CN112356969A - 一种多边形潜水器 - Google Patents

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唐文献
张建
朱华伦
殷宝吉
胡俊杰
苏世杰
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    • B63B3/13—Hulls built to withstand hydrostatic pressure when fully submerged, e.g. submarine hulls
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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
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Abstract

本发明公开了一种多边形潜水器，包括中央的压载舱，围绕设置在所述压载舱的舱壁周圈的外轮廓为正多边形的载人舱，围绕设置在所述载人舱的舱壁周圈的外轮廓为正多边形的电舱，所述载人舱的舱壁四周均匀分布有推进器；所述载人舱包括数段首尾拼接的载人舱单元，所述载人舱单元中部的横截面为正多边形；所述电舱包括数段首尾拼接的电舱单元。本发明采用载人舱正多边形的外轮廓、电舱正多边形的外轮廓、载人舱单元正多边形的横截面，与现有环形的外轮廓潜水器相比，主尺寸度减少，排水量减小，可以提高抗压能力，尤其采用正八边形可以进一步地提高抗压能力，且制造精度更加高、难度低、成本低。

Description

一种多边形潜水器
技术领域
本发明涉及一种载人潜水器，具体涉及一种外轮廓为多边形的载人潜水器，属于潜水器材技术领域。
背景技术
随着陆地资源的不断开发，人们逐渐将目光转向蕴藏丰富资源的海洋。潜水器在勘探、研究、开发利用海洋资源中扮演了重要的角色，能够满足研究员在水下的活动和工作的需要以及设备的正常运作。潜水器的耐压结构需能承受相应深度的水压，载人舱需要有较高的空间利用率并满足人机工程学的要求。此外潜水器的造价与潜水器的大小、重量成正比，因此要求潜水器排水量与主尺度尽可能小。
现有一种外轮廓为环形的潜水器，环形的潜水器的环壳为高度轴对称、回转式封闭结构，很难满足载人潜水器使用空间拓展，且空间利用率低、结构工艺性差。此外环形的潜水器主尺度与排水量较大，制造成本高。
发明内容
本发明提供了一种多边形潜水器，以解决现有技术中使用空间率低、结构工艺性差、造价成本高的技术问题。
本发明提供了一种多边形潜水器，包括中央的压载舱，围绕设置在所述压载舱的舱壁周圈的外轮廓为正多边形的载人舱，围绕设置在所述载人舱的舱壁周圈的外轮廓为正多边形的电舱，所述载人舱的舱壁四周均匀分布有推进器；所述载人舱包括数段首尾拼接的载人舱单元，所述载人舱单元中部的横截面为正多边形；所述电舱包括数段首尾拼接的电舱单元。
进一步地，所述载人舱的外轮廓为正八边形，包括八个首尾拼接的载人舱单元。
进一步地，所述电舱的外轮廓为正八边形，包括八个首尾拼接的电舱单元。
进一步地，所述载人舱单元中部的横截面为正八边形。
进一步地，所述电舱单元中部的横截面为椭圆形。
进一步地，所述电舱单元的椭圆形截面的长径与短径的比值范围为1.05～1.2 之间。
进一步地，所述载人舱单元之间通过法兰拼接；所述电舱单元之间通过法兰拼接。
本发明的有益效果：
本发明采用载人舱正多边形的外轮廓、电舱正多边形的外轮廓、载人舱单元正多边形的横截面，与现有环形的外轮廓潜水器相比，主尺寸度减少，排水量减小，可以提高抗压能力，尤其采用正八边形可以进一步地提高抗压能力，且制造精度更加高、难度低、成本低。
本发明的电舱单元采用椭圆形的横截面，相较现有圆形截面抗压性更高，椭圆形截面的长径与短径比值范围在1.05～1.2之间，电舱的壳体承载载荷较普通圆形截面的壳体提高1/3。
本发明载人舱单元之间、电舱单元之间均采用法兰拼接，可以进一步提高抗压能力，且装配简单。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明具体实施例的立体视图；
图2为本发明具体实施例中载人舱单元的立体视图；
图3为本发明具体实施例中载人舱单元中部的横截面示意图；
图4为本发明具体实施例中电舱单元的立体视图；
图5为本发明具体实施例中电舱单元中部的横截面示意图；
图6为本发明具体实施例中压载舱剖视图；
图7为本发明具体实施例中压载舱装配载人舱固定架的立体视图；
图8为本发明具体实施例的载人舱轮廓与现有环形潜水器载人舱轮廓的等效图；
图9为本发明具体实施例的载人舱轴线半径示意图；
图10为本发明具体实施例的电舱轴线半径示意图。
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，本领域技术人员在没有作出创造性劳动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。
如图1-10所示的本发明实施例提供一种多边形潜水器，包括设置在中央的压载舱1，压载舱1包括三个部分，上部为中空的锥台形壳体11，中部为中空的柱状壳体12，下部分有两个半圆球壳拼接的一个球形壳体13，上部的锥台形壳体11的大径端密封，小径端与中部的柱状壳体12的一端密封连接，下部的球形壳体13卡入中部的柱状壳体12的另一端，球形壳体13的外直径和柱状壳体12的内直径相等，半个球壳在柱状壳体12腔内，另半个球壳在柱状壳体12 外。三个部分之间的连接均通过法兰拼接。潜水压载舱的空间包括除球形壳体 13所围空间，深水压载舱为球形壳体13所围空间。
压载舱1的舱壁上设置有供载人舱3固定的载人舱固定架2，载人舱3环绕整个压载舱1一圈，围成的外轮廓成正八边形。载人舱3包括八个首尾拼接的载人舱单元31，每个载人舱单元31尺寸相同，载人舱单元31中部横截面为正八边形，是将正八棱柱以一定角度切割两端后形成，切割角度为八棱柱内角角度的一半。两个载人舱单元31之间通过法兰拼接。此时载人舱3整体为一个外轮廓为正八边形，横截面也为八边形的舱体。
载人舱3的上下两个外斜面上分别设置有电舱4，电舱4的外形和载人舱3 的外形匹配，呈正八边形。电舱4包括八个首尾拼接的电舱4单元，每个电舱4 单元尺寸相同，电舱4单元中部横截面为椭圆形，是将椭圆柱以一定角度切割两端后形成，切割角度与载人舱单元31切割角度相同。两个电舱4单元之间通过法兰拼接，拼接处于载人舱单元31之间的拼接处固定连接。此时电舱4整体为一个外轮廓为正八边形，横截面为椭圆形的舱体。电舱4单元椭圆形截面的长径与短径的比例范围为1.05～1.2之间，在此比例范围内电舱4的抗压性最好。
载人舱单元31的拼接处均设有推进器，推进器包括水平推进器51、竖直推进器52，水平推进器51和竖直推进器52间隔设置，每一处推进器均上下成对设置。
如图8所示，由左往右依次为等体积环形外轮廓线，载人舱3外轮廓线S1，载人舱3轴线S11，等体积环形S2轴线S21，等体积环形S2内轮廓线S22，载人舱3内轮廓线S12。载人舱3轴线为正八边形截面中心点连接所成，等体积环形轴线为环形园截面中点连接所成。有图可以看出，载人舱3轴线为等体积环形轴线的内接八边形，采用这种内接多边形的思想可以等效出各种段数的内接多边形结构的载人舱3。
本发明潜水器各部分厚度的计数公式如下：
载人舱3的厚度为：
Figure RE-RE-GDA0002894294940000051
电舱4的厚度为：
Figure RE-RE-GDA0002894294940000052
压载舱1上部的锥台形壳体11厚度为：
Figure RE-GDA0002894294940000053
压载舱1中部的柱形壳体厚度为：
Figure RE-GDA0002894294940000054
球壳厚度为：t3＝Kt4，其中t4满足：
Figure RE-GDA0002894294940000055
上述公式中，K为安全系数，K＝1.5；ρ为海水密度；g为重力加速度，h为下潜深度；E为材料的杨氏模量；μ为材料的泊松比；r1为锥台形壳体11大径端的半径；r2为锥台形壳体11小径端的半径；d为载人舱单元31横截面多边形外接圆半径；R为载人舱3轴线的半径；R0为电舱4轴线的半径；a电舱4单元横截面长径的长度；b电舱4单元横截面短径的长度。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (7)

1.一种多边形潜水器，其特征在于，包括中央的压载舱，围绕设置在所述压载舱的舱壁周圈的外轮廓为正多边形的载人舱，围绕设置在所述载人舱的舱壁周圈的外轮廓为正多边形的电舱，所述载人舱的舱壁四周均匀分布有推进器；所述载人舱包括数段首尾拼接的载人舱单元，所述载人舱单元中部的横截面为正多边形；所述电舱包括数段首尾拼接的电舱单元。
2.如权利要求1所述的多边形潜水器，其特征在于，所述载人舱的外轮廓为正八边形，包括八个首尾拼接的载人舱单元。
3.如权利要求1所述的多边形潜水器，其特征在于，所述电舱的外轮廓为正八边形，包括八个首尾拼接的电舱单元。
4.如权利要求1或2所述的多边形潜水器，其特征在于，所述载人舱单元中部的横截面为正八边形。
5.如权利要求1或3所述的多边形潜水器，其特征在于，所述电舱单元中部的横截面为椭圆形。
6.如权利要求5所述的多边形潜水器，其特征在于，所述电舱单元的椭圆形截面的长径与短径的比值范围为1.05～1.2之间。
7.如权利要求1所述的多边形潜水器，其特征在于，所述载人舱单元之间通过法兰拼接；所述电舱单元之间通过法兰拼接。
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