随着我国航运业高速发展,海上运输日益繁忙,海上活动数量、密度不断加大,通航环境日益复杂。当发生沉船事故时,迫切需要及时有效的对未泄露及残存在沉船内的存油进行快速回收,以此来极大程度上降低沉船溢油对海洋环境的污染风险,对沉船存油的快速回收问题已经越来越受到当下的热门关注,传统的回收方式较笨重和较依赖人力,以致危险系数大。在此背景下,针对沉船溢油对海洋环境造成的污染问题,设计一种沉船存油快速回收阀,对沉船存油快速回收研究是具有深远意义的。本文以沉船存油的快速回收为目的,设计了阀门与快速接头对接方式的沉船存油快速回收阀,其主要包括预置于船舶上的沉船存油快速回收阀阀体主体和与其对接的快速接头两部分。创建了沉船存油快速回收阀阀体主体及对接快速接头三维模型,对所设计阀门主阀体及对接快速接头壳体的参数化模型的强度、变形量进行了仿真分析,由结果云图可得两者所受最大等效应力均在材料许用应力值范围内,且最大形变量也符合设计要求。以本文所设计的沉船存油快速回收阀的主阀体及对接快速接头的壳体为对象,采用ANSYS Workbench对沉船存油快速回收阀阀体进行拓扑优化,获得了阀门主阀体的材料布局优化方案,并在试验压力1.5MPa的情况下,分别以主阀体及对接快速接头壳体的冗余结构尺寸作为设计变量,采用多目标参数优化方法,对主阀体及对接快速接头外壳体进行优化处理,分别得出了阀体及对接快速接头的最优结构尺寸,主阀体整体重量降低了5.2%,对接快速接头整体重量降低了4.0%,改善了主阀体及对接快速接头的整体应力分布,提高了所设计的沉船存油快速回收阀主阀体及对接快速接头的整体性能和经济性。通过运动学Adams仿真软件对快速脱离结构装置的拉断力进行了仿真分析,并基于本课题所设计的阀门3D模型,采用3D打印技术,打印并装配出了具有相同结构及原理的样机,对快速脱离结构装置的拉断力影响因素进行研究,进行相应的实验研究,对比仿真结果和实验结果,两者趋势是一致的,得出滚珠与沉船存油快速回收阀保持架及脱离体凹槽之间摩擦力以及拉伸速度对拉断力的影响不明显。所以,试验缩小样机对未来需要应用到实际工程中样机提供了实际数据参考意义。