CN116062132A - 一种深海耐压体装配式铺板结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深海耐压体装配式铺板结构，包括耐压体，耐压体内设置有平台，耐压体内安装有多个基座，基座上安装有导向件，导向件的一端为滑动头，导向件的另一端与基座连接；平台的外周下表面与基座上表面配合，平台上设置有与基座对应的活动孔，活动孔处的平台上安装有轴承；轴承的内圈与活动孔对应，轴承的外圈安装于平台上，轴承的内圈中部安装有转向滑轨，转向滑轨随内圈转动而转动；滑动头穿过活动孔后与转向滑轨滑动配合，从而减少焊接量，使铺板结构与收缩耐压体之间实现变形协调，避免耐压体受到挤压作用，降低了整体结构的应力水平，极大的提高了耐压体及深海装备的结构安全性。

Description

一种深海耐压体装配式铺板结构

技术领域

本发明涉及深海装备技术领域，尤其是一种深海耐压体装配式铺板结构。

背景技术

深海装备在深海中抵抗巨大的水压力主要依靠耐压体结构，其结构形式一般为环肋圆柱壳两头带半球封头或球壳，耐压体内部为常压环境，人员可以像在大气环境中一样生活与工作，同时大量的设备也布置于耐压体内部，用于完成深海装备的各项功能。耐压体结构形式虽然抵抗深水压力的性能优良，但由于其内表面全部为曲面，对于人员在内部的行动以及设备的布置安装来讲并不方便。

深海装备内部通常要设置铺板结构，在耐压体内部形成平直的空间，为人员活动和设备布置提供基础。传统的铺板结构直接将带有加强筋的平板焊接于耐压体内表面，形成一个内部平台。此种结构形式在耐压体内表面形成焊缝。

采用传统的铺板结构处于常压环境时，不发生收缩变形，当耐压体在深海中受到巨大的水压力时会发生收缩变形。对于环肋圆柱壳两头带半球封头的耐压体，平台和耐压体内表面形成两道纵焊缝C，耐压体收缩变形包括沿着耐压体的纵向和径向两个方向，如图1所示，A为变形前轮廓，B为变形后轮廓，如果采用位于铺板平面上的直角坐标系来表达，纵向变形可表示为X方向变形，径向变形可表示为Y方向变形。

以上铺板结构与耐压体之间出现变形不协调，受到耐压体的挤压作用，在焊缝区域会出现较高应力，尤其在焊趾处和焊缝端部，会出现较大的应力集中，容易产生裂纹，并且裂纹有扩散到耐压体从而危及整个深海装备安全的风险。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种深海耐压体装配式铺板结构，从而减少焊接量，使铺板结构与收缩耐压体之间实现变形协调，避免耐压体受到挤压作用，降低了整体结构的应力水平，极大的提高了耐压体及深海装备的结构安全性。

本发明所采用的技术方案如下：

一种深海耐压体装配式铺板结构，包括耐压体，所述耐压体内设置有平台，

所述耐压体内安装有多个基座，基座上安装有导向件，所述导向件的一端为滑动头，所述导向件的另一端与基座连接；

所述平台的外周下表面与基座上表面配合，所述平台上设置有与基座对应的活动孔，所述活动孔处的平台上安装有轴承；

所述轴承的内圈与活动孔对应，所述轴承的外圈安装于平台上，所述轴承的内圈中部安装有转向滑轨，所述转向滑轨随内圈转动而转动；

所述滑动头穿过活动孔后与所述转向滑轨滑动配合。

其进一步技术方案在于：

所述转向滑轨的结构为：包括滑轨本体，所述滑轨本体的两端分别设置有安装部，单个安装部与内圈连接，所述滑轨本体上设置有滑槽，所述滑槽与滑动头滑动配合，所述滑动头的滑动轨迹与轴承的直径方向一致。

所述滑轨本体为管状结构，所述滑轨本体的截面为圆形，所述滑轨本体的侧壁处设置有沿滑轨本体的长度方向的滑动孔，所述滑动孔的一端与滑轨本体开口处贯通，所述滑动孔的另一端位于轴承中心处，所述滑动孔与滑轨本体内壁组合形成滑槽。

所述外圈外部的平台上表面设置有两个阻挡件；

一个安装部上设置有限位件，所述限位件与阻挡件配合，用于限制转向滑轨的转动角度。

两个阻挡件与轴承中心的连线夹角小于等于九十度。

所述阻挡件为倒L型杆状结构，所述阻挡件的下端与平台上表面连接，所述阻挡件的上端突出部位下表面与轴承上表面配合。

所述导向件的结构为：包括导杆，所述导杆的一端设置滑动头，所述导杆的另一端为固定头，所述固定头与基座连接。

所述导杆的截面为圆形，所述滑动头为球形。

所述平台的结构包括平板，平板的外周设置有贯穿平板的活动孔；

所述活动孔处平台上表面设置有环形凹槽，所述环形凹槽与外圈配合。

所述所述平台的外周设置开口向外侧面的缺口；

所述耐压体内安装有多个平面夹具；

单个平面夹具的结构为：包括并排间隔安装于耐压体上的多个第一筋板，多个第一筋板同侧安装有截面为U型结构的限位槽，所述限位槽内部与缺口配合，所述限位槽相对两内侧面分别与所述平台的上表面和下表面配合。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过装配的方式将平台连接于耐压体，极大的减少了焊接量，装配容易，通过将平台上轴承内圈中的转向滑轨与安装于基座上的导向件滑动配合，当平台与基座相对移动时转向滑轨转动适应导向件的移动方向，使铺板结构与收缩耐压体之间实现变形协调，避免耐压体受到挤压作用，降低了整体结构的应力水平，极大的提高了耐压体及深海装备的结构安全性。

同时，本发明还存在如下优势：

(1)限位件与阻挡件的配合结构，限制转向滑轨的转动角度，同时可保证耐压体不发生收缩变形时平台自身不会产生刚体位移，保证了整体结构的稳固性。

(2)球形结构滑动头与管状滑轨本体配合，导杆从滑动孔配合，使转向滑轨随内圈转动以及相对于导杆移动时，导向件与滑槽之间接触顺畅。

(3)平台的外周设置开口向外侧面的缺口，限位槽内部与缺口配合，限位槽相对两内侧面分别与平台的上表面和下表面配合，保证平面夹具既能对平台在垂向上进行支撑限位，又可以使得二者在水平面方向上相对移动。

附图说明

图1为深海耐压体中传统铺板结构形式以及圆柱壳收缩变形的示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为图2中D处放大图。

图4为本发明的结构示意图(另一视角)。

图5为图4中E处放大图。

图6为本发明的爆炸图。

图7为图6中F处放大图。

图8为本发明平台的结构示意图。

图9为图8中G处放大图。

图10为本发明轴承的结构示意图。

图11为本发明转向滑轨和导向件的结构示意图。

图12为本发明转向滑轨的结构示意图。

图13为本发明转向滑轨的结构示意图(另一视角)。

图14为本发明导向件的结构示意图。

图15为本发明平台与平面夹具的结构示意图。

图16为图15中H处放大图。

图17为本发明平面夹具、基座与耐压体的结构示意图。

图18为图17中I处放大图。

图19为图17中J处放大图。

图20为本发明铺板结构变形前示意图(圆形虚线内为底部视角)。

图21为本发明铺板结构变形后示意图(圆形虚线内为底部视角)。

图22为本发明铺板结构发生平动示意图(若无阻挡件情况下，圆形虚线内为底部视角)。

其中：1、耐压体；A、变形前轮廓；B、变形后轮廓；C、焊缝；

2、平台；200、活动孔；201、平板；202、加强筋；203、缺口；204、凹槽；

3、平面夹具；301、限位槽；302、第一筋板；

4、基座；401、面板；402、第二筋板；403、穿孔；

5、转向滑轨；501、滑轨本体；502、安装部；503、滑槽；504、限位件；

6、轴承；601、内圈；602、外圈；603、安装孔；7、阻挡件；

8、导向件；801、导杆；802、滑动头；803、固定头；9、固定螺母。

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17所示，本实施例的深海耐压体装配式铺板结构，包括耐压体1，耐压体1内设置有平台2。耐压体1内安装有多个基座4，基座4上安装有导向件8，导向件8的一端为滑动头802，导向件8的另一端与基座4连接。平台2的外周下表面与基座4上表面配合，平台2上设置有与基座4对应的活动孔200，活动孔200处的平台2上安装有轴承6。轴承6的内圈601与活动孔200对应，轴承6的外圈602安装于平台2上，轴承6的内圈601中部安装有转向滑轨5，转向滑轨5随内圈601转动而转动。滑动头802穿过活动孔200后与转向滑轨滑动5配合。

耐压体1的结构为环肋圆柱壳两头带半球封头或球壳。对于长方形结构的平台2，轴承6一般安装于平台2的四个角处，对于圆形结构的平台2，轴承6一般均布安装于平台2的外周。

轴承6为滚珠轴承也可以为回转支撑等外购件。内圈601上表面加工两处不穿透翻边的安装孔603，用于装配转向滑轨5，外圈602可拆卸的安装于平台2上。

基座4的结构为：包括面板401以及与面板401焊接的第二筋板402，第二筋板402与耐压体1焊接。基座4不仅起到支撑平台2的作用，当耐压体1收缩变形时，基座4相对平台2移动，同时安装于基座4上的导向件8随基座4一同移动，平台2上的活动孔200为导向件8提供移动的空间。导向件8相对于转向滑轨5滑动，转向滑轨5随内圈601转动以适应导向件8的滑动方向。

以上结构中，基座4、平台2、导向件8、轴承6、转向滑轨5等结构为装配式的铺板结构，通过导向件8、轴承6和转向滑轨5限定平台2和基座4的相对位置。当铺板结构处于常压环境时，平台2的外周与耐压体1的内表面需要留有间隙。

如图1所示，以环肋圆柱壳两头带半球封头的耐压体1为例，采用位于铺板平面上的直角坐标系来表达，当耐压体1在深海中受到巨大的水压力时，耐压体1纵向变形可表示为X方向变形，径向变形可表示为Y方向变形。耐压体1在平台2的X方向的收缩变形dx，耐压体1在平台2的Y方向的收缩变形dy，dx和dy可由耐压体1的有限元计算结果得出，耐压体1在平台2的收缩距离dc，dc可通过耐压体1在铺板处X方向收缩变形dx和Y方向收缩变形dy合成得出。

如图3所示，若耐压体1内表面安装的基座4的面板401刚好与耐压体1内表面贴合的情况下，平台2沿X方向的两侧边与耐压体1的内表面预留间隙即为d，d需要大于等于耐压体1在平台2的Y方向收缩变形为dy。

通过装配的方式将平台2连接于耐压体1，极大的减少了焊接量，装配容易，通过将平台2上轴承6内圈601中的转向滑轨5与安装于基座4上的导向件8滑动配合，当平台2与基座4相对移动时转向滑轨5转动适应导向件8的移动方向，使铺板结构与收缩耐压体1之间实现变形协调，避免耐压体1受到挤压作用，降低了整体结构的应力水平，极大的提高了耐压体1及深海装备的结构安全性。

以上结构适用性强，内外肋骨形式的环肋圆柱壳以及球壳均可适用，既能实现传统铺板结构的功能，又可以实现与耐压体1的变形协调，提高了深海耐压体1的结构安全性。

以上铺板结构结构，自适应耐压体1收缩变形，可自动调整位移补偿的方向，无需人为提前设定，降低装配工作量。

如图5、图11所示，转向滑轨5的结构为：包括滑轨本体501，滑轨本体501的两端分别设置有安装部502，单个安装部502与内圈601连接，滑轨本体501上设置有滑槽503，滑槽503与滑动头802滑动配合，滑动头802的滑动轨迹与轴承6的直径方向一致。

安装部502位于转向滑轨5两端，为从转向滑轨5上伸出的“翅膀”状结构，安装部502通过安装于内圈601上安装孔603的螺栓固定。

如图11-图13所示，滑轨本体501为管状结构，滑轨本体501的截面为圆形，滑轨本体501的侧壁处设置有沿滑轨本体501的长度方向的滑动孔，滑动孔的一端与滑轨本体501开口处贯通，滑动孔的另一端位于轴承6中心处，滑动孔与滑轨本体501内壁组合形成滑槽503。滑动孔与滑轨本体501一端开口处贯通并与滑轨本体501内壁组合形成滑槽503。

导向件8在滑槽503内的最大行程大于等于该部位对应的耐压体1在平台2的收缩距离，保证耐压体1有充足的收缩空间。

如图5-图7所示，外圈602外部的平台2上表面设置有两个阻挡件7；一个安装部502上设置有限位件504，限位件504与阻挡件7配合，用于限制转向滑轨5的转动角度。阻挡件7通过螺栓固定于平台2上，转向滑轨5的限位件504转动到阻挡件7位置时会被挡住而停止转动。

两个阻挡件7与轴承6中心的连线夹角小于等于九十度。阻挡件7设置于多个轴承6中心连线的外周侧的平台2上，如图1-图3所示。两个阻挡件7分别对齐轴承6中心的X方向和Y方向处，以使得滑轨本体501仅能朝向平台2中部转动的度角最大为90度，如图20、图21所示。转向限位件504和阻挡件7的设置也可保证耐压体1不发生收缩变形时平台2自身不会产生刚体位移，保证了整体结构的稳固性，如图22所示。

阻挡件7为倒L型杆状结构，阻挡件7的下端与平台2上表面连接，阻挡件7的上端突出部位下表面与轴承6上表面配合。阻挡件7通过与轴承6外圈602的上表面配合，将轴承6进一步固定于平台2上，限制轴承6的垂向位移。

如图11-图13所示，导向件8的结构为：包括导杆801，导杆801的一端设置滑动头802，导杆801的另一端为固定头803，固定头803与基座4连接。

导杆801的截面为圆形，滑动头802为球形。

导向件8的圆柱部分下端为固定头803并加工螺纹，基座4的面板401上设置有穿孔403，固定头803穿过穿孔403与面板401配合，通过面板401下方的固定螺母9将固定头803锁紧在基座4上。

滑动头802为球形结构直径大于等于圆形管状滑轨本体501的内径，滑动头802为球形结构直径小于滑动孔的宽度。滑动头802从滑轨本体501的一端开口处插入滑槽503，同时导杆801从滑动孔处插入滑槽503，便于装配，使转向滑轨5随内圈601转动以及相对于导杆801移动时，导向件8与滑槽503之间接触顺畅。滑动头802与滑槽503的配合结构也进一步对轴承6进行垂向限位。

以上装配式的铺板结构，在自适应耐压体1的收缩变形中，主要通过导向件8在转向滑轨5中滑槽503的滑动来实现，基座4随着耐压体1收缩变形而同时发生X方向位移dx和Y方向位移dy，同时带动基座4面板401上穿孔403中的导向件8一起发生位移。耐压体1的收缩变形中，在导向件8的带动下，转向滑轨5会在轴承6内圈601中相对外圈602自动转向导向件8在X方向的位移dx和Y方向的位移dy合成后的位移方向，同时导向件8还会在转向滑轨5的滑槽503中进行滑动，滑动的距离就是基座4在X方向位移dx和Y方向位移dy合成的位移距离，也就是耐压体1在铺板处的收缩距离dc，而导向件8在滑槽503中最大行程等于dc,表明耐压体1收缩变形后，导向件8并不会出现滑出滑槽503而卡住的情况，同时平台2与基座4面板401靠近耐压体1一边在Y方向上的预留间隙d也随着耐压体1收缩变形减小或消失。

如图22、图21所示，导向件8可在耐压体1收缩变形前后从转向滑轨5中心向另一端逐渐滑动，同时平台2与基座4面板401靠近耐压体1一边之间留有的预留间隙d也随着耐压体1的收缩变形减小或消失，避免耐压体1挤压平台2出现应力集中的现象，实现了耐压体1与铺板结构的变形协调。

当铺板结构处于常压环境中进行装配，为了在装配时即将平台2的初始位置限制，使其不因为转向滑轨5的转动而滑动，不仅在装配时，需要将多个转向滑轨5的朝向调整置同一位置方向，还通过限位件504和阻挡件7来实现，限制平台2在耐压体1不发生收缩变形的情况下的自身平动，初始装配状态如图20所示。

如图22所示，如果平台2自身要发生平动，则必定会有转向滑轨5上的限位件504转动超出90度角范围，例如平台2自身发生Y轴正方向移动，则会导致四个转向转向滑轨5同时转向Y轴负方向，则下端两个限位件504就会超出阻挡件7位置。因此限位件504和阻挡件7可阻止装配式铺板结构在耐压体1不发生收缩变形时自身产生刚体位移，保证结构的稳固性。

如图6-图9所示，平台2的结构包括平板201，平板201的外周设置有贯穿平板201的活动孔200。平板201的下表面焊接有多个加强筋202，加强筋202对平板201起到支撑加强作用。

活动孔200处平台2上表面设置有环形凹槽204，环形凹槽204与外圈602配合。环形凹槽204与活动孔200形成阶梯型孔结构，环形凹槽204外圈602直径，用于插入轴承6，活动孔200的直径略大于内圈601的直径，以使得轴承6内圈601悬空。轴承6可以可拆卸的固定安装于活动孔200处，如外圈602与环形凹槽204过盈配合。

如图15-图19所示，平台2的外周设置开口向外侧面的缺口203；耐压体1内安装有多个平面夹具3单个平面夹具3的结构为：包括并排间隔安装于耐压体1上的多个第一筋板302，多个第一筋板302同侧安装有截面为U型结构的限位槽301，限位槽301内部与缺口203配合，限位槽301相对两内侧面分别与平台2的上表面和下表面配合。

平面夹具3对平台2起到辅助支撑的作用，限位槽301的两内侧面对平台2起到加持作用，限位槽301两内侧面之间的间距与平板201的厚度相适应，平板201可插入限位槽301之中，平台2的缺口203位于平板201外侧边处。当铺板结构处于常压环境时，缺口203与限位槽301的槽底部具有一定间隙。

以环肋圆柱壳两头带半球封头的耐压体1为例，对于平台2上缺口203与平面夹具3在X向间隙为m，在Y向的间隙为n，如图16所示。间隙m和n应分别大于等于耐压体1在平台2处X方向收缩变形dx和Y方向收缩变形dy，这样可保证平面夹具3既能对平台2在垂向上进行支撑限位，又可以使得二者在水平面方向上相对移动。

本实施例的深海耐压体装配式铺板结构的装配顺序如下：

一、焊接基座4与平面夹具3

将基座4和平面夹具3焊接于耐压体1上，当耐压体1为外肋骨环肋圆柱壳时，基座4和平面夹具3的筋板焊接到圆柱壳内表面；当耐压体1为内肋骨环肋圆柱壳时，筋板焊接到内肋骨的面板上。

二、平台2定位

将平台2的平板201水平插入平面夹具3的限位槽301中并置于基座4的面板401上，调整平台2位置使平台2的活动孔200与基座4面板401上的穿孔403同心，然后通过将阻挡件7安装到平台2的指定位置。

三、装配平台2

将导向件8的滑动头802从滑槽503中插入转向滑轨5中部位置，再将带有限位件504的转向滑轨5通过沉头螺丝安装到轴承6的内圈601上；

然后将轴承6通过过盈配合插入平台2角落处的环形凹槽204中，同时也就将导向件8插入到了基座4面板401上的穿孔403中，插入过程中要保证限位件504在阻挡件7的限位范围内；

最后在面板401底部对导向件8的固定头803安装固定螺母9，将导向件8固定安装于基座4上，完成装配式铺板结构的装配。

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 (10)

1.一种深海耐压体装配式铺板结构，包括耐压体(1)，所述耐压体(1)内设置有平台(2)，其特征在于：

所述耐压体(1)内安装有多个基座(4)，基座(4)上安装有导向件(8)，所述导向件(8)的一端为滑动头(802)，所述导向件(8)的另一端与基座(4)连接；

所述平台(2)的外周下表面与基座(4)上表面配合，所述平台(2)上设置有与基座(4)对应的活动孔(200)，所述活动孔(200)处的平台(2)上安装有轴承(6)；

所述轴承(6)的内圈(601)与活动孔(200)对应，所述轴承(6)的外圈(602)安装于平台(2)上，所述轴承(6)的内圈(601)中部安装有转向滑轨(5)，所述转向滑轨(5)随内圈(601)转动而转动；

所述滑动头(802)穿过活动孔(200)后与所述转向滑轨滑动(5)配合。

2.如权利要求1所述的一种深海耐压体装配式铺板结构，其特征在于：所述转向滑轨(5)的结构为：包括滑轨本体(501)，所述滑轨本体(501)的两端分别设置有安装部(502)，单个安装部(502)与内圈(601)连接，所述滑轨本体(501)上设置有滑槽(503)，所述滑槽(503)与滑动头(802)滑动配合，所述滑动头(802)的滑动轨迹与轴承(6)的直径方向一致。

3.如权利要求2所述的一种深海耐压体装配式铺板结构，其特征在于：所述滑轨本体(501)为管状结构，所述滑轨本体(501)的截面为圆形，所述滑轨本体(501)的侧壁处设置有沿滑轨本体(501)的长度方向的滑动孔，所述滑动孔的一端与滑轨本体(501)开口处贯通，所述滑动孔的另一端位于轴承(6)中心处，所述滑动孔与滑轨本体(501)内壁组合形成滑槽(503)。

4.如权利要求2或3所述的一种深海耐压体装配式铺板结构，其特征在于：所述外圈(602)外部的平台(2)上表面设置有两个阻挡件(7)；

一个安装部(502)上设置有限位件(504)，所述限位件(504)与阻挡件(7)配合，用于限制转向滑轨(5)的转动角度。

5.如权利要求4所述的一种深海耐压体装配式铺板结构，其特征在于：两个阻挡件(7)与轴承(6)中心的连线夹角小于等于九十度。

6.如权利要求4所述的一种深海耐压体装配式铺板结构，其特征在于：所述阻挡件(7)为倒L型杆状结构，所述阻挡件(7)的下端与平台(2)上表面连接，所述阻挡件(7)的上端突出部位下表面与轴承(6)上表面配合。

7.如权利要求1所述的一种深海耐压体装配式铺板结构，其特征在于：所述导向件(8)的结构为：包括导杆(801)，所述导杆(801)的一端设置滑动头(802)，所述导杆(801)的另一端为固定头(803)，所述固定头(803)与基座(4)连接。

8.如权利要求7所述的一种深海耐压体装配式铺板结构，其特征在于：所述导杆(801)的截面为圆形，所述滑动头(802)为球形。

9.如权利要求1所述的一种深海耐压体装配式铺板结构，其特征在于：所述平台(2)的结构包括平板(201)，平板(201)的外周设置有贯穿平板(201)的活动孔(200)；

所述活动孔(200)处平台(2)上表面设置有环形凹槽(204)，所述环形凹槽(204)与外圈(602)配合。

10.如权利要求1所述的一种深海耐压体装配式铺板结构，其特征在于：所述所述平台(2)的外周设置开口向外侧面的缺口(203)；

所述耐压体(1)内安装有多个平面夹具(3)；

单个平面夹具(3)的结构为：包括并排间隔安装于耐压体(1)上的多个第一筋板(302)，多个第一筋板(302)同侧安装有截面为U型结构的限位槽(301)，所述限位槽(301)内部与缺口(203)配合，所述限位槽(301)相对两内侧面分别与所述平台(2)的上表面和下表面配合。

Images