1、水下連接器是水下生產(chǎn)系統(tǒng)中用于深水管道連接的核心裝備之一，卡爪連接器是水下連接器的一個(gè)主要發(fā)展方向。作為在復(fù)雜深水環(huán)境下作業(yè)的管道連接工具，良好的密封性能是卡爪連接器的重要特征，合理的密封結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)該特征的重要基礎(chǔ)，對(duì)卡爪連接器密封結(jié)構(gòu)及其密封性能的研究具有重要的研究意義和實(shí)用價(jià)值。本文在綜合國(guó)內(nèi)、外卡爪連接器密封技術(shù)與傳統(tǒng)高壓管道密封技術(shù)的基礎(chǔ)上，以6英寸立式導(dǎo)向非整體式卡爪連接器為對(duì)象，從連接器密封方案規(guī)劃、密封結(jié)構(gòu)受力特性分析以及

2、密封性能試驗(yàn)研究三方面對(duì)卡爪連接器密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。
　　根據(jù)連接器傳輸油氣壓力高、內(nèi)外溫差大等特點(diǎn)，提出了一種透鏡墊式與O型圈式復(fù)合的密封圈方案。通過(guò)對(duì)透鏡墊密封機(jī)理及連接器工作原理的分析，確定了密封結(jié)構(gòu)方案。從連接器功能要求及卡爪、驅(qū)動(dòng)環(huán)的運(yùn)動(dòng)軌跡兩方面對(duì)連接器密封結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵零部件進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，并對(duì)連接器整體進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真分析和材料選取。
　　基于透鏡墊密封機(jī)理和赫茲接觸理論，建立了預(yù)緊狀態(tài)和工作狀態(tài)下核心密封件的力

3、學(xué)模型，從密封所需最小軸向預(yù)緊力和最大接觸應(yīng)力兩方面，對(duì)影響密封性能的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了分析。利用有限元方法解決了基于最佳密封性能與最小軸向預(yù)緊力的結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題，獲得了核心密封件的最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸，并對(duì)最終確定的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了接觸特性分析。
　　根據(jù)連接器的密封原理，對(duì)各密封元件在預(yù)緊狀態(tài)和工作狀態(tài)下進(jìn)行了受力特性分析，推導(dǎo)了各元件間力的傳導(dǎo)關(guān)系，并通過(guò)接觸特性仿真驗(yàn)證了密封結(jié)構(gòu)放大軸向預(yù)緊力的特性。針對(duì)連接器在工作狀態(tài)下因承受跨接管載荷而發(fā)

4、生結(jié)構(gòu)破壞的問(wèn)題，提出了基于環(huán)向應(yīng)力計(jì)算連接器承載能力的方法，并對(duì)連接器的極限外載荷進(jìn)行了計(jì)算分析。
　　以密封結(jié)構(gòu)試驗(yàn)裝置和連接器樣機(jī)為試驗(yàn)平臺(tái)，分別進(jìn)行了密封圈小樣試驗(yàn)、密封圈性能試驗(yàn)和連接器密封結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)，探討了材料硬度、金屬鍍層等因素對(duì)密封結(jié)構(gòu)性能的影響，并將試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算、分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了本文對(duì)連接器密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析方法的合理性。在水下300m進(jìn)行了連接器海試試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明該連接器能夠與其他系統(tǒng)協(xié)同配合完