CN108860459B - 一种深海组合结构拉杆式变形补偿装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种深海组合结构拉杆式变形补偿装置，包括一对球座，在各球座内配合开设有内腔的球碗，各球碗的内腔均与一根球销的一端配合形成球铰，使各球销伸入球碗内腔的一端可转动；在各根球销的另一端共同与拉杆的两端螺纹连接。通过本发明对耐压结构收缩变形进行补偿，允许耐压结构各自收缩变形，大大减小了连接框架的应力与变形，保证了整体结构的安全性；通过拉杆式变形补偿装置对耐压结构、连接框架进行连接，当耐压结构产生大的收缩变形时，连接框架变形较小，消除了与连接框架相连设备的大位移，减小了结构变形对设备运行的影响。

Description

一种深海组合结构拉杆式变形补偿装置
技术领域
本发明涉及深海耐压结构领域，尤其涉及一种深海组合结构拉杆式变形补偿装置。
背景技术
传统的深海装备由单个耐压结构和与之焊接的非耐压结构共同构成平台设备的搭载空间。耐压结构作为人员、电子设备等有效载荷的承载体，在巨大的深水压力下产生较大应力，结构产生收缩变形。随着深海装备向大型化、大深度发展，单个耐压结构尺寸和厚度都将增大，给制造带来较大难度，在这种情况下，多个耐压结构构成的深海组合结构是合理的选择。设计深海组合结构时，需要对多个耐压结构进行组合定位，使组合结构的相对位置保持不变。
由于各耐压结构变形量不同，变形不协调，不合理的结构连接形式将在连接框架中产生巨大应力，造成结构破坏，使组合结构分离，影响深海装备和载人平台人员的安全性。深海组合结构的连接有焊接连接和装配连接两种形式。焊接连接采用连接框架与各耐压壳焊接固定，这种连接形式不允许组合结构之间有相对位移，结构变形的不协调在连接框架中产生较大应力，易造成结构破损；且连接框架随耐压壳收缩变形后，安装其上的设备产生位移，舷外设备装配关系发生变化，导致设备不能正常运行；另外，焊接连接在耐压结构表面产生较长的焊缝，对耐压结构安全性产生影响。
发明内容
本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种深海组合结构拉杆式变形补偿装置，其能有效补偿深海耐压结构的收缩变形、减小深海多个耐压结构不协调对连接框架的影响，其能够释放耐压壳体产生的变形，减小耐压壳体收缩对连接框架的影响，实现耐压结构之间的可靠连接。
本发明所采用的技术方案如下：
一种深海组合结构拉杆式变形补偿装置，包括一对球座，在各球座内配合开设有内腔的球碗，各球碗的内腔均与一根球销的一端配合形成球铰，使各球销伸入球碗内腔的一端可转动；在各根球销的另一端共同与拉杆的两端螺纹连接。
其进一步技术方案在于：
各球座的表面均通过螺钉固接球座上盖；
于各球销与球座的外周均设置卡环，位于球销上的卡环与防尘罩的一端连接，位于球座上的卡环与防尘罩的另一端连接，使所述防尘罩覆盖于球座上盖的表面并防止杂物进入球销与球碗之间；
于所述拉杆的两端分别设置外螺纹，在各根球销的另一端均开设用于配合拉杆端部的内腔，在所述内腔的内壁上开设用于配合外螺纹的内螺纹；
在所述拉杆的外螺纹处还螺纹连接锁紧螺母，所述锁紧螺母的一端与球销的断面处抵接；
所述球座的内腔与球销的一端适配，所述内腔为球形内腔，所述球销的一端为球形端。
本发明的有益效果如下：
通过本发明对耐压结构收缩变形进行补偿，允许耐压结构各自收缩变形，大大减小了连接框架的应力与变形，保证了整体结构的安全性；
通过拉杆式变形补偿装置对耐压结构、连接框架进行连接，当耐压结构产生大的收缩变形时，连接框架变形较小，消除了与连接框架相连设备的大位移，减小了结构变形对设备运行的影响；
当结构受其他方向载荷如扭转、弯曲时，变形补偿能够释放一定的扭转与弯曲变形，并将扭矩、弯曲等传递至连接框架。在对耐压结构收缩变形进行补偿同时，不影响各方向受力在结构中的有效传递；
在水面状态，本发明不需要施加预紧力以达到深海环境下的变形补偿，安装维护方便；本发明中没有采用弹性元器件，不存在深海环境下变形补偿能力下降，可靠性降低等风险，因此可靠性提高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明与圆形连接框架连接的示意图。
图3为图2在A-A处的剖视示意图。
图4为本发明的实施原理图。
图5为本发明的焊接连接示意图。
图6为图5在B-B方向的剖视结构示意图。
其中：1、球座；2、球碗；3、螺钉；4、球座上盖；5、防尘罩；6、卡环；7、球销；8、锁紧螺母；9、拉杆；10、第一耐压壳体；11、第二耐压壳体；12、连接框架；13、拉杆式变形补偿装置单元。
具体实施方式
下面说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，一种深海组合结构拉杆式变形补偿装置包括一对球座1，各球座1的表面均通过螺钉3固接球座上盖4。在各球座1内配合开设有内腔的球碗2，各球碗2的内腔均与一根球销7的一端配合形成球铰，通过水润滑使各球销7伸入球碗2内腔的一端可转动并且无卡滞或松动现象，在各根球销7的另一端共同与拉杆9的两端螺纹连接。于拉杆9的两端分别设置外螺纹，在各根球销7的另一端均开设用于配合拉杆9端部的内腔，在内腔的内壁上开设用于配合外螺纹的内螺纹。在拉杆9的外螺纹处还螺纹连接锁紧螺母8，锁紧螺母8的一端与球销7的断面处抵接。本发明也可以采用关节轴承代替球铰接头。
于各球销7与球座1的外周均设置卡环6，位于球销7上的卡环6与防尘罩5的一端连接，位于球座1上的卡环6与防尘罩5的另一端连接，使防尘罩5覆盖于球座上盖4的表面并防止杂物进入球销7与球碗2之间。球座1的内腔与球销7的一端适配，内腔为球形内腔，球销7的一端为球形端。
本发明的安装过程如下：
首先将拉杆9的一端旋入球销7的内腔并与内腔内螺纹紧密连接，待拉杆9的长度满足后再旋入另一球销7端，然后按照同样的方法将拉杆9的另一端装入另一个球销7，通过锁紧螺母8抵住球销7的球销断面，避免拉杆9在两端球铰接头间移动。
本发明的具体工作过程如下：
如图2所示，在对深海组合结构进行连接时，连接框架12与第一耐压壳体10、第二耐压壳体11之间通过本发明的拉杆式变形补偿装置单元13拦截，拉杆式变形补偿装置单元13为多个并以第一耐压壳体10、第二耐压壳体11为中心均布，如图3所示，各拉杆式变性补偿装置单元均与第一耐压壳体10、第二耐压壳体11的中轴线之间具有角度θ并构成“伞形”结构。
本发明在深海环境中的变形主要为径向收缩与轴向收缩变形，通过计算耐压结构在预定深度上的变形，确定拉杆9与连接框架12横剖面所构成的初始角度θ1和变形的最终角度Θ2，如图3所示，以拉杆9的长度为半径，分别以拉杆式变形补偿装置单元13与第一耐压壳体10、第二耐压壳体11安装端球铰处变形前后位置为圆心分别作相交圆，如图4所示，确定拉杆式变形补偿装置单元13与连接框架12安装端球铰的位置，保证在变形前后拉杆9的长度保持不变，使拉杆9在变形前后传递至连接框架12中的载荷接近为零，在下潜过程中，拉杆作为二力杆可以绕球铰秒年转动，并释放第一耐压壳体10、第二耐压壳体11的变形。
如图4所示，在初始状态时拉杆9的轴线与连接框架12的横剖面为θ1，预定深度处耐压壳轴向变形为δ1、径向变形δ2、拉杆9的轴线与连接框架横剖面成Θ2，在初始状态和预定深度时，拉杆9在长度方向不变化，如图1所示，只是拉杆9绕球铰转动一定角度。在中间状态即下潜过程中，径向变形与轴向变形成线性，此时拉杆9受拉力，如图4所示，拉杆9受拉力后的最大变形量为δ3。由于变形量转换为以球铰为圆心、拉杆长度为半径、圆弧与舷线间的间隙量，因此δ3为小量。例如拉杆9的长度为200mm，轴向变形δ1为50m，径向变形δ2为20mm，因此拉杆变形量为δ3为1.82mm。
以上描述是对如图4、图5所示，第一耐压壳体10、第二耐压壳体11与连接框架12焊接，第一耐压壳体10、第二耐压壳体11在深海中产生收缩变形时，由于连接框架12与各耐压结构固联，连接框架12随第一耐压壳体10、第二耐压壳体11产生大变形，变形不协调在连接框架12中产生巨大应力易产生结构破坏，且与连接框架12相连设备也随之发生位移，易产生设备运行故障。而采用本发明将第一耐压壳体10、第二耐压壳体11与连接结构12相连时，变形补偿装置对耐压壳体的收缩变形进行补偿，将耐压壳变体形释放，大大减小耐压结构收缩变形产生的变形与应力，提高了结构的安全性。同时由于连接框架12不随耐压结构变形，减小了结构变形对设备的影响。
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，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (3)

1.一种深海组合结构拉杆式变形补偿装置，其特征在于：所述深海组合结构拉杆式变形补偿装置拦截于耐压壳体与连接框架之间，所述深海组合结构拉杆式变形补偿装置为多个并以耐压壳体为中心均布，各深海组合结构拉杆式变形补偿装置与耐压壳体的中轴线之间具有角度且构成“伞形”结构；
所述深海组合结构拉杆式变形补偿装置包括一对球座(1)，在各球座(1)内配合开设有内腔的球碗(2)，各球碗(2)的内腔均与一根球销(7)的一端配合形成球铰，使各球销(7)伸入球碗(2)内腔的一端可转动；在各根球销(7)的另一端共同与拉杆(9)的两端螺纹连接；于所述拉杆(9)的两端分别设置外螺纹，在各根球销(7)的另一端均开设用于配合拉杆(9)端部的内腔，在所述内腔的内壁上开设用于配合外螺纹的内螺纹；在所述拉杆(9)的外螺纹处还螺纹连接锁紧螺母(8)，所述锁紧螺母(8)的一端与球销(7)的断面处抵接；所述球座(1)的内腔与球销(7)的一端适配，所述内腔为球形内腔，所述球销(7)的一端为球形端。
2.如权利要求1所述的一种深海组合结构拉杆式变形补偿装置，其特征在于：各球座(1)的表面均通过螺钉(3)固接球座上盖(4)。
3.如权利要求1所述的一种深海组合结构拉杆式变形补偿装置，其特征在于：于各球销(7)与球座(1)的外周均设置卡环(6)，位于球销(7)上的卡环(6)与防尘罩(5)的一端连接，位于球座(1)上的卡环(6)与防尘罩(5)的另一端连接，使所述防尘罩(5)覆盖于球座上盖(4)的表面并防止杂物进入球销(7)与球碗(2)之间。
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