CN108557016A - 深海浮标耐压筒体 - Google Patents

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CN108557016A CN201810402325.0A CN201810402325A CN108557016A CN 108557016 A CN108557016 A CN 108557016A CN 201810402325 A CN201810402325 A CN 201810402325A CN 108557016 A CN108557016 A CN 108557016A
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曹军军
连琏
何东晓
王秋野
赵亮
姚宝恒
李戴维
任平
马厦飞
平伟
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Harbin Glass Steel Research Institute Co Ltd
Shanghai Jiaotong University
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Harbin Glass Steel Research Institute Co Ltd
Shanghai Jiaotong University
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B22/00—Buoys
    • B63B22/24—Buoys container type, i.e. having provision for the storage of material
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    • B63B3/00—Hulls characterised by their structure or component parts
    • B63B3/13—Hulls built to withstand hydrostatic pressure when fully submerged, e.g. submarine hulls

Abstract

本发明提供了一种深海浮标筒体，包括容纳舱体(7)、端部体；所述容纳舱体(7)与端部体相配合连接；所述容纳舱体(7)包括一个或多个舱体单元；其中，多个舱体单元之间沿轴向方向依次连接；多个舱体单元所构成部件的一端连接一个端部体；多个舱体单元所构成部件的另一端连接另一个端部体。本发明提供的深海浮标筒体，改善了接口处的应力传力及变形，所述接口处为端环和碳纤维。本发明提供的深海浮标筒体以碳纤维/环氧树脂复合材料为代表的复合材料耐压舱，具有比强度、比刚度高的优点，重量能够比同等规格的金属耐压舱减少40％。因此，在深海环境中可以提供更高的净浮力，能够搭载更多的科学仪器及设备，具有优越的性能价格比。

Description

深海浮标耐压筒体
技术领域
本发明涉及一种深海浮标，具体地，涉及一种深海浮标耐压筒体，更具体地，涉及一种深海浮标用复合材料耐压筒体。
背景技术
传统的深海耐压舱主要采用锻钢及铝、钛合金等金属材料制成，技术相对成熟。但是，随着深海探测行业的发展，传统材料的深海耐压舱在重量、性能、经济型等方面已经逐渐满足不了需求。
例如，专利文献CN203623913U公开了一种轻型耐压舱口盖及开盖专用工具，轻型耐压舱口盖包括围栏和铝制壳体，铝制壳体的圆周边沿设置多个爪，围栏的端面设置多个楔，每个爪和对应楔相互啮合。铝制壳体设有两个压力均衡装置、外齿轮轴、内齿轮轴和若干对外齿条，围栏装置若干对内齿条，压力均衡装置处于关闭状态时，压力均衡装置的手柄位于其中一个外齿条或内齿条的上方，并与外齿轮轴或内齿轮轴相抵。开盖专用工具的齿轮分别和外齿条、内齿条啮合匹配，外齿轮轴、内齿轮轴分别和齿轮轴孔插入匹配。本实用新型的目的在于提供一种轻型耐压舱口盖及开盖专用工具，其操作简单、耐腐蚀，具有较高的可靠性和安全性。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种深海浮标筒体。
根据本发明提供的一种深海浮标筒体，包括容纳舱体、端部体；
所述容纳舱体与端部体相配合连接；
所述容纳舱体包括一个或多个舱体单元；其中，多个舱体单元之间沿轴向方向依次连接；
多个舱体单元所构成部件的一端连接一个端部体；
多个舱体单元所构成部件的另一端连接另一个端部体。
优选地，所述容纳舱体的材料为碳纤维或环氧树脂复合材料；
所述端部体的材料为钛合金材料；
所述容纳舱体的外部涂覆有防水层；
所述防水层的材料为聚氨酯树脂材料。
优选地，还包括：第一端环、第二端环；
在多个舱体单元中，相邻的舱体单元分别记为舱体单元A、舱体单元B；
所述舱体单元A的一端为第一凸止口；
所述第一端环的一端为第一凹止口；
所述第一凸止口与第一凹止口相匹配连接；
所述第一端环的另一端为第二凹止口；
所述第二端环的一端为第二凸止口；
所述第二凸止口与第二凹止口相匹配连接；
所述第二端环的另一端为第三凹止口；
所述舱体单元B的另一端为第三凸止口；
所述第三凹止口与第三凸止口相匹配。
优选地，所述第一端环、第二端环之间设置有密封圈；
所述第一端环、第二端环之间还设置有连接部安装孔；
所述第一端环、第二端环之间通过连接部安装于连接部安装孔紧固连接；
所述端部体体与相邻的舱体单元之间止口连接：
所述舱体单元A的一端为第七凸止口；
所述深海浮标筒体，还包括第五端环；
所述第五端环的一端为第七凹止口；
所述第七凸止口与第七凹止口相匹配连接；
所述第五端环的另一端为第八凸止口；
一个端部体体的一端为第八凹止口；
所述第八凸止口与第八凹止口相匹配连接。
优选地，所述端部体体为球缺状；
所述端部体体的端口均设置有螺纹凸出部；
所述螺纹凸出部与容纳舱体的端口的螺纹凹槽相匹配；
所述螺纹凸出部与容纳舱体的舱体单元A、舱体单元B这两者的端口的螺纹凹槽相匹配；
所述第一端环和第二端环之间的配合面、第五端环与端部体体之间的配合面均设置有密封圈。
优选地，所述端部体体的端口设置有法兰；
所述法兰内设置有螺纹凸出部；
所述法兰的外侧设置有耳片；
所述耳片的数量为多个。
优选地，所述耳片上设置有定位孔。
优选地，所述端部体与容纳舱体之间设置有装配工艺孔；
所述端部体、第二端环均设置有转配工艺孔。
优选地，所述容纳舱体的外部与第一端环或第二端环均涂覆有防水层；
所述第一端环、第二端环与容纳舱体的连接端设置有燕尾槽；
所述防水层嵌入至燕尾槽内。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供的深海浮标筒体，改善了接口处的应力传力及变形，所述接口处为端环和碳纤维。
2、本发明提供的深海浮标筒体以碳纤维/环氧树脂复合材料为代表的复合材料耐压舱，具有比强度、比刚度高的优点，重量能够比同等规格的金属耐压舱减少40％。因此，在深海环境中可以提供更高的净浮力，能够搭载更多的科学仪器及设备，具有优越的性能价格比。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的深海浮标筒体的整体结构图。
图2为本发明提供的深海浮标筒体的正视图。
图3为本发明提供的深海浮标筒体的容纳舱体结构的示意图。
图4为本发明提供的深海浮标筒体的容纳舱体结构与端环机构的连接方式的示意图。
图5为本发明提供的深海浮标筒体第一端盖的结构示意图。
图6为本发明提供的深海浮标筒体第二端盖的结构示意图。
图7为本发明提供的深海浮标筒体的容纳舱体与第二端盖连接方式示意图。
图中所示：
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1至图2所示，本发明提供了一种深海浮标筒体，包括容纳舱体7、端部体；所述容纳舱体7与端部体相配合连接；所述容纳舱体(7)包括一个或多个舱体单元；其中，多个舱体单元之间沿轴向方向依次连接；多个舱体单元所构成部件的一端连接一个端部体；多个舱体单元所构成部件的另一端连接另一个端部体。
所述容纳舱体7的材料为碳纤维或环氧树脂复合材料；所述端部体的材料为钛合金材料；所述容纳舱体7的外部涂覆有防水层8；所述防水层8的材料为聚氨酯树脂材料。
如图2、图3所示，本发明提供的深海浮标筒体，还包括，第一端环6、第二端环9；在多个舱体单元中，相邻的舱体单元分别记为舱体单元A、舱体单元B；以舱体单元为三个为例，第一舱体2、第二舱体3以及第三舱体4；所述第一舱体2的一端为第一凸止口；所述第一端环6的一端为第一凹止口；所述第一凸止口与第一凹止口相匹配连接；所述第一端环6的另一端为第二凹止口；所述第二端环9的一端为第二凸止口；所述第二凸止口与第二凹止口相匹配连接；所述第二端环9的另一端为第三凹止口；所述第二舱体3的另一端为第三凸止口；所述第三凹止口与第三凸止口相匹配。多个舱体单元中，所述第二舱体3的另一端通过端环机构与第三舱体4的任一端相连接；所述端环机构，还包括第三端环、第四端环；所述第二舱体3的另一端为第四凸止口；所述第三端环的一端为第四凹止口；所述第四凸止口与第四凹止口相匹配；所述第三端环的另一端为第五凹止口；所述第四端环的一端为第五凸止口；所述第五凸止口与第五凹止口相匹配；所述第四端环的另一端为第六凹止口；所述第三舱体4的任一端为第六凸止口；所述第六凹止口与第六凸止口相匹配。
具体地说，所述第一舱体2、第二舱体3以及第三舱体4优选的分别为上耐压舱、中耐压舱以及下耐压舱；所述上耐压舱、中耐压舱以及下耐压舱这三者的结构形式一致，所述上耐压舱、中耐压舱以及下耐压舱这三者的筒体的材料均优选地采用碳纤维材料或环氧树脂复合材料，更优选的为增强纤维采用T700/T1000碳纤维，树脂体系为环氧树脂体系。根据深海浮标耐压筒体的使用条件，通过结构计算确定碳纤维筒体的结构尺寸及复合材料铺层顺序。碳纤维筒体的成型制造以复合材料缠绕等成型工艺方法为主。筒体缠绕采用预制金属芯模工艺，筒体成型完毕后可以方便地进行脱模清理。
具体地说，第一端环6、第二端环7优选的分别为前端环、后端环；所述前端环、后端环的材料均优选的采用TC4钛合金。依据不同位置的结构及配合要求，端环形式有所区别。图3所示的端环结构为本发明的一种实施例，但不限制于此。
所述第一端环6、第二端环9之间设置有密封圈10；所述第一端环6、第二端环9之间还设置有连接部安装孔；所述第一端环6、第二端环9之间通过连接部安装于连接部安装孔紧固连接；所述端部体与相邻的舱体单元之间止口连接：所述舱体单元A的一端为第七凸止口；所述深海浮标筒体，还包括第五端环；所述第五端环的一端为第七凹止口；所述第七凸止口与第七凹止口相匹配连接；所述第五端环的另一端为第八凸止口；一个端部体的一端为第八凹止口；所述第八凸止口与第八凹止口相匹配连接。
所述上耐压舱、中耐压舱以及下耐压舱之间采用止口配合连接，为防止在使用过程中出现脱落情况出现，在端环机构上预留螺纹孔，在装配完成后使用连接部，优选地采用钛合金螺钉进行紧固。
所述端部体优选的为球缺状；所述端部体，例如本发明的一种实施例，如图2所示，端部体为第一端盖1、第二端盖5；所述第一端盖1的端口、第二端盖5的端口均设置有螺纹凸出部；所述螺纹凸出部与容纳舱体7的端口的螺纹凹槽相匹配；所述螺纹凸出部与容纳舱体7的第一舱体2、第三舱体4这两者的端口的螺纹凹槽相匹配；所述第一端环6和第二端环9之间的配合面、第五端环与端部体之间的配合面均设置有密封圈10，并且所述第一端盖1、第二端盖5也均通过第五端环与耐压舱的筒体，即舱体单元或者说分别与上耐压舱、下耐压舱相连接，或者说止口连接。
所述第一端盖1的端口、第二端盖5的端口设置有法兰；所述法兰内设置有螺纹凸出部；所述法兰的外侧设置有耳片；所述耳片的数量为多个。所述耳片上设置有定位孔。
所述端部体与容纳舱体7之间设置有装配工艺孔11；所述端部体的第一端环6、第二端环7、第三端环以及第四端环与第一舱体2、第二舱体3以及第三舱体4之间设置有转配工艺孔。
所述容纳舱体7的外部与第一端环(6)或第二端环(9)之间的外部之间涂覆有防水层8；所述第一端环(6)、第二端环(9)与容纳舱体7的连接端分别设置有燕尾槽；所述防水层8嵌入至燕尾槽内。所述防水层8优选地采用聚氨酯树脂材料。
需要说明的是，本发明提到的上耐压舱、中耐压舱以及下耐压舱为本发明的一种实施例，当本发明提供的深海浮标筒体沿纵向放置时，所述第一舱体2为上耐压舱，即朝上的那一端；中耐压暗藏为第二舱体3；下耐压舱为第三舱体4，即朝下的那一端；如果本发明提供的深海浮标筒体以当前状态沿纵向旋转180゜时，所述第一舱体2此时为下耐压舱；所述第三舱体4则为上耐压舱；当本发明提供的深海浮标筒体沿横向放置时，所述第一舱体2则为左耐压舱、第二舱体3则为中耐压舱、第三舱体4为右耐压舱；以当前的放置状态，旋转180゜后，所述第一舱体2则为右耐压舱；所述第三舱体4则为左耐压舱；因此，本发明提供的附图仅为本发明的一种实施例，上述所述的情况均在本发明的保护范围内，所述端环机构也是用此解释，因此，不再赘述。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种深海浮标筒体，其特征在于，包括容纳舱体(7)、端部体；
所述容纳舱体(7)与端部体相配合连接；
所述容纳舱体(7)包括一个或多个舱体单元；其中，多个舱体单元之间沿轴向方向依次连接；
多个舱体单元所构成部件的一端连接一个端部体；
多个舱体单元所构成部件的另一端连接另一个端部体。
2.根据权利要求1所述的深海浮标筒体，其特征在于，所述容纳舱体(7)的材料为碳纤维或环氧树脂复合材料；
所述端部体的材料为钛合金材料；
所述容纳舱体(7)的外部涂覆有防水层(8)；
所述防水层(8)的材料为聚氨酯树脂材料。
3.根据权利要求1所述的深海浮标筒体，其特征在于，还包括：第一端环(6)、第二端环(9)；
在多个舱体单元中，相邻的舱体单元分别记为舱体单元A、舱体单元B；
所述舱体单元A的一端为第一凸止口；
所述第一端环(6)的一端为第一凹止口；
所述第一凸止口与第一凹止口相匹配连接；
所述第一端环(6)的另一端为第二凹止口；
所述第二端环(9)的一端为第二凸止口；
所述第二凸止口与第二凹止口相匹配连接；
所述第二端环(9)的另一端为第三凹止口；
所述舱体单元B的另一端为第三凸止口；
所述第三凹止口与第三凸止口相匹配。
端部体。
4.根据权利要求3所述的深海浮标筒体，其特征在于，所述第一端环(6)、第二端环(9)之间设置有密封圈(10)；
所述第一端环(6)、第二端环(9)之间还设置有连接部安装孔；
所述第一端环(6)、第二端环(9)之间通过连接部安装于连接部安装孔紧固连接；
所述端部体与相邻的舱体单元之间止口连接：
所述舱体单元A的一端为第七凸止口；
所述深海浮标筒体，还包括第五端环；
所述第五端环的一端为第七凹止口；
所述第七凸止口与第七凹止口相匹配连接；
所述第五端环的另一端为第八凸止口；
一个端部体的一端为第八凹止口；
所述第八凸止口与第八凹止口相匹配连接。
5.根据权利要求1所述的深海浮标筒体，其特征在于，所述端部体为球缺状；
所述端部体的端口均设置有螺纹凸出部；
所述螺纹凸出部与容纳舱体(7)的端口的螺纹凹槽相匹配；
所述螺纹凸出部与容纳舱体(7)的舱体单元A、舱体单元B这两者的端口的螺纹凹槽相匹配；
所述第一端环(6)和第二端环(9)之间的配合面、第五端环与端部体之间的配合面均设置有密封圈(10)。
6.根据权利要求5所述的深海浮标筒体，其特征在于，所述端部体的端口设置有法兰；
所述法兰内设置有螺纹凸出部；
所述法兰的外侧设置有耳片；
所述耳片的数量为多个。
7.根据权利要求6所述的深海浮标筒体，其特征在于，所述耳片上设置有定位孔。
8.根据权利要求1所述的深海浮标筒体，其特征在于，所述端部体与容纳舱体(7)之间设置有装配工艺孔(11)；
所述端部体、第二端环(7)均设置有转配工艺孔。
9.根据权利要求1所述的深海浮标筒体，其特征在于，所述容纳舱体(7)的外部与第一端环(6)或第二端环(9)之间均涂覆有防水层(8)；
所述第一端环(6)、第二端环(9)与容纳舱体(7)的连接端分别设置有燕尾槽；
所述防水层(8)嵌入至燕尾槽内。
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