CN114248872B - 一种考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载水舱 - Google Patents

一种考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载水舱 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载水舱，包括耐压壳体，在耐压壳体轴向两侧对称设有水舱本体，水舱本体包括：内壳板，位于水舱本体面向耐压壳体一侧；外壳板，位于水舱本体背离耐压壳体一侧；上底板，位于水舱本体顶部；下底板，位于水舱本体底部；前侧壳板，位于水舱本体的其中一个竖直面上；后侧壳板，位于水舱本体另一竖直面上；所述前侧壳板、后侧壳板分别在与上底板、下底板相交处通过连接组件固连，所述壳板组件沿着耐压壳体轴向两侧夹持有横框架。本发明装配连接结构中的滑杆在圆柱形套管内高分子水润滑轴承材料润滑条件下可纵向滑动，不但能够实现位移补偿的功能，而且不会产生明显的摩擦异响。

Description

一种考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载水舱
技术领域
本发明涉及深海航行器技术领域，尤其是一种考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载水舱。
背景技术
深海海底蕴藏着丰富的石油、天然气、可燃冰、锰结核、富钴结壳、热液硫矿等资源，因此，深海是资源开发的重点领域。
深海是一个极端苛刻的环境，耦合了高压、腐蚀、低温、生物污损、潜流、固体颗粒冲蚀等各种不利因素。不借助于先进的装备，人类无法进行深海的探测与开发。苛刻的环境使得多数陆上与浅海装备无法应用于深海，给深海研究和开发带来了很大的困难。因此，研制先进的深海装备是进行深海开发与探索的关键。
主压载水舱是水下航行器潜浮系统的主要组成部分，它主要用于消除或恢复水下航行器的预备浮力，使水下航行器能下潜或上浮。当主压载水舱注满水时，消除了预备浮力，水下航行器即潜入水中；当排除主压载水舱的水后水下航行器又可恢复预备浮力，水下航行器就上浮。一般传统的水下航行器的主压载水舱对称布置在舷侧，并焊接在耐压壳体上。然而，对于深海航行器来说，由于受到的静水压力很高，如果再将主压载水舱结构刚性焊接在耐压壳体上，耐压壳体上外表面上的焊缝数量会较多，同时高压条件下表面焊缝连接位置也会产生过大的应力，这不利于深海航行器耐压壳体结构的强度和稳定性，直接影响深海航行器结构的安全。
发明内容
本申请针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载水舱，用于消除或恢复深海航行器的预备浮力，使其能下潜或上浮，具备整体拆装及位移补偿功能，从而有效解决深海高静水压力条件下、因耐压壳体的静变形而使耐压壳体与主压载水舱结构连接处的局部应力过高的技术难题。
本发明所采用的技术方案如下：
一种考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载水舱，包括耐压壳体，在耐压壳体轴向两侧对称设有水舱本体，水舱本体包括：
内壳板，位于水舱本体面向耐压壳体一侧；
外壳板，位于水舱本体背离耐压壳体一侧；
上底板，位于水舱本体顶部；
下底板，位于水舱本体底部；
前侧壳板，位于水舱本体的其中一个竖直面上；
后侧壳板，位于水舱本体另一竖直面上；
垂向壳板，位于水舱本体设有内壳板的侧壁顶部；
所述前侧壳板、后侧壳板分别在与上底板、下底板相交处通过连接组件固连，
所述壳板组件沿着耐压壳体轴向两侧夹持有横框架。
所述连接组件的具体结构为：
前侧壳板、后侧壳板分别在与上底板、下底板相交处各延伸出一块连接板，
其中一块连接板通过螺栓将水舱本体固连在横框架上，
另一块连接板上焊接连接有圆柱形套管，横向框架上设有对应套管的滑杆。
采用螺栓实现固连的横框架上设有L形连接件，螺栓将水舱本体固定连接在L形连接件上。
所述滑杆在套管内轴向滑动。
如权利要求4所述的一种考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载水舱，所述套管内壁粘结有高分子水润滑轴承材料。
所述横框架上设有托板，水舱本体置于托板上。
所述水舱本体为顶部、底部均为平面的立体结构，水舱本体沿耐压壳体轴向的两个侧壁为竖直面，水舱本体面向耐压壳体的侧壁为内凹弧面，此内凹弧面的相对面为水舱本体的外凸弧面。
水舱本体的内凹弧面弧度大于水舱本体的外凸弧面弧度。
所述横框架的竖直方向上的高度大于水舱本体的竖直高度。
所述内壳板、外壳板、上底板、下地板、前侧壳板和后侧壳板内部均设有纵横相交的加强筋。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，与传统的主压载水舱结构相比，本发明无需在耐压壳体外表面进行焊接作业，减少了耐压壳体上外表面上的焊缝数量，有利于深海航行器结构的强度、稳定性和安全性；
与传统的主压载水舱结构相比，本发明具备整体拆卸功能，当主压载水舱或被其遮挡部分的耐压壳体需要检查维修时，可将主压载水舱结构整体拆卸进行必要的检查和维修工作，无需焊接切割作业；
本发明为一种考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载，其中的装配连接结构不但能够减小深海高压下主压载水舱与横框架连接处的应力水平，同时，也能保证主压载水舱在其他方向上具有足够大的支撑刚度，以抵抗深海航行器在水面作业状态下受到波浪砰击等其他载荷；
本发明为一种考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载，其中的装配连接结构中的滑杆在圆柱形套管内高分子水润滑轴承材料润滑条件下可纵向滑动，不但能够实现位移补偿的功能，而且不会产生明显的摩擦异响。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为图1的A部放大图用于体现滑杆处的结构。
图3为本发明的俯视图。
图4为本发明的左视图。
图5为本发明的后视图。
其中：1、内壳板；2、外壳板；3、上底板；4、下底板；5、前侧壳板；6、后侧壳板；7、垂向壳板；8、加强筋；9、连接板；10、螺栓；11、耐压壳体；12、横框架；13、L形连接件；14、套管；15、高分子水润滑轴承材料；16、滑杆；17、底部托板。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1-图5所示，本实施例的考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载水舱，包括耐压壳体11，在耐压壳体11轴向两侧对称设有水舱本体，水舱本体包括：
内壳板1，位于水舱本体面向耐压壳体11一侧；
外壳板2，位于水舱本体背离耐压壳体11一侧；
上底板3，位于水舱本体顶部；
下底板4，位于水舱本体底部；
前侧壳板52，位于水舱本体的其中一个竖直面上；
后侧壳板62，位于水舱本体另一竖直面上；
垂向壳板7，位于水舱本体设有内壳板1的侧壁顶部；
前侧壳板5、后侧壳板6分别在与上底板3、下底板4相交处通过连接组件固连，
壳板组件沿着耐压壳体11轴向两侧夹持有横框架12。
如权利要求1的本实施例的考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载水舱，连接组件的具体结构为：
前侧壳板5、后侧壳板6分别在与上底板3、下底板4相交处各延伸出一块连接板9，
其中一块连接板9通过螺栓10将水舱本体固连在横框架12上，
另一块连接板9上焊接连接有圆柱形套管14，横向框架上设有对应套管14的滑杆16。
采用螺栓10实现固连的横框架12上设有L形连接件13，螺栓10将水舱本体固定连接在L形连接件13上。
滑杆16在套管14内轴向滑动。
套管14内壁粘结有高分子水润滑轴承材料15。
如权利要求4的本实施例的考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载水舱，横框架12上设有托板，水舱本体置于托板上。
水舱本体为顶部、底部均为平面的立体结构，水舱本体沿耐压壳体11轴向的两个侧壁为竖直面，水舱本体面向耐压壳体11的侧壁为内凹弧面，此内凹弧面的相对面为水舱本体的外凸弧面。
水舱本体的内凹弧面弧度大于水舱本体的外凸弧面弧度。
横框架12的竖直方向上的高度大于水舱本体的竖直高度。
内壳板1、外壳板2、上底板3、下底板4、前侧壳板5和后侧壳板6内部均设有纵横相交的加强筋8。
本实施例的具体结构及工作原理如下：
本发明是航行器潜浮系统的主要组成部分，通过管路吹除系统排出或注入压载水，使水舱本体内处于有水或空腔的状态，从而实现下潜或上浮。当水舱本体中注满水时，消除了预备浮力，水下航行器即潜入水中；当排除水舱本体的水后，水下航行器又可恢复预备浮力，水下航行器就上浮。
水舱本体采用筋板架结构，也就是每块壳体都带有加强筋8，能够保证在吹除压力下具有足够的强度和气密性。本发明先将内壳板1、外壳板2、上底板3、下底板4、前侧壳板5和后侧壳板6焊接形成水舱本体，将水舱本体通过吊装方式，放在舷侧的两档横框架12之间的托板上，然后，先将水舱的一侧通过螺栓10固定，另一侧通过滑杆16穿过横框架12和套管14进行支撑，在滑杆16穿出横框架12的一端上套接螺母，当滑杆16穿过圆柱形套管14后，将滑杆16上的螺母拧紧，使得滑杆16固定在横向框架上。
本发明的水舱本体安装完毕后即可进行各种工况下的作业，当深海航行器潜深很大时，耐压壳体11的变形使得横框架12对水舱本体进行纵向挤压，此时水舱本体通过在单侧滑杆16上的纵向移动来达到位移补偿的目的，减小连接处的应力水平，满足强度使用要求。
本发明中的单侧纵向滑动位移补偿的连接件结构也能保证主压载水舱在其他方向上具有足够大的支撑刚度，以抵抗深海航行器在水面作业状态下受到波浪砰击等其他载荷。
本发明中采用连接结构替代常见的全焊接结构，在水舱本体或被其遮挡部分的耐压壳体11需要检查维修时，能够将水舱本体结构整体拆卸，进行检查维修。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (9)

1.一种考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载水舱，其特征在于：包括耐压壳体(11)，在耐压壳体(11)轴向两侧对称设有水舱本体，水舱本体包括：
内壳板(1)，位于水舱本体面向耐压壳体(11)一侧；
外壳板(2)，位于水舱本体背离耐压壳体(11)一侧；
上底板(3)，位于水舱本体顶部；
下底板(4)，位于水舱本体底部；
前侧壳板(5)，位于水舱本体的其中一个竖直面上；
后侧壳板(6)，位于水舱本体另一竖直面上；
垂向壳板(7)，位于水舱本体设有内壳板(1)的侧壁顶部；
所述前侧壳板(5)、后侧壳板(6)分别在与上底板(3)、下底板(4)相交处通过连接组件固连，
所述壳板组件沿着耐压壳体(11)轴向两侧夹持有横框架(12)；
所述连接组件的具体结构为：
前侧壳板(5)、后侧壳板(6)分别在与上底板(3)、下底板(4)相交处各延伸出一块连接板(9)，
其中一块连接板(9)通过螺栓(10)将水舱本体固连在横框架(12)上，
另一块连接板(9)上焊接连接有圆柱形套管(14)，横向框架上设有对应套管(14)的滑杆(16)。
2.如权利要求1所述的一种考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载水舱，其特征在于：采用螺栓(10)实现固连的横框架(12)上设有L形连接件(13)，螺栓(10)将水舱本体固定连接在L形连接件(13)上。
3.如权利要求1所述的一种考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载水舱，其特征在于：所述滑杆(16)在套管(14)内轴向滑动。
4.如权利要求3所述的一种考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载水舱，其特征在于：所述套管(14)内壁粘结有高分子水润滑轴承材料(15)。
5.如权利要求3所述的一种考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载水舱，其特征在于：所述横框架(12)上设有托板，水舱本体置于托板上。
6.如权利要求1所述的一种考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载水舱，其特征在于：所述水舱本体为顶部、底部均为平面的立体结构，水舱本体沿耐压壳体(11)轴向的两个侧壁为竖直面，水舱本体面向耐压壳体(11)的侧壁为内凹弧面，此内凹弧面的相对面为水舱本体的外凸弧面。
7.如利要求6所述的一种考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载水舱，其特征在于：水舱本体的内凹弧面弧度大于水舱本体的外凸弧面弧度。
8.如利要求6所述的一种考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载水舱，其特征在于：所述横框架(12)的竖直方向上的高度大于水舱本体的竖直高度。
9.如利要求1所述的一种考虑位移补偿的深海航行器用装配式主压载水舱，其特征在于：所述内壳板(1)、外壳板(2)、上底板(3)、下地板、前侧壳板(5)和后侧壳板(6)内部均设有纵横相交的加强筋(8)。
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