可潜浮式沉积物捕获器结构设计与稳性分析

作者：王瑞; 于曹阳^*; 钟一鸣; 连琏

来源：中国舰船研究, 2023, 18(05): 104-110.

DOI：10.19693/j.issn.1673-3185.02946

• 可潜浮式沉积物捕获器
• 结构设计
• 稳性分析

[目的]针对可潜浮式沉积物捕获器(FST)的时变姿态会影响采样效率的问题，对全采样流程内FST的质心偏移规律及姿态角变化进行定量分析与评估。[方法]设计一种包含采样模块及浮力调节模块的FST，然后利用Solid Works软件进行建模，建立坐标系；通过Matlab软件完成静力学分析，模拟得到全流程内各时刻FST质心相对于坐标原点的偏移量；基于力矩平衡公式，推导因质心偏移造成的机体姿态变化；运用平面射影定理，定量分析姿态变化对有效采集面积的影响。[结果]结果显示，质心偏移被限制在以载体坐标系原点为圆心、半径为8×10-3m的圆内，质心坐标域为xg∈(-6×10-3m,3×10-3m),yg∈(-1×10-3m,7×10-3m)；姿态角变化域为俯仰角θ∈(-1.5°,16.6°)，横滚角?∈(-2.6°,16.8°)；当θ=14.7°,?=13°时，有效采集面积缩减为捕获装置面积的94.27%，为最小值，当其他条件相同时，捕获相同质量的沉降颗粒所需时间比100%实采面积所需捕获时间多0.057 8倍。[结论]研究工作可为FST的稳性分析和浮力调节系统设计提供有益的参考。

• 出版日期2023
• 单位海洋工程国家重点实验室; 上海交通大学