随着我国海洋事业蓬勃发展,船舶数量不断增多,石油平台等海洋平台逐步建立,海洋事故也随之而来。为了满足各种海况下的救援需求,无人救助艇应运而生。抛绳器是一种远距离抛射绳索的器具,广泛应用于海上救援,消防救援等领域。如果将现有抛绳器加以改进、重新设计并将其安装在无人救助艇上,则会大大加强无人救助艇的救援能力。本文致力于研究设计一款体积小、重量轻且阀体响应快的抛绳器,采用电控击发方式进行发射,并将其安装在无人救助艇上,发射带有救生圈的弹体,配合缆绳回收装置,实现对落水人员的救助。本文主要研究内容如下:(1)根据无人救助艇救援需要,本文对无人救助艇用小型化抛绳器提出了设计指标,并围绕使用环境以及设计指标进行了方案设计,主要包括材料选型,重心位置计算,腔内主要零件受力分析,集中受力零件强度分析等,使用SolidWorks以及AutoCAD软件对其进行了三维及二维建模。为了减少供气支持设备占用的空间,本文使用了微型二氧化碳小气瓶作为气源供气,同时设计了可重复充气的进气接口。(2)对抛绳器主阀芯以及腔内活塞进行了受力分析,得出了主阀芯以及腔内活塞开始运动的条件。使用SolidWorks中的Simulation模块对抛绳器核心零件以及集中受力零件进行了有限元分析,确保抛绳器能够正常工作。为了研究发射时阀体响应速度以及腔内活塞的运动特性,在分析了主阀芯和腔内活塞的三维模型以及工作原理后,使用AMESim仿真软件建立了主阀芯以及腔内活塞的热气动模型,输入实际数据进行仿真,得到了腔内活塞以及主阀芯的运动仿真曲线,并对曲线的数值以及趋势进行了分析,结果表明腔内活塞以及主阀芯响应迅速。(3)从能量做功与物体受力运动两种角度对弹体发射初速度进行了理论分析,得出了发射初速度与抛绳器结构以及发射气压的关系。为了验证结果的可靠性,使用AMESim仿真软件对抛绳器进行了整体建模,使用实际参数进行仿真,得到了该环境中不同气压下弹体的发射初速度的仿真曲线,并将仿真结果与理论结果进行了对比,结果表明从能量做功角度计算的初速度结果与仿真结果更为接近。