专利名称：用于海底船只的具有浮体的框架以及用于建造框架的方法
技术领域：
描述了一种用于远程操作的运载工具(水下机器人)的船体的装置，其中，由可固化材料制备的多个框架元件形成框架，这些框架元件包含由浮力材料形成的构架。本发明还涉及一种形成船体的方法。
背景技术：
如果要建造将在数千米的很大水深中操作的远程操作运载工具(R0V)，那就是说，其结构强度足以承受运载工具可能暴露于其中的高水压是至关重要的。同时，运载工具必须显示出足够的浮力，并且框架(船体)必须能够容纳运载工具所要配备的设备。公知的是，在运载工具的框架上(例如在框架的顶部上)，以一个或多个块体(块体由合适的浮力材料形成)的形式来提供所需的浮力。同样公知的是，例如通过至少部分地由·闭合管形成的框架，在框架中采用充气室。充气室的缺点是它们难以承受ROV如今所暴露的水深的极高压力。因此，已经尝试利用能够表现出足够抗压强度的浮力装置来填充框架管。公知的是，利用在凝固之后显示出合适的比重和足够的抗压强度的液体材料来填充框架管。这种材料的示例是轻质混凝土和膨胀塑料。多数条件下已证明，这类材料并不具有所需性能。此外，闭合的容积将导致膨胀、固化等等不会与材料能够通气而且水分、溶剂等等能够被排出时相同的方式下进行。
发明内容
本发明的目的在于补救或减少现有技术的其中至少一个缺陷，或者至少对现有技术提供一种有用的替代方案。上述目的是通过以下说明书中以及随附权利要求书中详细说明的特征而实现的。本发明提供一种用于远程操作运载工具的框架，其形成为桁架件(trusswork)、船体或者相似部件，并且基本由圆柱状或块状元件组成，这些圆柱状或块状元件由核心材料形成，该核心材料具有足以提供规定的运载工具浮力的比重并具有足以承受特定水头压力(water head pressure)的抗压强度。该框架通常尺寸可设计成对应于至少3000m的水头压力，但是如果框架要暴露于不同的最大压力，显然可选择具有其他性能的核心材料。优选地，核心材料由聚合泡沫形成，该聚合泡沫例如为具有由玻璃微球形成的闭合孔的环氧基树脂基体(epoxy matrix)。核心材料的比重优选处于60kg/m3-710kg/m3的范围内，更有益地处于350kg/m3-600kg/m3的范围内，且甚至更加有益地处于450kg/m3-550kg/m3的范围内，并且材料的抗压强度优选处于20MPa-80MPa的范围内，更有益地为35MPa_45MPa。圆柱状或块状元件覆盖有外壳；该外壳优选地由强化塑料合成物(reinforced plasticcomposition)形成,其典型地为多层的、流体密封的纤维玻璃强化塑料。所述框架是通过将由核心材料制成的元件放到一起，构成与框架的通常形状对应的形状而形成的，这些元件例如为支撑元件、斜向支杆以及撑杆。核心材料元件例如通过粘合而被结合到一起。在需要强化的部分，例如在横截面减小的部位或者负载需要被锚固的部位,可整合有某种材料制成的强化元件,该材料例如为碳纤维强化材料、钢铁等等。随后，由核心材料元件构成的完整的框架状的本体由壳体来覆盖(壳体由可固化材料形成),并且以纤维玻璃强化塑料或等价材料的领域内技术人员所公知的方式，典型地被流体(固化塑料合成物)所涂覆，被利用强化织物层来强化。在闭合壳体的建造过程中，形成为在完成的框架上安装构件所必须的安装部，例如凸耳、板等等。在第一方案中，本发明更具体地涉及一种用于远程操作运载工具的框架，其中，多个框架元件构成由浮力材料形成的构架，其特征在于，框架元件由设置在构架的表面上的可固化材料构成，由此形成围绕该构架的密封的、刚性的壳体。该构架可由聚合泡沫的块体材料形成的多个核心元件构成。更具体地，上述块体材料可以是一种环氧基树脂基体，其具有由玻璃微球形成的闭合孔。这是易于成形并且显示出合适的材料性能的一组材料。
核心材料的比重可处于60kg/m3-710kg/m3的范围内，更有益地处于350kg/m3-600kg/m3的范围内，且更加有益地处于450kg/m3-550kg/m3的范围内。材料的抗压强度处于20MPa-80MPa的范围内，更有益地为35MPa_45MPa。因此，核心材料借助适度厚度的壳体将能够承受巨大的海洋深度处的普遍的水压。该构架可由多个核心元件构成，这些核心元件借助多种方式结合在一起，这些方式取自由粘合剂以及杆状和板状的连接元件构成的组。因此为构架的合理和快速的建造提供了可能性。该构架可包括一个或多个强化元件，这些强化元件由不同于核心材料的材料形成。因此船体可借助收缩等等来形成，从而最适宜地适应要被装配到船体内的那些构件。可固化材料可以是强化塑料合成物。更具体地，上述强化固化塑料合成物可包括多层的纤维玻璃织物。这类材料为强化元件的过渡提供了良好的可能性，并节省重量且几乎不需要维护。在第二方案中，本发明更具体地涉及一种建造用于远程操作运载工具的框架的方法，其中，多个框架元件形成由浮力材料构成的构架，其特征在于，所述方法包括以下步骤形成多个浮力材料的核心元件；通过将核心元件结合到一起来形成构架；将可固化材料涂覆到该构架的表面；以及形成整合到该可固化材料内的用于运载工具构件的多个安装部。该方法可选择性地包括通过将各核心元件结合到一起来形成一个或多个框架段，并且将可固化材料涂覆到该构架的表面的至少一部分；将这些框架段与剩余的核心元件结合到一起；将可固化材料涂覆到这些核心元件的未被覆盖的表面；以及借助可固化材料，在这些框架段与相邻的框架元件之间形成元件连接部。因此能够预先制造该框架的多个部分，能够使用夹具，并且能够临时地储存这些框架段，由此减少对储存容积的需求。该构架可由聚合泡沫的块体材料形成的多个核心元件构成。更具体地,该块体材料可以是具有由玻璃微球形成的闭合孔的环氧基树脂基体。核心材料的比重可处于60kg/m3-710kg/m3的范围内，更有益地处于350kg/m3-600kg/m3的范围内，并且甚至更加有益地处于450kg/m3-550kg/m3的范围内。材料的抗压强度处于20MPa-80MPa的范围内，更有益地为35MPa_45MPa。该构架可由多个核心元件构成，这些核心元件借助多种方式结合在一起，这些方式取自由粘合剂以及杆状和板状的连接元件构成的组。该构架可由一个或多个强化元件来强化，这些强化元件由不同于被整合到该构架内的核心材料的材料形成。该可固化材料可以是强化塑料合成物，其包括多层交叉的纤维玻璃织物。
以下，将描述优选实施例的示例，其将在附图中示出，其中图I示出了形成为桁架件用于框架的装配的构架的立体图；图2以更大的尺度示出了装配的构架的剖视图；图3以与图I相同的尺度示出了完整的框架，其中该构架被强化的塑料合成物覆盖；以及图4以更大的尺度示出了框架元件的一部分的剖视图。
具体实施例方式在图3中，附图标记“I”表示框架，其包括多个框架元件12和构件安装部13，该框架设置为提供必需的浮力容积、承载容量、刚性、用于固定的附接表面等等，该框架承载和容纳远程操作运载工具(R0V，其自身是公知的)中所包含的多个构件(未示出)。然后参考图1，其中示出了构架11，构架11由多个核心元件111构成，这些核心元件基本根据框架I的形状成形。核心元件111由具有规定的比重和抗压强度的填隙块体材料形成，例如由法国La Seyne-Sur-Mer的BMTI公司提供的SF300*材料形成。该材料是在为ROV设计的最大水深的基础上选择的。上述这种示例性材料具有处于450kg/m3-550kg/m3的范围内的比重，并且材料的抗压强度处于35MPa-45MPa的范围内。在接合之前，核心元件111已根据框架I的形状被机械加工，以使得核心元件111以锁定的方式相互接合。核心元件111优选借助合适的粘合剂16，也可辅助性地使用例如杆状或板状的连接元件17 (这些连接元件17被锚固到核心元件111上或嵌入核心元件111中)，而被固定至彼此。当需要时，例如在由于框架I上的构件(未示出)的附接而需要减少横截面的位置装配有强化元件112，这些强化元件被锚固到构架11和/或被锚固到围绕构架11的一部分的框架元件12。框架元件12由壳体12a形成，壳体12a围绕构架11形成，见图4 ;由合适的材料122强化的塑料合成物121被涂覆到构架11的表面，合适的材料122例如为一种或多种纤维玻璃织物。在不同框架元件12之间的过渡处，以本身公知的方式、在所述框架元件12上足够远地涂覆有元件连接部14，这些元件连接部14是由与上述材料121、122的类型相同的材料121、122形成的。框架元件12和元件连接部14均围绕构架11被紧密地装配。框架元件12和元件连接部14 一起构成框架I的支承结构，而构架11基本填充框架I的所有孔洞，以对所有框架元件12提供抗压的强力支撑。
框架元件12的多个部分可由预成形的壳体(未示出)来构成，这些壳体与要被覆盖的核心元件11互补。多个壳体可借助所述强化塑料合成物121、122结合到一起，并且多个壳体可与被直接涂覆到核心元件111的表面的强化塑料合成物121、122结合。构件安装部13通过合适的附接零件被整合在框架中；这些附接零件例如由金属形成，被锚固在强化塑料合成物121、122中并且部分地为塑料合成物121、122所围绕，还可延伸到相邻的核心元件111内以实现所期望的稳定性。完成的框架I构成围绕构架11被紧密地装配的壳体；构架11又为框架I的所有部分提供了充足的支撑，并且防止框架I当暴露于巨大的水压下时塌陷。同时，为安装ROV构件提供了空间，传统上ROV构件中过去放置有浮体，而现在浮体由框架I自身构成。处于本发明的范围内的是，首先通过将各个核心元件111结合到一起来形成一个 或多个框架段la、lb，并且至少以塑料合成物121、122来覆盖这些框架段，以便随后将一个或多个框架段la、Ib结合到剩余的核心元件111上，并且随后与之前被覆盖的框架段la、Ib充分重叠地将塑料合成物121、122涂覆到构架11的未被覆盖的部分。
权利要求
1.一种用于远程操作运载工具的框架(1)，其中，多个框架元件(12)提供由浮力材料 形成的构架(11)，其特征在于，所述框架元件(12)由设置在所述构架(11)的表面上的可固化材料(121)设置，由此形成围绕该构架(11)的刚性的壳体(12a)。
2.根据权利要求I所述的框架，其特征在于，所述构架(11)由聚合泡沫的块体材料形成的多个核心元件(111)构成。
3.根据权利要求I所述的框架，其特征在于，所述构架(11)由环氧基树脂基体的块体材料形成的、具有由玻璃微球形成的闭合孔的多个核心元件(111)提供。
4.根据权利要求2或3所述的框架，其特征在于，核心材料的比重处于60kg/m3-710kg/m3的范围内，更有益地处于350kg/m3-600kg/m3的范围内，甚至更加有益地处于450kg/m3-550kg/m3的范围内。
5.根据权利要求2或3所述的框架，其特征在于，核心材料的抗压强度处于20MPa-80MPa的范围内，更有益地为35MPa_45MPa。
6.根据权利要求I所述的框架，其特征在于，所述壳体(12a)是流体密封的。
7.根据权利要求I所述的框架，其特征在于，所述构架(11)由多个核心元件(111)构成，所述核心元件(111)借助多种方式结合在一起，所述多种方式取自由粘合剂(16)以及杆状和/或板状的连接元件(17)构成的组。
8.根据权利要求I所述的框架，其特征在于，所述构架(11)包括一个或多个强化元件(112)，所述一个或多个强化元件(112)由不同于核心材料的材料形成。
9.根据权利要求I所述的框架，其特征在于，所述可固化材料是强化的塑料合成物(121、122)。
10.根据权利要求9所述的框架，其特征在于，所述强化的固化塑料合成物(121、122)包括多层的纤维玻璃织物。
11.一种建造用于远程操作运载工具的框架(I)的方法，其中，多个框架元件(12)提供由浮力材料形成的构架(11 )，其特征在于，所述方法包括以下步骤 形成多个浮力材料的核心元件(111); 通过将核心元件(111)结合到一起来形成所述构架(11)； 将可固化材料(121)涂覆到所述构架(11)的表面；以及 形成整合到所述可固化材料(121)内的用于运载工具构件的多个安装部(13)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 通过将各所述核心元件(111)结合到一起来形成一个或多个框架段(la、lb)，并且将所述可固化材料(121)涂覆到所述构架(11)的表面的至少一部分； 将所述多个框架段(la、lb)与剩余的核心元件(111)结合到一起； 将所述可固化材料(121)涂覆到所述核心元件(111)的未被覆盖的表面；以及 借助所述可固化材料(121)，在所述多个框架段(la、lb)与相邻的框架元件(12)之间形成元件连接部(14)。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述构架(11)由聚合泡沫的块体材料 形成的多个核心元件(111)构成。
14.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述构架(11)由环氧基树脂基体的块体材料形成的、具有由玻璃微球形成的闭合孔的多个核心元件(111)构成。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，核心材料的比重处于60kg/m3-710kg/m3的范围内，更有益地处于350kg/m3_600kg/m3的范围内，甚至更加有益地处于450kg/m3-550kg/m3 的范围内。
16.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述核心材料的抗压强度处于20MPa-80MPa的范围内，更有益地为35MPa_45MPa。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述构架(11)由多个核心元件(111)提供，这些核心元件(111)借助多种方式结合在一起，所述多种方式取自由粘合剂(16)以及杆状和/或板状的连接元件(17)构成的组。
18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述构架(11)由一个或多个强化元件(112)来强化，所述一个或多个强化元件(112)由不同于被整合到所述构架(11)内的核心材料的材料形成。
19.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述可固化材料(121)是强化塑料合成物，其包括多层交叉的纤维玻璃织物(122)。
全文摘要
一种用于远程操作运载工具的框架(1)，其中，多个框架元件(12)提供由浮力材料形成的构架(11)，且其中，框架元件(12)由设置在构架(11)的表面上的可固化材料(121)设置，由此形成围绕构架(11)的刚性的壳体。还描述了一种建造用于远程操作运载工具的框架(1)的方法，其中，多个框架元件(12)提供由浮力材料形成的构架(11)，该方法包括以下步骤形成多个浮力材料的核心元件(111)；通过将核心元件(111)结合在一起来形成构架(11)；将可固化材料(121)涂覆到构架(11)的表面；以及形成整合到可固化材料(121)内的用于运载工具构件的多个安装部(13)。
文档编号B63B3/13GK102905966SQ201180022562
公开日2013年1月30日 申请日期2011年5月5日 优先权日2010年5月5日
发明者托·居纳尔·阿尔贝斯塔德, 阿尼·英厄马尔·利夫, 艾德宾德·米勒 申请人:Ikm海底有限公司