CN113602412B - 基于钛合金的舷间压载水舱和潜水系统 - Google Patents
基于钛合金的舷间压载水舱和潜水系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于钛合金的舷间压载水舱和潜水系统。本基于钛合金的舷间压载水舱，包括舱体壳体以及固定于舱体壳体外侧壁上的连接肘板，其中，舱体壳体为钛合金制成的弧形舱体，弧形舱体对应的圆心与主耐压壳体圆心同心设置，舱体壳体与主耐压壳体外侧壁之间设有间隙，舱体壳体的上下两端均固定有连接肘板，连接肘板与主耐压壳体的耐压壳体肘板铰接且相对于其可转动。本发明提出的基于钛合金的舷间压载水舱，可在满足舷间压载水舱的强度和功能的前提下，显著降低了由于潜水系统主耐压壳体变形协调引起的附加应力。
Description
技术领域
本发明涉及舰船工程船体结构技术领域，尤其涉及一种基于钛合金的舷间压载水舱和潜水系统。
背景技术
潜水系统的舷间压载水舱结构安装于潜水系统的水下主耐压壳体外部，是潜水系统非耐压结构的重要组成部分。舷间压载水舱用来控制潜水系统的上浮与下潜，传统舷间压载水舱通过舱壁板、纵桁板和托板直接焊接于主耐压壳体上，结构简图如附图1所示。
对于钛合金潜水系统，由于钛合金强度高、密度低，所以下潜深度较大。同时由于钛合金弹性模量低，因此钛合金制主耐压壳体变形程度相比钢制耐压壳体更大，将导致舷间结构产生较为严重的变形协调问题，造成舷间压载水舱与主耐压壳体连接部位产生较高的附加应力，造成应力集中，不利于结构安全。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于钛合金的舷间压载水舱和潜水系统，旨在降低舷间压载水舱与主耐压壳体连接部位产生的附加应力。
为实现上述目的，本发明提供一种基于钛合金的舷间压载水舱，包括舱体壳体以及固定于舱体壳体外侧壁上的连接肘板，其中，
所述舱体壳体为钛合金制成的弧形舱体，弧形舱体对应的圆心与主耐压壳体圆心同心设置，舱体壳体与主耐压壳体外侧壁之间设有间隙，舱体壳体的上下两端均固定有连接肘板，连接肘板与主耐压壳体的耐压壳体肘板铰接且相对于其可转动。
优选地，所述舱体壳体包括弧形结构且相对设置的内壳板和外壳板、连接内壳板和外壳板上下两端部的两纵桁板、连接内壳板和外壳板前后两侧的两舱壁板，内壳板、外壳板、纵桁板和舱壁板连接形成一封闭舱体结构。
优选地，所述舱壁板的外侧还固定有多个加强筋，加强筋的两端分别与内壳板和外壳板固定连接。
优选地，所述舱体壳体内部安装有用于增加其结构强度的加强结构。
优选地，所述加强结构还包括压载水舱纵骨和压载水舱肋骨，压载水舱纵骨沿水平方向焊接于内壳板和外壳板的内侧壁上，压载水舱肋骨沿垂直方向焊接于内壳板和外壳板的内侧壁上。
优选地，所述加强结构包括位于舱体壳体内的托板，托板的两侧分别与内壳板和外壳板上的压载水舱肋骨固定连接。
优选地，所述压载水舱纵骨和压载水舱肋骨均呈T形结构，由钛合金材料进行制造，由面板和腹板构成。
优选地，所述加强结构还包括压载水舱肋板，压载水舱肋板的上下两端分别与两纵桁板连接且其侧面与内壳板和和外壳板的内侧壁连接。
优选地，所述内壳板和外壳板同心设置，外壳板与纵桁板连接处通过圆角过渡，舱壁板为平面曲板结构，纵桁板为矩形折边板结构。
本发明进一步提出一种潜水系统，包括上述的基于钛合金的舷间压载水舱，还包括主耐压壳体，主耐压壳体上固定有耐压壳体肘板，螺柱穿过主耐压壳体的耐压壳体肘板和连接肘板将二者活动连接，螺柱的尾部上套有螺母。
本发明提出的基于钛合金的舷间压载水舱，具有以下有益效果：
1、舷间压载水舱本身为独立的压载水舱，与主耐压壳体之间设置有间隙不直接刚性接触，仅通过肘板与主耐压壳体连接，主耐压壳体发生变形时，螺柱可进行自适应调整，避免了与主耐压壳体的刚性焊接，大大降低了由于主耐压壳体变形而导致的变形协调附加应力，计算结果表明附加应力相比传统压载水舱结构降低了25%左右；
2、舷间压载水舱采用钛合金进行制造，钛合金比重与钢材相比大大降低，减轻了结构重量，尤其对于大深度潜水系统更为有利。同时与钢材相比，钛合金抗腐蚀能力更强，在一定程度上缓解了舷间压载水舱的腐蚀问题。
附图说明
图1为现有技术中舷间压载水舱与主耐压壳体的结构示意图；
图2为本发明基于钛合金的舷间压载水舱与主耐压壳体的结构示意图；
图3为本发明基于钛合金的舷间压载水舱中内壳体的展开结构示意图；
图4为本发明基于钛合金的舷间压载水舱中外壳体的展开结构示意图；
图5为图4中B-B方向的剖视结构示意图；
图6为图4中A-A方向的剖视结构示意图；
图7为本发明基于钛合金的舷间压载水舱中纵桁板的展开结构示意图；
图8为图4中C-C方向的剖视结构示意图；
图9为图6中D-D方向的剖视结构示意图；
图10为图6所示A向的局部结构示意图。
图中，1-内壳板，2-外壳板，3-舱壁板，4-加强筋，5-压载水舱肋骨，6-压载水舱肋板，7-托板，8-压载水舱纵骨，9-纵桁板，10-连接肘板，11-螺柱固定环，12-螺母，13-螺柱，14-耐压壳体肘板，15-主耐压壳体，16-舷间压载水舱。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参照图1至图10，本优选实施例中，一种基于钛合金的舷间压载水舱，包括舱体壳体以及固定于舱体壳体外侧壁上的连接肘板10，其中，
舱体壳体为钛合金制成的弧形舱体，弧形舱体对应的圆心与主耐压壳体圆心同心设置，舱体壳体与主耐压壳体外侧壁之间设有间隙，舱体壳体的上下两端均固定有连接肘板10，连接肘板10与主耐压壳体的耐压壳体肘板14铰接且相对于其可转动。
内壳板1的圆心与主耐压壳体圆心同心，但是半径大于主耐压壳体的半径，这样内壳板1与主耐压壳体之间存在一定的空隙，没有直接接触，这是本发明的核心创新点之一。主耐压壳体上固定有耐压壳体肘板14（耐压壳体肘板14焊接于主耐压壳体上），螺柱13穿过主耐压壳体的耐压壳体肘板14和连接肘板10将二者活动连接，螺柱13的尾部上套有螺母12。
具体地，参照图3至图6，舱体壳体包括弧形结构且相对设置的内壳板1和外壳板2、连接内壳板1和外壳板2上下两端部的两纵桁板9、连接内壳板1和外壳板2前后两侧的两舱壁板3，内壳板1、外壳板2、纵桁板9和舱壁板3连接形成一封闭舱体结构构成了独立的压力容器（内壳板1、外壳板2、纵桁板9和舱壁板3可通过焊接连接成整体）。
内壳板1和外壳板2同心设置，外壳板2的半径大于内壳板1的半径，外壳板2与内壳板1之间的间距即为压载水舱储存介质的区域。外壳板2与纵桁板9的连接处通过圆角过渡，舱壁板3为平面曲板结构，纵桁板9为矩形折边板结构。内壳板1、外壳板2、纵桁板9和舱壁板3均采用钛合金材料进行制造。
进一步地，参照图9，舱壁板3的外侧还固定有多个加强筋4，加强筋4的两端分别与内壳板1和外壳板2固定连接。加强筋4可与内壳板1和外壳板2通过焊接连接。在舱壁板3上每隔一段距离（或者间隔一定角度）设置一根加强筋4，起到加强舱壁板3的作用。
进一步地，舱体壳体内部安装有用于增加其结构强度的加强结构。
进一步地，参照图3和图4，加强结构还包括压载水舱纵骨8和压载水舱肋骨5，压载水舱纵骨8沿水平方向焊接于内壳板1和外壳板2的内侧壁上，压载水舱肋骨5沿垂直方向焊接于内壳板1和外壳板2的内侧壁上。压载水舱纵骨8和压载水舱肋骨5起到加强舱体壳体结构强度的作用，减少其变形。
具体地，参照图5，加强结构包括位于舱体壳体内的托板7，托板7的两侧分别与内壳板1和外壳板2上的压载水舱肋骨5固定连接。
具体地，参照图8，压载水舱纵骨8和压载水舱肋骨5均呈T形结构，由钛合金材料进行制造，由面板和腹板构成。
进一步地，参照图5，加强结构还包括压载水舱肋板6，压载水舱肋板6的上下两端分别与两纵桁板9连接且其侧面与内壳板1和和外壳板2的内侧壁连接。压载水舱肋板6起到支撑、加强和降低应力集中的目的。
本实施例提出的基于钛合金的舷间压载水舱，具有以下有益效果：
1、舷间压载水舱本身为独立的压载水舱，与主耐压壳体之间设置有间隙不直接刚性接触，仅通过肘板与主耐压壳体连接，主耐压壳体发生变形时，连接肘板10与主耐压壳体的耐压壳体肘板14发生转动，避免了与主耐压壳体的刚性焊接，大大降低了由于主耐压壳体变形而导致的变形协调附加应力，计算结果表明附加应力相比传统压载水舱结构降低了25%左右；
2、舷间压载水舱采用钛合金进行制造，钛合金比重与钢材相比大大降低，减轻了结构重量，尤其对于大深度潜水系统更为有利。同时与钢材相比，钛合金抗腐蚀能力更强，在一定程度上缓解了舷间压载水舱的腐蚀问题。
本发明进一步提出一种潜水系统。
参照图2至图10，本优选实施例中，一种潜水系统，包括基于钛合金的舷间压载水舱，还包括主耐压壳体，主耐压壳体上固定有耐压壳体肘板14（耐压壳体肘板14焊接于主耐压壳体上），螺柱13穿过主耐压壳体的耐压壳体肘板14和连接肘板10将二者活动连接，螺柱13的尾部上套有螺母12。耐压壳体肘板14和连接肘板10上均开设有螺柱13孔。基于钛合金的舷间压载水舱具体结构和有益效果参照上述实施例，在此不再赘述。耐压壳体肘板14共四片，上下各两片，焊接于主耐压壳体上。连接肘板上、下各设置一块，焊接于纵桁板9上。若主耐压壳体为钛合金材料，该弧形肘板可采用钛合金材料进行制造，若主耐压壳体为钢制，该弧形肘板可采用钛钢复合板进行制造。
具体法，螺柱固定环11有三个，其中一个焊接于连接肘板10上，另外两个焊接于耐压壳体肘板14上，三个螺柱固定环11同心，并由螺母12和螺柱13固定在一起。使得压载水舱可绕螺柱13进行微小的转动，从而减小变形协调导致的附加应力。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于钛合金的舷间压载水舱，其特征在于，包括舱体壳体以及固定于舱体壳体外侧壁上的连接肘板，其中，
所述舱体壳体为钛合金制成的弧形舱体，弧形舱体对应的圆心与主耐压壳体圆心同心设置，舱体壳体与主耐压壳体外侧壁之间设有间隙，舱体壳体的上下两端均固定有连接肘板，连接肘板与主耐压壳体的耐压壳体肘板铰接且相对于其可转动；所述舱体壳体包括弧形结构且相对设置的内壳板和外壳板、连接内壳板和外壳板上下两端部的两纵桁板、连接内壳板和外壳板前后两侧的两舱壁板，内壳板、外壳板、纵桁板和舱壁板连接形成一封闭舱体结构。
2.如权利要求1所述的基于钛合金的舷间压载水舱，其特征在于，所述舱壁板的外侧还固定有多个加强筋，加强筋的两端分别与内壳板和外壳板固定连接。
3.如权利要求1所述的基于钛合金的舷间压载水舱，其特征在于，所述舱体壳体内部安装有用于增加其结构强度的加强结构。
4.如权利要求3所述的基于钛合金的舷间压载水舱，其特征在于，所述加强结构还包括压载水舱纵骨和压载水舱肋骨，压载水舱纵骨沿水平方向焊接于内壳板和外壳板的内侧壁上，压载水舱肋骨沿垂直方向焊接于内壳板和外壳板的内侧壁上。
5.如权利要求4所述的基于钛合金的舷间压载水舱，其特征在于，所述加强结构包括位于舱体壳体内的托板，托板的两侧分别与内壳板和外壳板上的压载水舱肋骨固定连接。
6.如权利要求5所述的基于钛合金的舷间压载水舱，其特征在于，所述压载水舱纵骨和压载水舱肋骨均呈T形结构，由钛合金材料进行制造，由面板和腹板构成。
7.如权利要求3所述的基于钛合金的舷间压载水舱，其特征在于，所述加强结构还包括压载水舱肋板，压载水舱肋板的上下两端分别与两纵桁板连接且其侧面与内壳板和外壳板的内侧壁连接。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的基于钛合金的舷间压载水舱，其特征在于，所述内壳板和外壳板同心设置，外壳板与纵桁板连接处通过圆角过渡，舱壁板为平面结构，纵桁板为矩形折边板结构。
9.一种潜水系统，其特征在于，包括如权利要求1至8中任意一项所述的基于钛合金的舷间压载水舱，还包括主耐压壳体，主耐压壳体上固定有耐压壳体肘板，螺柱穿过主耐压壳体的耐压壳体肘板和连接肘板将二者活动连接，螺柱的尾部上套有螺母。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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