水下控制模块对接锁紧机构的动力学分析.pdf

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1、第4卷第2期2017年4月海洋工程装备与技术OCEANENGINEERINGEQUIPMENTANDTECHNOLOGYV01．4，No．2Apt．，2017水下控制模块对接锁紧机构的动力学分析王伟，储乐平，陈再玉，张宪阵(海洋石油工程股份有限公司，天津300452)摘要对接锁紧机构是水下控制模块的关键部件，计算出作业过程中需要水下机器人(ROV)提供的最大推力具有重要的实际意义。首先对锁紧机构的结构进行了分析，得到水下控制模块对接锁紧机构的动力学分析方法。经过对仿真结果的分析，得到作业过程中需要ROV提供的最大推力值。分析结果验证了对接锁紧机构结构设计的可行性，并为作业RO

2、V的选型提供理论依据。关键词水下控制模块；动力学；对接锁紧；仿真中圈分类号：THll3．2+2文献标志码A文章缩号：2095—7297(2017)02—0114—04DynamicsAnalysisofSubseaControlModuleLockingMechanismWANGWei，CHULe-ping，CHENZai—yu，ZHANGXian—zhen(Offshoreo{tEngineeringCo．，Ltd．，Tianjin300452，China)AbstractThelockingmechanismisthekeypartofsubseacontrolmodul

3、e(SCM)．ItisofgreatpracticalsignificancetOcalculatethemaximumthrustprovidedbyremoteoperatedvehicle(ROV)inoperationprocess．Thelockingmechanismstructureisanalyzed，andthedynamicanalysismethodofSCMlockingmechanismisresearched．Byanalyzingthesimulationresults，themaximumthrustprovidedbyROVneededfor

4、operationprocessisobtained．Thefeasibilityoflockingmechanismstructuredesignisverifiedbyanalysisresults，andthenecessarybasisforROVselectioncanbeprovided．Keywordssubseacontrolmodule；dynamics；lockingmechanism；simulation0引言水下控制模块(SCM)是海洋石油工程水下生产系统的重要组成部分，能为水下生产设备提供安全有效的控制功能。其采用模块化设计，整体安装方式，可回收和重

5、复使用。对接锁紧机构是水下控制模块的关键部件，水下控制模块与位于海底的安装基座对接后，需要水下机器人(ROV)操作对接锁紧机构使其锁紧，以保证液压油路和电路连接的可靠性。目前，国内外多家公司和科研机构都开展了水下控制模块对接锁紧机构的相关研究，其研究成果的具体结构形式多种多样[1_4]，本文所研究的对接锁紧机构的结构形式为首次提出。由于对接锁紧机构的结构相对复杂，ROV操作对接锁紧机构时需施加的力往往要通过实验测定[5咱]，但采用实验方式的资金投入较大，在设计阶段采用计算机仿真的方式得到该参数更为经济。研究水下控制模块对接锁紧机构的动力学分析方法，采用计算机仿真的方式计算出在

6、锁紧和解锁过程中需要ROV施加的最大推力具有重要的实际意义，可以在设计阶段验证锁紧机构结构的可行性，并为作业ROV的选型提供理论依据。1对接锁紧机构的结构分析本文所研究的水下控制模块对接锁紧机构的结构如图1所示。对接锁紧机构整体安装在水下控制模块的顶部，如图2所示。锁紧过程原理如图3所示，按下顶部的锁紧按收稿日期：2016—12—02基金项目：工业和信息化部海洋工程装备科研项目“水下控制系统对接盘、锁紧机构研制”作者简介：王伟(1983一)，男，硕士，高级工程师，主要从事海洋石油工程装备的机械设计、制造及仿真研究。第4卷王伟，等：水下控制模块对接锁紧机构的动力学分析导向弹外壳

7、锁紧锁紧按钮齿型结构导向滑道锁紧杆端盖图1对接锁紧机构Fig．1Schematicdiagramoflockingmechanism对接锁鼽构@水下控制I模块N卜④图2对接锁紧机构安装位置Fig．2Schematicdiagramoflockingmechanisminstallationlocation水下控制模块钮，其齿形结构与导向筒的齿形结构相互啮合，导向筒在锁紧按钮的推动下向下移动，导向块同时向下移动至导向滑道下部末端，此时导向筒周向运动B齿型结构导向块图3锁紧过程原理图一Fig．3Schema