一种深海耐压装置的制造方法

文档序号:11024087
一种深海耐压装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及蛋形混凝土耐压装置,属于深潜装备。
【背景技术】
[0002] 潜水器是大洋勘查与深海科研的重要装备,作为潜水器的重要组成部分,耐压壳 起着保障下潜过程中内部设备正常工作和人员健康安全的作用,其重量占潜水器总重的1/ 2-1/4。耐压壳设计对潜水器安全性、载运能力和人机环等性能具有重要影响。
[0003]耐压壳是承受静水压力的薄壳结构,要求其具有良好的安全性、储备浮力、空间利 用率、水动力学特性,以提升潜水器的综合性能。深海潜水器耐压壳多为球形结构,具有强 度高、稳定性好、浮力系数低、材料利用率高等优点,但空间利用率低、水动力学特性差,对 于缺陷相当敏感、加工制造难度大,无法最优协调潜水器的安全性、载运能力和人机环特 性。

【发明内容】

[0004] 发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种蛋形混凝土耐压装 置,充分利用了蛋壳能够很好地抵抗均布载荷以及混凝土耐压特性,使用钢筋搭建蛋形耐 压壳骨架结构。以钢筋层为中面,内外以混凝土填充,形成耐压壳壁厚,使钢筋骨架结构更 接近于鹅蛋外形,从而更好地发挥其耐压特性。
[0005] 技术方案:为解决上述技术问题,本发明的一种蛋形混凝土耐压装置,包括钢筋骨 架,所述钢筋骨架为蛋壳状,钢筋骨架关于耐压装置的轴线对称,在钢筋骨架的内层和外层 均填充有混凝土,钢筋骨架的两端为大端和小端,在大端和小端上均设有人孔,人孔一端通 过密封垫与人孔盖连接,人孔另一端与视镜法兰连接,视镜法兰通过密封垫与视镜底座连 接,视镜底座上安装有视镜玻璃,视镜玻璃通过压紧环固定在视镜底座上,人孔和视镜法兰 均与混凝土连接。
[0006] 作为优选,所述钢筋骨架包含横向的受力筋和纵向箍筋,受力筋和纵向箍筋交错 排列并通过焊接连接成一个主体。
[0007] 作为优选,所述受力筋的两端为尖端和钝端,受力筋的弯曲形状满足:

[0008]
[0009]
[0010] 其中,L为蛋形混凝土耐压装置的长轴,B为蛋形混凝土耐压装置的短轴,任选一受 力筋所在面定义坐标系,尖端为坐标原点,也为受力筋的一个端点,钝端为受力筋的另一端 点,受力筋的两个端点的连线为X轴,在受力筋所处平面内垂直于X轴为y轴,原点为受力筋 的一个端点,X轴正方向为原点指向另一个端点,两个端点间的距离为L,受力筋在y轴上最 大投影距离为B/2。通过研究蛋形结构具有良好的耐压性能,相比传统的球形、柱形耐压壳, 蛋形耐压壳无论是耐压性能还是浮力系数、空间利用率都较优。通过实验分析,N-R方程与 鹅蛋外轮廓吻合程度最高,因此选择N-R曲线作为耐压壳受力筋形状可以使仿蛋形结构更 接近于实际,充分发挥蛋形结构的优点。
[0011]作为优选,所述受力筋关于轴线间隔均匀分布。
[0012]作为优选,相邻受力筋的间隔为15°。
[0013] 作为优选,所述人孔和视镜法兰通过涂硅酮胶与混凝土密封。
[0014]蛋壳是一种满足正高斯曲线的多焦点、回转型薄壁结构,具有良好的重量强度比、 跨距厚度比、流线型、美学特性、合理的材料分布等优点;蛋壳满足圆顶原理,无需额外肋骨 支撑,利用最少材料即可获得足够的强度和稳定性;在均布压力作用下,蛋壳可通过面内压 力抵抗外载荷,表现出超强的耐压特性。可为耐压壳设计提供有效的生物信息。
[0015] 混凝土作为一种建筑材料,以其抗压强度高、抗变形能力强、防渗透、隔音、抗震的 优越性,在建筑结构、桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用,它所具备的这些特性 和海底耐压装备的需求就有很好的融合。
[0016] 将混凝土的耐压特性与蛋壳的耐压特性充分的融合,设计海底耐压装备,不仅可 以提高耐压特性,还可以大大节约成本。
[0017] 有益效果:本发明的蛋形混凝土耐压装置,具有以下优点:
[0018] 1)本发明充分利用了蛋壳能够很好地抵抗均布载荷以及混凝土耐压特性。仿鹅蛋 形状,使用钢筋搭建蛋形耐压壳骨架结构;以钢筋层为中面,内外以混凝土填充,形成耐压 壳壁厚;其中钢筋的径向弯曲形状符合N-R方程曲线,使钢筋骨架结构更接近于鹅蛋外形, 从而更好地发挥其耐压特性。
[0019] 2)本发明耐压壳的大端和小端,分别开有视镜和人孔。开孔处采用较粗的钢筋制 成箍筋予以加强,其中人孔底座以及人孔盖设计成蛋形尖端形状,以确保耐压壳的流线形。
[0020] 3)开孔处箍筋与人孔以及窥视孔采用焊接的方式连接;浇铸混凝土后,混凝土与 人孔法兰以及视镜法兰之间通过硅酮胶予以密封;为确保耐压壳外壁的混凝土不受海水的 侵蚀,耐压壳外表面需涂防水漆。
【附图说明】
[0021] 图1为鹳蛋坐标系
[0022] 图2为本发明混凝土耐压整体结构剖视图;
[0023]图3为本发明混凝土耐压装置钢筋骨架结构图;
[0024]图4为人孔装置的剖视图;
[0025] 图5为人孔装置的右视图;
[0026] 图6为观察窗装置剖视图;
[0027]图7为观察窗装置左视图;
[0028]图8为人孔与混凝土密封处局部放大图
[0029]其中1 一人孔;2-钢筋结构主筋即受力筋;3-混凝土; 4 一视镜;5-视镜法兰;6- 硅酮胶;7-箍筋;8-人孔盖;9一密封垫:10-压紧环;11一视镜玻璃;12-视镜底座。
【具体实施方式】
[0030] 如图2至图8所示,本发明的一种蛋形混凝土 3耐压装置,包括钢筋骨架,所述钢筋 骨架为蛋壳状,钢筋骨架关于耐压装置的轴线对称,在钢筋骨架的内层和外层均填充有混 凝土 3,钢筋骨架的两端为大端和小端,在大端和小端上均设有人孔1,人孔1 一端通过密封 垫9与人孔盖8连接,人孔1另一端与视镜法兰5连接,视镜法兰5通过密封垫9与视镜底座12 连接,视镜底座12上安装有视镜玻璃11,视镜玻璃11通过压紧环10固定在视镜底座12上,人 孔1和视镜法兰5均与混凝土 3连接。混凝土的厚度为长轴的1/5倍,材质:选择混凝土型号为 C35〇
[0031] 在本发明中,所述钢筋骨架包含横向的受力筋2和纵向箍筋,受力筋2和纵向箍筋 交错排列并通过焊接连接成一个主体,整个受力筋形状为蛋形,受力筋的两端为蛋形尖端 和钝端,所述受力筋2的弯曲形状满足N-R方程曲线:

[0032]
[0033]
[0034] 兵甲,兵甲,L73宙形Μ凝土耐压装置的长轴,B为蛋形混凝土耐压装置的短轴,任 选一受力筋所在面定义坐标系,尖端为坐标原点,也为受力筋的一个端点,钝端为受力筋的 另一端点,受力筋的两个端点的连线为X轴,在受力筋所处平面内垂直于X轴为y轴,原点为 受力筋的一个端点,X轴正方向为原点指向另一个端点,两个端点间的距离为L,受力筋在y 轴上最大投影距尚为13/2尖2而,建立坐标系如图1。
[0035]在本发明中,所述受力筋2关于轴线间隔均匀分布,相邻受力筋2的间隔为15°,所 述人孔1和视镜法兰通过涂硅酮胶6与混凝土 3密封。纵向箍筋:通过研究,赤道处应力最大, 因此在赤道处安排箍筋(直径20-30mm),以赤道为基准向尖端和钝端等距离(间隔100-200mm)安排箍筋(直径12-20_)如此,可以形成适合的钢筋网格,不仅可以使凝土凝固时更 加充分,还可以使耐压壳承压更加均匀。
[0036]在本发明中,人孔1仿鹅蛋尖端形状,即取N-R方程曲线尖端段曲线设计人孔1,人 孔1与人孔盖8之间设有密封垫9;人孔1与人孔盖8通过螺栓连接,工作时,工作人员可以在 耐压装置内部通过旋转螺栓控制人孔盖8的开关。
[0037]以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人 员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种深海耐压装置,其特征在于:包括钢筋骨架,所述钢筋骨架为蛋壳状,钢筋骨架 关于耐压装置的轴线对称,在钢筋骨架的内层和外层均填充有混凝土,钢筋骨架的两端为 大端和小端,在大端和小端上均设有人孔,人孔一端通过密封垫与人孔盖连接,人孔另一端 与视镜法兰连接,视镜法兰通过密封垫与视镜底座连接,视镜底座上安装有视镜玻璃,视镜 玻璃通过压紧环固定在视镜底座上,人孔和视镜法兰均与混凝土连接。2. 根据权利要求1所述的蛋形混凝土耐压装置,其特征在于:所述钢筋骨架包含横向的 受力筋和纵向箍筋,受力筋和纵向箍筋交错排列并通过焊接连接成一个主体。3. 根据权利要求2所述的蛋形混凝土耐压装置,其特征在于:所述受力筋的两端为尖端 和钝端,受力筋的弯曲形状满足:其中,L为蛋形混凝土耐压装置的长轴,B为蛋形混凝土耐压装置的短轴,任选一受力筋 所在面定义坐标系,尖端为坐标原点,也为受力筋的一个端点,钝端为受力筋的另一端点, 受力筋的两个端点的连线为X轴,在受力筋所处平面内垂直于X轴为y轴,原点为受力筋的一 个端点,X轴正方向为原点指向另一个端点,两个端点间的距离为L,受力筋在y轴上最大投 影距离为B/2。4. 根据权利要求1所述的蛋形混凝土耐压装置,其特征在于:所述受力筋关于轴线间隔 均匀分布。5. 根据权利要求4所述的蛋形混凝土耐压装置,其特征在于:相邻受力筋的间隔为15°。6. 根据权利要求1所述的蛋形混凝土耐压装置,其特征在于:所述人孔和视镜法兰通过 涂硅酮胶与混凝土密封。
【专利摘要】本发明公开了一种深海耐压装置,包括钢筋骨架,所述钢筋骨架为蛋壳状,钢筋骨架关于耐压装置的轴线对称,在钢筋骨架的内层和外层均填充有混凝土,钢筋骨架的两端为大端和小端,在大端和小端上均设有人孔,人孔一端通过密封垫与人孔盖连接,人孔另一端与视镜法兰连接,视镜法兰通过密封垫与视镜底座连接,视镜底座上安装有视镜玻璃,视镜玻璃通过压紧环固定在视镜底座上。本发明的一种蛋形混凝土耐压装置,充分利用了蛋壳能够很好地抵抗均布载荷以及混凝土耐压特性,使用钢筋搭建蛋形耐压壳骨架结构。以钢筋层为中面,内外以混凝土填充,形成耐压壳壁厚,使钢筋骨架结构更接近于鹅蛋外形,从而更好地发挥其耐压特性。
【IPC分类】E02D29/09
【公开号】CN105714858
【申请号】CN201610131118
【发明人】张建, 朱俊臣, 朱永梅, 唐文献, 王纬波, 左新龙, 晏飞, 苏世杰
【申请人】江苏科技大学
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