船舶在海运航行中会遇到碰撞、触礁、搁浅、风暴或船壳腐蚀等海上事故,致使船体破损进水,导致船体自身的工作性能受到破坏,同时影响船道航行。为保证船舶在海上的浮稳性,保障旅客和船员生命安全并最大限度地减少船货损失,同时减轻由于船体破损导致的漏油、货物漂散等造成的环境污染,需要施用不同的封堵装置对破损船体进行应急封堵。本课题通过对发生破损事故的船体表面状况进行研究,提出了基于可控永磁式吸附模块作为封堵装置整体吸附动力源的设计方案。封堵装置主要由吸附、支撑、连接、密封四个模块组成,其单体与组合体均呈网格点阵式,考虑磁结构特殊性,装置可通过直铺、单体拼接以及模块组合式方法进行布放。为使封堵装置布放过程快速便捷和布放位置可实现及时调整,装置的吸附模块采用可控型永磁结构,磁力的提供与消失可以实现及时控制,实现装置在封堵破损船体时布放的快速便捷与后期拆卸过程的方便性。同时,由于可控永磁结构的特殊性,可以满足所提供的磁力在一定范围内变动,有利于装置在船体表面的布放。该封堵装置需要永磁力作用才能吸附固定到船体表面,所以要对永磁结构内部的磁刚排布进行合理设计和优化分析,力图实现磁路最优化,进而产生足够的磁吸附力,保证装置可以安全可靠的吸附到船体表面,实现装置整体的正常运作。文中分析了磁场的基本理论并对矩形永磁体空间磁场特性参数进行推导分析。然后通过改变可控磁结构内部动磁钢的空间坐标,对其在给定坐标范围内的磁场特性进行仿真分析,得出数据并进行比较,最终确定磁结构内部磁钢的布置方式和可控磁结构最终的设计方案。为了验证仿真结果,参照仿真模型加工实体磁结构进行实验,分别测量单体结构、双体组合结构和四体组合结构的实际性能,对比实测值和仿真值差异,分析双体和四体组合结构涉及到磁结构间距变化时所体现出的性能情况,分析实验和仿真结果产生的不同点和需要研究的问题。装置的工作环境常在水线以下,所以必须考虑装置与船体接触面的密封,装置采用平面橡胶板作为吸附面的密封结构。同时,结构中连接模块需进行强度校核分析,保证整体结构在水下运作过程中,受到磁力和水下负压的双重作用时,能够保证安全可靠的工作性能。