【摘 要】
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深海作业装备主要包括深海采矿车和ROV等,其在下放时需要由管缆系统直接与水面设施连接。传统下放系统中,将承力的吊索与输送能源和电信号的管缆结合在一起,由于管缆系统无法承受较大拉力,而复杂的海洋环境往往对管缆系统的水下形态产生影响,导致管缆易与吊索发生缠绕而承受较大的拉力,最终引起失效。对此,本文研究了一种通过将管缆和吊索分离,防止双缆缠绕的新型深海作业装备下放系统,以保证管缆的安全。对该系统的主要
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深海作业装备主要包括深海采矿车和ROV等,其在下放时需要由管缆系统直接与水面设施连接。传统下放系统中,将承力的吊索与输送能源和电信号的管缆结合在一起,由于管缆系统无法承受较大拉力,而复杂的海洋环境往往对管缆系统的水下形态产生影响,导致管缆易与吊索发生缠绕而承受较大的拉力,最终引起失效。对此,本文研究了一种通过将管缆和吊索分离,防止双缆缠绕的新型深海作业装备下放系统,以保证管缆的安全。对该系统的主要部件进行设计和校核,并对系统的静平衡状态,以及在扰动下的动态响应进行研究,主要内容包括:（1）完成准静态系统的结构设计和强度校核。按照API等规范对主要零部件进行设计和选型,并在OrcaFlex软件中建立局部耦合模型,观察其静态受力情况以进行校核,验证了该系统满足静强度要求;（2）运用全耦合法分析系统的静态特性,并将其静态特性与准静态系统的设计强度进行比较,结果表明其准静态设计强度满足要求;（3）建立船-吊索-下放结构物的局部耦合模型和船-吊索-管缆-浮力块-下放结构物的全耦合模型,分析了在下放过程的五个关键阶段,管缆系统对下放系统主体动态特性的影响,并研究了管缆在全耦合模型中在扰动作用下的时域响应,结果表明,管缆系统对下放系统主体的影响很小;（4）对吊索的松弛现象进行理论分析,得到吊索的松弛临界曲线,并与仿真结果比较,发现仿真结果与理论相符。（5）建立了下放系统主体的运动方程,研究了当方程中可变参数改变时,因升沉扰动引起的系统动态响应的变化,发现系统在某些实际可能出现的情况下接近工作范围的极限,需要进行优化,并验证了安装升沉补偿装置的必要性,为系统的优化方案提供科学依据。最终,结合以上研究给出系统的优化方案。
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