本文關(guān)鍵詞：帶壓差控制功能的大通徑吹除閥設計及其關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：應急上浮是潛艇安全的重要保障,為了提高潛艇在危急情況下的自救能力,研制了一種帶壓差控制功能的大通徑吹除閥。與傳統(tǒng)人工控制的應急吹除技術(shù)相比,采用吹除閥進行應急吹除的方式不僅具有吹除效率高、可靠性高、易于實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點,而且在吹除過程中能夠有效控制舷外海水與主壓載水艙內(nèi)的海水壓力差在一定范圍內(nèi),有效防止主壓載水艙被吹破而使?jié)撏щU情加重。由于吹除閥主要用于國防工業(yè)領(lǐng)域,國內(nèi)外對吹除閥的研究基本沒有報道,在我國的研究工作也尚處于起步階段。本文對吹除閥進行了探索性的研究,取得了一定的研究成果,吹除閥的成功研制對提高我國潛艇的安全性能具有重要意義。本文主要研究的內(nèi)容如下：1.綜述了關(guān)于潛艇應急吹除技術(shù)的研究狀況,介紹了一種采用吹除閥進行應急吹除的工作方式,研制了一種帶壓差控制功能的大通徑吹除閥,并對其工作原理、工作流程做了詳細的分析,最后對其技術(shù)指標及關(guān)鍵技術(shù)進行了介紹。2.分析了吹除閥的兩級節(jié)流特性,考慮到主閥閥芯節(jié)流孔孔徑在理論上較難預先精確計算,在主閥芯上設計了可更換的節(jié)流螺栓來調(diào)節(jié)節(jié)流孔的孔徑。主閥閥芯設計成階梯狀并在主閥芯與閥座接觸面間設制了限位面,能夠使密封圈幾乎不承受氣壓和氣流作用,并能防止密封圈被過度壓縮而失效,有效提高密封圈的壽命。3.介紹了副閥的兩種工作方式,并在副閥閥口的密封問題上設計了錐閥硬密封與密封圈軟密封兩種結(jié)構(gòu),通過對比分析了兩種密封方式的優(yōu)缺點,最后選用了采用密封圈軟密封的方式。4.分析了控制閥的工作原理�？紤]到夾布橡膠膜片具有變形阻力小,承壓能力較大的特點,選用了夾布橡膠膜片,并在膜片兩端面上分別設置了壓板,提高了膜片的承載能力。控制閥閥桿采用了格萊圈密封,并適當增加了膜片直徑,有效提高了控制閥的靈敏度。5.對吹除閥主閥閥芯的啟閉特性、主閥芯上腔充放氣時間與排氣量等性能參數(shù)進行了分析計算。并對吹除閥閥體強度進行了計算校核,計算結(jié)果表明閥體強度滿足設計要求。最后采用了有限元分析軟件ANSYS對吹除閥的閥體強度進行了仿真驗證。仿真結(jié)果表明閥體應力分布較為均勻,最大應力遠小于材料的屈服極限,閥體安全性能良好。6.根據(jù)吹除閥的物理模型搭建了其AMESim仿真模型,并模擬實際工況對其動態(tài)特性進行了系統(tǒng)的分析研究。得出以下結(jié)論：吹除閥的工作性能平穩(wěn),響應靈敏,壓差控制精度高；氣源壓力、舷外海水壓力、壓載水艙容積對吹除閥壓差控制性能沒有影響,但提高氣源壓力,降低舷外海水壓力,減小壓載水艙容積能夠有效提高吹除效率；改變主閥閥芯節(jié)流孔孔徑與控制閥彈簧預壓縮量,可以調(diào)節(jié)吹除閥壓差控制范圍。7.搭建了吹除閥的實驗系統(tǒng),對吹除閥的安全性能、高壓密封、功能特性進行了系統(tǒng)的實驗研究,并對實驗過程中暴露出的問題進行了分析與整改,得出以下結(jié)論：吹除閥強度滿足設計要求,安全性能良好；吹除閥在關(guān)閉狀態(tài)下主閥和副閥的密封性能良好,密封方式可行、可靠；副閥開啟壓力隨高壓氣瓶的壓力升高而增加,控制閥動作僅隨主壓載水艙與艙外海水壓力差而變化,與高壓氣瓶的壓力無直接關(guān)聯(lián)；改變主閥閥芯節(jié)流孔孔徑與控制閥彈簧預壓縮量,可以調(diào)節(jié)吹除閥壓差控制范圍,實驗結(jié)果與AMESim仿真結(jié)果基本一致。最后,對吹除閥的研制工作進行了總結(jié),并對研制過程中存在的不足和后續(xù)工作進行了展望。
【學位授予單位】：武漢工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH134;U674.76

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