后72-96小時內(nèi)進(jìn)行。況且，有些潛艇在失事后維持幸存艇員生命的時間甚至還達(dá)不到72小時。所以，還必須提高搶救速度，贏得時間。同時也要求救援母艦有良好的綜合性能，以確保營救效率。由于研制載人深水型潛艇救生艇需要很高的綜合技術(shù)水準(zhǔn)，需要進(jìn)行大量的多學(xué)科試驗(yàn)，需要建立設(shè)計(jì)、建造規(guī)范，需要成熟的工藝技術(shù)，因此，目前只有少數(shù)國家具有這種實(shí)力。擁有先進(jìn)對接技術(shù)的國家主

5、要有美國、俄羅斯、日本、英國、瑞典、澳大利亞、意大利和中國等國家。</p><p><b>　　國外發(fā)展?fàn)顩r，</b></p><p>　　俄羅斯的深潛救生艇技術(shù)屬世界一流。其載人深潛救生艇通常由兩個耐壓密封球體構(gòu)成，并由鈦合金制成。艇載控制設(shè)備和2-3名艇員位于前球體，后球體可容納12-15名被營救者。該深潛救生艇由I級援救艇運(yùn)載。每艘I級救援潛艇可運(yùn)載兩艘型號不一

6、的載人深潛救生艇，以確保救援活動的靈便性、針對性和有效性?！　∶绹＼娀ㄙM(fèi)巨資于1977年由洛克希德公司建成了DSRV載人深潛救生艇。該艇排水量35噸，長15.2米，直徑2.5米，動力源為燃料電池。　　DSRV載人深潛救生艇每次可救出24名艇員，若以美海軍俄亥俄級彈道導(dǎo)彈核潛艇上的155名官兵為例，出動一艘DSRV載人深潛救生艇將要往返6-7次才能把全部艇員營救出來?！　∮腖R5載人深潛救生艇長9.8米，高3.5米，艇重21噸

7、，航速2節(jié)；最大救援深度550米，持久力8小時，艇上操作人員兩名，一次可營救9名艇員，能以獨(dú)特的多自由度接口與最大傾角60度的失事潛艇救生艙口對接。　　　　日本川崎公司建造的載人深潛救生艇（DSBV）艇長12.4米，艇寬3.2米，吃水4.3米，艇重40噸。艇上裝有1臺22千瓦電機(jī)作推進(jìn)動力裝置，航速4節(jié)，可載12人。</p><p>　　美國的神秘者號深潛救生艇DSRV，日本的千早號深潛救生艇屬于無傾角固定裙口

8、的對接口。瑞典的SRV和英國的LR5、LR7等屬于有傾角固定的對接裙口。</p><p>　　美國DSRV深潛救生艇 日本千早號深潛救生艇 </p><p>　　瑞典SRV深潛救生艇 英國LR5深潛救生艇</p><p>　　英國LR7深潛救生艇</p><p>

9、;　　澳大利亞的REMORA和意大利的SRV300則采用轉(zhuǎn)動裙口式對接裝置。</p><p>　　澳大利亞REMORA深潛救生艇 意大利SRV300深潛救生艇</p><p><b>　　國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r：</b></p><p>　　中國7103深潛救生艇</p><p>　　中國

10、十分重視載人深潛救生艇的研制和開發(fā)。使用中的一種深潛救生艇艇長15米，艇寬4米，吃水2.6米，航速4節(jié)，人員編制4名。其首次海試于1986年進(jìn)行，由大型打撈船攜帶。該艇能在200米深度進(jìn)行＂濕式＂救援，最大下潛深度可達(dá)600米，艇內(nèi)可容納6名被營救人員。該艇還裝有水下攝像機(jī)、高頻主動聲納和1個機(jī)械手。另外，我國從英國進(jìn)口了LR7深潛救生艇，并正在進(jìn)行相關(guān)設(shè)備的開發(fā)工作。</p><p>　　目前世界一些國家海軍裝

11、備的載人深潛救生艇主要參數(shù)是：艇長9.8-15.2米，艇寬2.5-4米，吃水2.6-4.3米，艇重21-40噸，全部采用電動推進(jìn)裝置，航速2-4節(jié)，潛深200-600米，可載9-24人，持久力8小時左右。通過查去相關(guān)資料進(jìn)行比對后得出結(jié)論，采用固定裙口的救生裝置對救援艇本身的技術(shù)要求較高，在對接過程中為達(dá)到對接的準(zhǔn)確性，救援艇需具備極高的機(jī)動性能，和較大的傾斜性能，以達(dá)到對接口和被對接口準(zhǔn)確對接的目的。而且在救援過程中對被救援艇的傾斜角

12、度范圍也有一定要求，因此限制了其救援范圍。，失事艇的救生狀況較惡劣時，甚至無法實(shí)現(xiàn)對接。如采用轉(zhuǎn)動式對接裙，可減小救生艇對接過程中自身的傾斜，有效地降低對接難度，這對于提高對接成功率有極為重大的意義。采用轉(zhuǎn)動裙口對接裝置的救生裝置具有機(jī)動靈活、較強(qiáng)的對接適應(yīng)性以及對潛器不要求過大的縱橫傾等顯著的特點(diǎn)，可使?jié)撈饕宰罴训慕嵌扰c其進(jìn)行對接。</p><p>　　深?？臻g站潛器對接技術(shù)屬于未來新興產(chǎn)業(yè)，正處于起步階段。&

13、lt;/p><p>　　三、選題內(nèi)容、擬采用的方法和手段</p><p><b>　　選題內(nèi)容：</b></p><p>　　潛器間動態(tài)連接機(jī)構(gòu)位于潛器的底部，它能夠完成與水下航行器或海底空間工作站之間對應(yīng)艙口的連接。連接過程類似于航天器的空間交會對接過程，包括相撞、捕獲、緩沖、初聯(lián)接、校正、拉緊、密封等一系列動作過程，最后在潛器間的對應(yīng)艙口實(shí)現(xiàn)剛

14、性連接，建立密封常壓通道。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)想法及思路:</b></p><p>　　潛器間動態(tài)連接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時為達(dá)到既滿足當(dāng)前失事潛艇的救援任務(wù)，同時需要兼顧未來深?？臻g站的人員及物資運(yùn)輸任務(wù)。</p><p>　　先階段初步設(shè)計(jì)想法如下：</p><p>　　對接裝置主要有三部分組成：潛器固定裙口、裝有

15、四個鎖緊頭的Stewart平臺、鎖緊裝置。</p><p>　　當(dāng)潛器下潛到預(yù)定位置后對接口傳感器與裙口傳感器發(fā)出信號，確定相互位置后由控制系統(tǒng)控制Stewart平臺下端與對接口調(diào)至平行，達(dá)到預(yù)定對接位置后對接鎖緊裝置鎖緊，Stewart平臺動作使對被接口與裙口對正，之后裙口與被對接口緩慢接近并貼緊，完成對接鎖緊任務(wù)。</p><p>　　擋板張開狀態(tài)（不工作狀態(tài)）

16、 擋板閉合狀態(tài)（工作狀態(tài)）</p><p>　　擋板處于不工作狀態(tài)時，擋板外側(cè)緊貼于空間站或潛艇表面，以減小阻力。擋板處于工作狀態(tài)時，擋板由外向內(nèi)轉(zhuǎn)動，以達(dá)到擴(kuò)大鎖緊裝置錐形口的目的，便于對接。</p><p>　　四、工作量、工作進(jìn)度計(jì)劃</p><p><b>　　工作量:</b></p><p>　　1.至少

17、閱讀與本課題的研究相關(guān)的文獻(xiàn)20篇，通過網(wǎng)絡(luò)查閱相關(guān)資料，獨(dú)立查閱資料并整理；</p><p>　　2.在方案設(shè)計(jì)與分析的基礎(chǔ)上，完成自動海管法蘭測量儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并繪制3張0號圖紙，其中至少有1張相當(dāng)于0號圖紙幅面的手繪圖；</p><p>　　4.撰寫不少于2萬字的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。</p><p

18、><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)工作計(jì)劃:</b></p><p><b>　　五、主要參考資料</b></p><p>　　1、常艷艷等. 潛器水下對接技術(shù)虛擬仿真研究. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2010.23；、</p><p>　　2、王立權(quán)，唐德棟等. 救生艇雙轉(zhuǎn)裙對接裝置樣機(jī)的研制及其試驗(yàn)研究.機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2011.0

19、9；</p><p>　　3、張良，陳建平.世界各國援潛救生系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r.機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用.2001.03；</p><p>　　4、燕奎臣，AUV水下對接關(guān)鍵技術(shù)研究，機(jī)器人，2007.03；</p><p>　　5、王曉東，孟慶鑫，王立權(quán)等.新型水下對接裝置的研制.中國造船。2002.06；</p><p>　　6、王曉東，孟慶鑫，王立權(quán)

20、，等．新型水下對接裝置的研制[J]．中國造船，2002，43(2)：95．98．</p><p>　　7、陳建平．援潛救生新概念一立體救生系統(tǒng)的發(fā)展思路[J]．機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，2001，(2)：21—24．</p><p>　　8、熊軍，肖國林．援潛救生體系和系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]．航海工程，2007，36(2)：90．93．</p><p>　　9、侯恕萍，

21、嚴(yán)浙平．深潛救生艇的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]．船舶工程，2004，26(4)：1-5．</p><p>　　10、 苗蘭森，劉沛，張理，等．澳大利亞水下逃生與救援技術(shù)[J】．海洋技術(shù)，2003，22(3)：106—1 10．</p><p>　　11、[39]McCarragher B J. Adaptive discrete event control for assembly: Theo

22、ry and industrial implementation. Robotics and Autonomous Systems, 2005,21(3): 323-329P</p><p>　　12、http://lt.cjdby.net/archiver/tid-530944.html?page=3</p><p>　　13、http://wenku.baidu.com/view/6f