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隨著各國經(jīng)濟的飛速發(fā)展和世界人口的不斷增加，人類消耗的自然資源也是越來越多，陸地上的可利用資源正在減少。為了生存和發(fā)展，人們開始向海洋進軍占地球表面積49%，最深可達11000m左右的國際深海和洋底區(qū)域蘊藏著豐富的戰(zhàn)略金屬、能源和生物資源近20年來，美國、日本、法國和俄羅斯已發(fā)展了6000 m級深海載人潛水器，運載科學家和工程技術人員精確地到達各種深海復雜環(huán)境，進行高效的資源勘探科學考察和打撈作業(yè)20世紀90年代初，我國也相繼投入了大量的人力和物力進行深海載人潛水器的研究，開發(fā)載體框架是深海載人潛水器各分系統(tǒng)設備的安裝基礎，潛水器上的載人艙蓄電池、可棄壓載可調(diào)壓載水艙、高壓氣罐、浮力塊和輕外殼等都將固定在載體框架上，從而形成一艘具有良好水動力性能的載人潛水器同時，載體框架也是深海載人潛水器布放、回收和甲板系固的主要承力結(jié)機。因此，載體框架的設計應便于設備儀、浮力塊和輕外殼的安裝拆卸與維護，并有強度分析和剛度分析，以保證載人潛水器的布放和回收，以及在母船甲板上系固。在上述條件下，還應使其重量盡可能小。
本研究總結(jié)和介紹了我國正在建造的深海載人潛水器載體框架的結(jié)構設計要點和強度分析方法，并給出了載體框架的強度分析結(jié)果，為今后研制同類型產(chǎn)品提供參概為節(jié)省價格昂貴的浮力材料，提高深海載人潛水器的機動性和靈活性，在保證足夠的強度和剛度的情況下，載體框架的重量應盡可能小，即所選用的制造材料應具有較高的比強度和比剛度。
常用潛水器結(jié)構的制造材料為鈦合金、高強度鋼、鋁合金等，這些材料的比強度和比剛度如表所示。顯然，鈦合金的比強度遠遠大于高強度鋼和鋁合金，而其比剛度與高強度鋼和鋁合金相當。此外，鈦合金還具有耐高溫、耐腐蝕(表面易產(chǎn)生致密的鈍態(tài)氧化膜)及良好的低溫韌性等特性，已廣泛應用于深海載人潛水。所以，可以認為鈦合金材料是加工制浩載體框架的理想材料在設計該深海載人潛水器之前，國內(nèi)并沒有研制大深度載人潛水器的參考經(jīng)驗，國外公開發(fā)表的相關設計參考資料也極其稀少，因而載體框架結(jié)構型式的確定，必須采取循序漸達不斷完善的過程這個過程體現(xiàn)在以下三個方案選擇過程中：結(jié)構型式一(空間斜拉桿式工)，結(jié)構型式二(平面斜拉式)和結(jié)構型式三(最終結(jié)構型式)。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結(jié)構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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