CN110498146B - 一种具有低频高透波率的大型非金属真空罐体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有低频高透波率的大型非金属真空罐体，包括筒体、左端部封头、右端部封头和支腿，左端部封头固连在筒体左侧，右端部封头固连在筒体右侧，支腿固连在筒体底部，其中，筒体、左端部封头和右端部封头均为回转体，筒体、左端部封头和右端部封头的回转面均为半圆环，筒体的外圈圆弧和内圈圆弧分别与左端部封头以及右端部封头的外圈圆弧和内圈圆弧相切，本发明具有解决真空罐体的透波性和提高罐体的抗屈曲能力的优点。

Description

一种具有低频高透波率的大型非金属真空罐体

技术领域

本发明涉及信号传输技术领域，尤其涉及一种具有低频高透波率的大型非金属真空罐体。

背景技术

目前在用的大型真空罐体大多是用金属板材焊接而成的筒形结构，罐体两端为球形封头，中间为圆柱型。由于金属材料因其导电特性而不具有透波能力，金属罐体内真空环境下被测目标不能进行相关散射实验，非金属材料因其弹性模量比较小，真空环境下很容易产生屈曲失稳。在罐体内壁沿圆周方向和轴线方向增设网格筋板，可以有效提高罐体的局部稳定性，防止屈曲，但网格筋板会影响罐体透波的均匀性，严重影响相关散射实验数据的准确性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的缺陷，提供了一种具有低频高透波率的大型非金属真空罐体。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有低频高透波率的大型非金属真空罐体，包括筒体、左端部封头、右端部封头和支腿，左端部封头固连在筒体左侧，右端部封头固连在筒体右侧，支腿固连在筒体底部，其中，筒体、左端部封头和右端部封头均为回转体，筒体、左端部封头和右端部封头的回转面均为半圆环，筒体的外圈圆弧和内圈圆弧分别与左端部封头以及右端部封头的外圈圆弧和内圈圆弧相切。

通过采用上述技术方案，罐体表面由三段圆弧相切的部分组成，使罐体三段之间过渡平滑，无论是罐体的内表面或外表面均平整，以使电磁波在穿过罐体时能保证透波的均匀性。

作为对本发明的进一步说明，优选地，左端部封头和右端部封头内径与外径相同且均小于筒体的内径。

通过采用上述技术方案，不仅能使罐体结构对称，保障信号传输的均匀性，还使罐体轴线方向长度较长，则能接收更多的信号波。

作为对本发明的进一步说明，优选地，筒体中部向外拱起。

通过采用上述技术方案，使罐体具有出色的抗压能力来提高罐体内部真空环境下的局部稳定性，防止罐体发生屈曲。

作为对本发明的进一步说明，优选地，左端部封头和右端部封头端头部分别开设有左窗口和右窗口。

通过采用上述技术方案，开设窗口能够在罐体上安装其他器件，便于信号采集。

作为对本发明的进一步说明，优选地，筒体、左端部封头、右端部封头和支腿均采用非金属材料制成。

通过采用上述技术方案，采用非金属材料，相比无透波性能的金属材质不仅能够满足罐内试件的测试，而且还因其密度低更方便罐体的吊装与在高空实验台上的安全就位。

作为对本发明的进一步说明，优选地，支腿底部开设有凹口，凹口高度小于支腿长度。

通过采用上述技术方案，为方便吊带穿插和防止罐体吊装过程中脱出，保证罐体吊装的安全。

作为对本发明的进一步说明，优选地，支腿位于凹口两侧固连有加强筋，加强筋长度方向竖直。

通过采用上述技术方案，提高支腿的结构强度，使支腿能稳定支撑罐体。

作为对本发明的进一步说明，优选地，支腿底部固连有底板，底板底面积大于支腿和加强筋的底面积。

通过采用上述技术方案，设置底板增大支腿与安装环境的接触面积，使罐体的固定更为稳定。

作为对本发明的进一步说明，优选地，筒体、左端部封头、右端部封头和支腿通过熔焊相连。

通过采用上述技术方案，使用熔焊工艺，使筒体和左右封头的连接端熔合在一起，使罐体形成一体式，不仅具有极高的连接强度，还能保证罐体两端透波率保持一致。

实施本发明的，具有以下有益效果：

1、本发明通过采用具有高透波率非金属材料做成的由三段相切圆弧形成的旋转体作为真空罐体，保证罐体外壳具有均匀一致的透波性能；

2、本发明利用弧形结构所具有的出色抗压能力来提高真空罐体的局部稳定性，防止罐体发生屈曲。

附图说明

图1为本发明的左视图；

图2是本发明的右视图；

图3是本发明的剖面图；

图4是图3中A的放大图；

图5是本发明的不同频率下有机玻璃透波率与有机玻璃厚度的关系曲线图；

图6是本发明的罐体拱起高度与外圆弧半径的关系曲线图；

图7是本发明的不同壁厚下真空罐体屈曲安全系数与罐体拱起高度的关系曲线。

附图标记说明：

1、筒体；2、左端部封头；21、左窗口；3、右端部封头；31、右窗口；4、支腿；41、底板；42、加强筋；43、凹口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种具有低频高透波率的大型非金属真空罐体，结合图1、图2，包括筒体1、左端部封头2、右端部封头3和支腿4，筒体1、左端部封头2、右端部封头3和支腿4均采用有机玻璃、钢化玻璃、高密度聚四氟乙烯或带夹层的复合材料等非金属材料制成，筒体1、左端部封头2、右端部封头3由整体模具或分体模具成形；采用非金属材料，相比无透波能力的金属材料，不仅能够满足罐内试件的测试，而且还因其密度低更方便罐体的吊装与在高空实验台上的安全就位，使被测目标在真空罐体进行散射实验成为可能；左端部封头2熔焊在筒体1左侧，右端部封头3熔焊在筒体1右侧，支腿4熔焊在筒体1与左右封头相接处的底部；使用熔焊工艺，使筒体1和左右封头的连接端熔合在一起，使罐体形成一体式，不仅具有极高的连接强度，还能保证罐体两端透波率保持一致。

结合图1、图3，筒体1、左端部封头2和右端部封头3均为回转体，筒体1、左端部封头2和右端部封头3的回转面均为半圆环，其中筒体1圆弧圆心为O，外圆弧半径为R1，内圆弧半径为R3，R1>R3；左端部封头2圆弧圆心为O1，右端部封头3圆弧圆心为O2，左端部封头2和右端部封头3的外圆弧半径均为R0，左端部封头2和右端部封头3的内圆弧半径均为R2，其中，筒体1的圆弧圆心O位于筒体1外，左端部封头2的圆弧圆心O1和右端部封头3的圆弧圆心为O2位于筒体1内且位于同一水平直线上，罐体可视为通过筒体1、左端部封头2和右端部封头3的半圆弧回转面绕所述水平直线旋转一周形成的罐状体；罐体结构主要用于承载外部大气压的面载荷作用。

如图3所示，筒体1的外圈圆弧和内圈圆弧分别与左端部封头2以及右端部封头3的外圈圆弧和内圈圆弧相切，且筒体1、左端部封头2和右端部封头3的壁厚均为D；筒体1、左端部封头2和右端部封头3壁厚相同且内外圆弧相切，使罐体三段之间过渡平滑，无论是罐体的内表面或外表面均平整，以使电磁波在穿过罐体时能保证透波的均匀性；且左端部封头2和右端部封头3内径与外径均小于筒体1的内径，即R3>R0>R2，不仅能使罐体结构对称，保障信号传输的均匀性，还使罐体轴线方向长度较长，则能接收更多的信号波。

如图3所示，筒体1中部向外拱起，其拱起高度为L，中间筒体1的外拱高度，与封头外圆弧半径、封头圆心之间的间距、壁厚和罐体屈曲等因素有关，且外拱高度B还与筒体圆弧半径R有关，R越大，则拱起量就越小，反之就越大，通过上述确定上述变量，以给定壁厚、封头间距和封头半径下罐体屈曲不稳定系大于3时的最小尺寸；利用弧形结构所具有的出色抗压能力来提高罐体的局部稳定性，防止罐体发生屈曲；结合图1、图2，左端部封头2和右端部封头3端头部分别开设有左窗口21和右窗口31，开设窗口能够在罐体上安装其他器件，便于信号采集。

如图5所示，其显示的是在不同频率下有机玻璃透波率(坐标系纵轴)与有机玻璃厚度(坐标系横轴，单位mm)间的关系曲线。由这些曲线可以看到，有机玻璃对低频段电磁波具有良好的透波性能，且频率越低、材料厚度越小，有机玻璃的透波性能就越好。厚度25mm以下的有机玻璃真空罐体满足0-0.6Hz频段被试目标的散射实验，其透波率均高于80％。

如图6所示，显示当罐体外径1500mm，左右端封头间距1500mm时，罐体拱起高度L与筒体外圆弧半径R1的关系曲线。由图中曲线可以看到，外圆弧半径R1越小，罐体拱起高度越大，当筒体外圆弧半径等于两端封头间距与封头直径之和时，罐体拱起高度L达到最大值。

如图7所示，显示当罐体外径1500mm，左右端封头间距1500mm，真空度4000kPa时,罐体5种壁厚下的屈曲安全系数与拱起高度L(mm)的关系曲线。由图中曲线可以看到，罐体壁厚及拱起高度对其屈曲稳定性影响很大；保证真空罐体屈曲不失稳(安全系数大于3)的最佳组合是壁厚25mm/拱起高度40mm、或壁厚24mm/拱起高度50mm、或壁厚23mm/拱起高度80mm、或壁厚22mm/拱起高度110mm等，这些组合下真空罐体在0-0.6Hz低频段的透波率均大于80％，最高达到了85％。综上，相比现有的由金属制成且带有内网格筋板的罐体，透波率明显增高，屈曲稳定性也比常规的罐体优良。

结合图3、图4，支腿4为方形板状，支腿4分布在罐体长度方向两侧，支腿4底部开设有方形的凹口43，凹口43高度小于支腿4长度，支腿4位于凹口43两侧固连有加强筋42，加强筋42长度方向竖直，支腿4底部固连有底板41，底板41底面积大于支腿4和加强筋42的底面积；设置加强筋42提高支腿4的结构强度，使支腿4能稳定支撑罐体；设置底板41增大支腿4与安装环境的接触面积，使罐体的固定更为稳定，设置凹口43为方便吊带穿插和防止罐体吊装过程中脱出，保证罐体吊装的安全。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种具有低频高透波率的大型非金属真空罐体，其特征在于，包括筒体(1)、左端部封头(2)、右端部封头(3)和支腿(4)，左端部封头(2)熔焊固连在筒体(1)左侧，右端部封头(3)熔焊固连在筒体(1)右侧，支腿(4)熔焊固连在筒体(1)底部，其中，

筒体(1)、左端部封头(2)和右端部封头(3)均为回转体，筒体(1)、左端部封头(2)和右端部封头(3)的回转面均为半圆环，筒体(1)的外圈圆弧和内圈圆弧分别与左端部封头(2)以及右端部封头(3)的外圈圆弧和内圈圆弧相切；其中筒体(1)的圆弧圆心位于筒体(1)外，左端部封头(2)的圆弧圆心和右端部封头(3)的圆弧圆心位于筒体(1)内且位于同一水平直线上；筒体(1)中部向外拱起，且筒体(1)圆弧半径越大，筒体(1)外拱高度越小，反之就越大；当筒体(1)外圆弧半径等于两端封头间距与封头直径之和时，罐体拱起高度达到最大值，且当壁厚为25mm时，罐体拱起高度为40mm，或当壁厚为24mm时，罐体拱起高度为50mm，或当壁厚为23mm时，罐体拱起高度为80mm，或当壁厚为22mm时，罐体拱起高度为110mm。

2.根据权利要求1所述的一种具有低频高透波率的大型非金属真空罐体，其特征在于，左端部封头(2)和右端部封头(3)内径与外径相同且均小于筒体(1)的内径。

3.根据权利要求1所述的一种具有低频高透波率的大型非金属真空罐体，其特征在于，左端部封头(2)和右端部封头(3)端头部分别开设有左窗口(21)和右窗口(22)。

4.根据权利要求1所述的一种具有低频高透波率的大型非金属真空罐体，其特征在于，筒体(1)、左端部封头(2)、右端部封头(3)和支腿(4)均采用非金属材料制成。

5.根据权利要求4所述的一种具有低频高透波率的大型非金属真空罐体，其特征在于，支腿(4)底部开设有凹口(43)，凹口(43)高度小于支腿(4)长度。

6.根据权利要求5所述的一种具有低频高透波率的大型非金属真空罐体，其特征在于，支腿(4)位于凹口(43)两侧固连有加强筋(42)，加强筋(42)长度方向竖直。

7.根据权利要求6所述的一种具有低频高透波率的大型非金属真空罐体，其特征在于，支腿(4)底部固连有底板(41)，底板(41)底面积大于支腿(4)和加强筋(42)的底面积。

8.根据权利要求1所述的一种具有低频高透波率的大型非金属真空罐体，其特征在于，筒体(1)、左端部封头(2)、右端部封头(3)和支腿(4)通过熔焊相连。

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