CN105216995A - 球柱组合式环形耐压结构 - Google Patents

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徐强
张博文
屈平
刘建德
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Abstract

球柱组合式环形耐压结构，包括球壳，多个球壳串联连接形成环形结构，多个球壳沿所述环形结构的圆周方向均布；球壳上设有两个圆形正交开孔，球壳上的所述两个圆形正交开孔分别位于球壳中心与所述环形结构圆心连线的两侧，相邻球壳之间通过环肋圆柱壳相连接，环肋圆柱壳的两端分别插入相邻的两个球壳上的圆形正交开孔，且环肋圆柱壳的两端分别与相邻的两个球壳固定连接。本发明通过球壳和环肋圆柱壳组合形成特殊环形耐压结构，既具备环形耐压结构的特殊优势，且能利用已有成熟的球壳和圆柱壳的加工成型工艺制作成型，克服了典型环形耐压结构加工制造困难的问题，保证了耐压结构的整体质量。

Description

球柱组合式环形耐压结构
技术领域
本发明涉及水下工程耐压结构技术领域，具体涉及环形耐压结构，尤其涉及由球壳与柱壳组合形成的特殊环形水下耐压结构。
背景技术
球形、圆柱形、环肋圆柱形、环形结构均是水下耐压结构的结构形式，相对于圆柱形或球形水下耐压结构，环形耐压结构具有空间总体布置及人员贯穿活动方便等优势，环形耐压结构为深海装备发展、资源探索与开发利用提供了新的选择，成为近年来水下工程耐压结构领域的研究热点。典型的环形水下耐压结构，其整体呈圆环形，横截面呈圆形，其加工成型通常采用以下三种方式加工成型：一，由特种钢弯成圆环段，再把各个圆环段纵向焊接在一起成型；二，挤压成单个圆环段再组装拼焊；三，铸造成单个圆环段再组装拼焊，然而，这三种成型方式均有缺陷，其中，第一种成型方式制造的环形结构容易出现壁厚不均匀的缺陷，挤压再组装拼焊对环形结构的尺寸限制较大，铸造再组装拼焊容易产生气孔、夹杂等缺陷。环形耐压结构是一种新型且具备特殊优势的耐压结构，然而环形结构加工制造困难，工作效率较低，整体质量难以保证。
发明内容
本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种球柱组合式环形耐压结构，其通过球壳和环肋圆柱壳组合形成特殊环形耐压结构，不仅具备环形耐压结构的特殊优势，且能够利用已有的成熟的球壳和圆柱壳的加工成型工艺制作成型，克服了典型环形耐压结构加工制造困难的问题，保证了耐压结构的整体质量。
本发明的技术方案如下：
球柱组合式环形耐压结构，包括球壳，多个球壳串联连接形成环形结构，多个球壳沿所述环形结构的圆周方向均布；球壳上设有两个圆形正交开孔，球壳上的所述两个圆形正交开孔分别位于球壳中心与所述环形结构圆心连线的两侧，相邻球壳之间通过环肋圆柱壳相连接，环肋圆柱壳的两端分别插入相邻的两个球壳上的圆形正交开孔，且环肋圆柱壳的两端分别与相邻的两个球壳固定连接。
其进一步技术方案为：
所述环肋圆柱壳包括柱形壳体以及与柱形壳体外周固接的环向T型肋骨，环向T型肋骨包括环向面板及环向腹板，环向腹板外壁面与环向面板内壁面固接，环向腹板内壁面与柱形壳体外壁面固接。
所述球壳的两个圆形正交开孔上均覆盖并固接有呈曲面形状的第一加厚壳板，第一加厚壳板上设有贯穿孔，环肋圆柱壳通过所述贯穿孔插入球壳上的圆形正交开孔。
所述环肋圆柱壳包括呈柱形结构的第二加厚壳板，柱形壳体的两侧均固接有第二加厚壳板，环肋圆柱壳通过两端的第二加厚壳板分别插入相邻的两个球壳上的圆形正交开孔，且环肋圆柱壳两端的第二加厚壳板分别与相邻的两个球壳上的第一加厚壳板固定连接。
所述球壳上的两个圆形正交开孔的圆形端面的夹角为360°/n，其中，n为球壳的数量。
本发明的技术效果：
本发明对现有的整体呈圆环形、横断面呈圆形的典型环形耐压结构进行改进，采用球壳与环肋圆柱壳组合形成整体成环形结构的水下耐压结构，不仅使得本发明所述耐压结构具备现有的典型环形耐压结构的特殊优点，即：一，具备自闭合特性，有利于耐压结构内部布置，人员贯穿活动方便；二，水下状态的静稳性较好，便于坐地勘探；三，将其作为水下运载平台可以较方便地在三维方向上自由航行；四、具备优良的承压性能，另一方面，由于本发明采用现有技术中制作工艺成熟的球壳与环肋圆柱壳，克服了现有的典型环形耐压结构加工制造困难的问题，保证了耐压结构的整体质量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的左视图。
图3为图2的A-A剖视图。
图4为图3中B部放大图。
其中：1、球壳；2、环肋圆柱壳；21、柱形壳体；22、环向T型肋骨；221、环向面板；222、环向腹板；23、第二加厚壳板；3、第一加厚壳板。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
见图1、图2，本发明包括球壳1，多个球壳1串联连接形成环形结构，多个球壳1沿所述环形结构的圆周方向均布；球壳1上设有两个圆形正交开孔，球壳1上的两个圆形正交开孔分别位于球壳1中心O1与所述环形结构圆心O2连线的两侧，相邻球壳1之间通过环肋圆柱壳2相连接，环肋圆柱壳2的两端分别插入相邻的两个球壳1上的圆形正交开孔，且环肋圆柱壳2的两端分别与相邻的两个球壳1固定连接。
具体地，见图3、图4，所述环肋圆柱壳2包括柱形壳体21以及与柱形壳体21外周固接的环向T型肋骨22，环向T型肋骨22的数量至少为一个，环向T型肋骨22包括环向面板221及环向腹板222，环向腹板222外壁面与环向面板221内壁面固接，环向腹板222内壁面与柱形壳体21外壁面固接。
进一步地，球壳1的所述两个圆形正交开孔上均覆盖并固接有呈曲面形状的第一加厚壳板3，第一加厚壳板3上设有贯穿孔，环肋圆柱壳2通过贯穿孔插入球壳1上的圆形正交开孔；环肋圆柱壳2包括呈柱形结构的第二加厚壳板23，柱形壳体21的两侧均固接有第二加厚壳板23，环肋圆柱壳2通过两端的第二加厚壳板23分别插入相邻的两个球壳1上的圆形正交开孔，且环肋圆柱壳2两端的第二加厚壳板23分别与相邻的两个球壳1上的第一加厚壳板3固定连接。第二加厚壳板23作为开孔围壁与第一加厚壳板3共同对球壳1的圆形正交开孔部位的强度进行加强
为了构建呈最佳结构稳定性的耐压结构，球壳1上的两个圆形正交开孔的圆形端面的夹角α为360°/n，即360°与所有球壳数量的比值，其中，n为球壳1的数量。
本发明对现有的整体呈圆环形、横断面呈圆形的典型环形耐压结构进行改进，采用球壳与环肋圆柱壳组合形成整体成环形结构的水下耐压结构，不仅使得本发明所述水下耐压结构具备现有的典型环形耐压结构的特殊优点，且由于本发明采用现有技术中制作工艺成熟的球壳与环肋圆柱壳，克服了现有的典型环形耐压结构加工制造困难的问题，保证了耐压结构的整体质量。根据水下耐压结构的内、外部安装等需求，所述球壳1和环肋圆柱壳2的数量和直径可以进行调整，图1所示实施例当中，球壳1包括两种直径的球壳，环肋圆柱壳2采用统一直径。本发明使用时，球壳主要用于抵抗静水外压，为人员及设备提供常压的工作环境，环肋圆柱壳2主要作为抗静水外压的连接通道，供人员在不同球壳间穿行。具体地，本发明所述球壳与环肋圆柱壳的加工成型及装配说明如下：
在进行球壳1的加工成型时，可视球壳直径的大小选择不同的成型工艺。对于直径较小的球壳采用半球成型工艺，即通过大规格厚板直接冲压成半球，然后焊接两个半球赤道环缝，对于直径较大的球壳采用分瓣成型工艺，即将球壳进行分瓣，每个分瓣分别加工成型，然后将各个分瓣焊接成整球；在组装球壳与第一加厚壳板3时，由于两者壳板厚度不同，因此需要在两者的连接部位进行削斜过渡，过渡区尺寸不小于五倍的板厚差；
在进行环肋圆柱壳2成型时，柱形壳体21通过板材由卷板机卷成，再焊接柱形壳体21的纵向对接缝；第二加厚壳板23采用与柱形壳体21相同的工艺进行加工成型；环向T型肋骨22由环向面板221及环向腹板222组焊即成，在组装环肋圆柱壳2时，在柱形壳体21和第二加厚壳板23的连接部位进行削斜过渡，过渡区尺寸不小于五倍的板厚差。
在进行球壳1和环肋圆柱壳2组装焊接时，将球壳1沿圆周方向等间距布置，图1所示的实施例当中，两种直径的当球壳1间隔布置，每当布置好一个球壳1，将环肋圆柱壳2插入相邻球壳1的圆形正交开孔并装配好，依次进行，直至所有的球壳1和环肋圆柱壳2装配完毕，最后通过焊接将所有球壳1和环肋圆柱壳2连接成环形耐压结构，图1为本发明所述优选实施例，共采用大、小球壳共10个，环肋圆柱壳10个，夹角α为36°，由于球壳、环肋圆柱壳的成型工艺均为现有成熟成型工艺，保证了本发明所述耐压结构的整体质量。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (5)

1.球柱组合式环形耐压结构，其特征在于：包括球壳（1），多个球壳（1）串联连接形成环形结构，多个球壳（1）沿所述环形结构的圆周方向均布；球壳（1）上设有两个圆形正交开孔，球壳（1）上的所述两个圆形正交开孔分别位于球壳（1）中心与所述环形结构圆心连线的两侧，相邻球壳（1）之间通过环肋圆柱壳（2）相连接，环肋圆柱壳（2）的两端分别插入相邻的两个球壳（1）上的圆形正交开孔，且环肋圆柱壳（2）的两端分别与相邻的两个球壳（1）固定连接。
2.按权利要求1所述的球柱组合式环形耐压结构，其特征在于：所述环肋圆柱壳（2）包括柱形壳体（21）以及与柱形壳体（21）外周固接的环向T型肋骨（22），环向T型肋骨（22）包括环向面板（221）及环向腹板（222），环向腹板（222）外壁面与环向面板（221）内壁面固接，环向腹板（222）内壁面与柱形壳体（21）外壁面固接。
3.按权利要求2所述的球柱组合式环形耐压结构，其特征在于：所述球壳（1）的两个圆形正交开孔上均覆盖并固接有呈曲面形状的第一加厚壳板（3），第一加厚壳板（3）上设有贯穿孔，环肋圆柱壳（2）通过所述贯穿孔插入球壳（1）上的圆形正交开孔。
4.按权利要求3所述的球柱组合式环形耐压结构，其特征在于：所述环肋圆柱壳（2）包括呈柱形结构的第二加厚壳板（23），柱形壳体（21）的两侧均固接有第二加厚壳板（23），环肋圆柱壳（2）通过两端的第二加厚壳板（23）分别插入相邻的两个球壳（1）上的圆形正交开孔，且环肋圆柱壳（2）两端的第二加厚壳板（23）分别与相邻的两个球壳（1）上的第一加厚壳板（3）固定连接。
5.按权利要求1至4任一权利要求所述的球柱组合式环形耐压结构，其特征在于：所述球壳（1）上的两个圆形正交开孔的圆形端面的夹角为360°/n，其中，n为球壳（1）的数量。
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