一種深海耐壓裝置的製造方法

2023-09-15 17:21:55

一種深海耐壓裝置的製造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及蛋形混凝土耐壓裝置，屬於深潛裝備。
【背景技術】
[0002] 潛水器是大洋勘查與深海科研的重要裝備，作為潛水器的重要組成部分，耐壓殼 起著保障下潛過程中內部設備正常工作和人員健康安全的作用，其重量佔潛水器總重的1/ 2-1/4。耐壓殼設計對潛水器安全性、載運能力和人機環等性能具有重要影響。
[0003]耐壓殼是承受靜水壓力的薄殼結構，要求其具有良好的安全性、儲備浮力、空間利 用率、水動力學特性，以提升潛水器的綜合性能。深海潛水器耐壓殼多為球形結構，具有強 度高、穩定性好、浮力係數低、材料利用率高等優點，但空間利用率低、水動力學特性差，對 於缺陷相當敏感、加工製造難度大，無法最優協調潛水器的安全性、載運能力和人機環特 性。

【發明內容】

[0004] 發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種蛋形混凝土耐壓裝 置，充分利用了蛋殼能夠很好地抵抗均布載荷以及混凝土耐壓特性，使用鋼筋搭建蛋形耐 壓殼骨架結構。以鋼筋層為中面，內外以混凝土填充，形成耐壓殼壁厚，使鋼筋骨架結構更 接近於鵝蛋外形，從而更好地發揮其耐壓特性。
[0005] 技術方案:為解決上述技術問題，本發明的一種蛋形混凝土耐壓裝置，包括鋼筋骨 架，所述鋼筋骨架為蛋殼狀，鋼筋骨架關於耐壓裝置的軸線對稱，在鋼筋骨架的內層和外層 均填充有混凝土，鋼筋骨架的兩端為大端和小端，在大端和小端上均設有人孔，人孔一端通 過密封墊與人孔蓋連接，人孔另一端與視鏡法蘭連接，視鏡法蘭通過密封墊與視鏡底座連 接，視鏡底座上安裝有視鏡玻璃，視鏡玻璃通過壓緊環固定在視鏡底座上，人孔和視鏡法蘭 均與混凝土連接。
[0006] 作為優選，所述鋼筋骨架包含橫向的受力筋和縱向箍筋，受力筋和縱向箍筋交錯 排列並通過焊接連接成一個主體。
[0007] 作為優選，所述受力筋的兩端為尖端和鈍端，受力筋的彎曲形狀滿足：

[0008]
[0009]
[0010] 其中，L為蛋形混凝土耐壓裝置的長軸，B為蛋形混凝土耐壓裝置的短軸，任選一受 力筋所在面定義坐標系，尖端為坐標原點，也為受力筋的一個端點，鈍端為受力筋的另一端 點，受力筋的兩個端點的連線為X軸，在受力筋所處平面內垂直於X軸為y軸，原點為受力筋 的一個端點，X軸正方向為原點指向另一個端點，兩個端點間的距離為L，受力筋在y軸上最 大投影距離為B/2。通過研究蛋形結構具有良好的耐壓性能，相比傳統的球形、柱形耐壓殼， 蛋形耐壓殼無論是耐壓性能還是浮力係數、空間利用率都較優。通過實驗分析，N-R方程與 鵝蛋外輪廓吻合程度最高，因此選擇N-R曲線作為耐壓殼受力筋形狀可以使仿蛋形結構更 接近於實際，充分發揮蛋形結構的優點。
[0011]作為優選，所述受力筋關於軸線間隔均勻分布。
[0012]作為優選，相鄰受力筋的間隔為15°。
[0013] 作為優選，所述人孔和視鏡法蘭通過塗矽酮膠與混凝土密封。
[0014]蛋殼是一種滿足正高斯曲線的多焦點、迴轉型薄壁結構，具有良好的重量強度比、 跨距厚度比、流線型、美學特性、合理的材料分布等優點；蛋殼滿足圓頂原理，無需額外肋骨 支撐，利用最少材料即可獲得足夠的強度和穩定性;在均布壓力作用下，蛋殼可通過面內壓 力抵抗外載荷，表現出超強的耐壓特性。可為耐壓殼設計提供有效的生物信息。
[0015] 混凝土作為一種建築材料，以其抗壓強度高、抗變形能力強、防滲透、隔音、抗震的 優越性，在建築結構、橋梁結構以及某些特種結構中得到廣泛的應用，它所具備的這些特性 和海底耐壓裝備的需求就有很好的融合。
[0016] 將混凝土的耐壓特性與蛋殼的耐壓特性充分的融合，設計海底耐壓裝備，不僅可 以提高耐壓特性，還可以大大節約成本。
[0017] 有益效果:本發明的蛋形混凝土耐壓裝置，具有以下優點：
[0018] 1)本發明充分利用了蛋殼能夠很好地抵抗均布載荷以及混凝土耐壓特性。仿鵝蛋 形狀，使用鋼筋搭建蛋形耐壓殼骨架結構；以鋼筋層為中面，內外以混凝土填充，形成耐壓 殼壁厚;其中鋼筋的徑向彎曲形狀符合N-R方程曲線，使鋼筋骨架結構更接近於鵝蛋外形， 從而更好地發揮其耐壓特性。
[0019] 2)本發明耐壓殼的大端和小端，分別開有視鏡和人孔。開孔處採用較粗的鋼筋制 成箍筋予以加強，其中人孔底座以及人孔蓋設計成蛋形尖端形狀，以確保耐壓殼的流線形。
[0020] 3)開孔處箍筋與人孔以及窺視孔採用焊接的方式連接;澆鑄混凝土後，混凝土與 人孔法蘭以及視鏡法蘭之間通過矽酮膠予以密封;為確保耐壓殼外壁的混凝土不受海水的 侵蝕，耐壓殼外表面需塗防水漆。
【附圖說明】
[0021] 圖1為鸛蛋坐標系
[0022] 圖2為本發明混凝土耐壓整體結構剖視圖；
[0023]圖3為本發明混凝土耐壓裝置鋼筋骨架結構圖；
[0024]圖4為人孔裝置的剖視圖；
[0025] 圖5為人孔裝置的右視圖；
[0026] 圖6為觀察窗裝置剖視圖；
[0027]圖7為觀察窗裝置左視圖；
[0028]圖8為人孔與混凝土密封處局部放大圖
[0029]其中1 一人孔;2-鋼筋結構主筋即受力筋;3-混凝土; 4 一視鏡;5-視鏡法蘭;6- 矽酮膠;7-箍筋;8-人孔蓋;9一密封墊:10-壓緊環;11一視鏡玻璃;12-視鏡底座。
【具體實施方式】
[0030] 如圖2至圖8所示，本發明的一種蛋形混凝土 3耐壓裝置，包括鋼筋骨架，所述鋼筋 骨架為蛋殼狀，鋼筋骨架關於耐壓裝置的軸線對稱，在鋼筋骨架的內層和外層均填充有混 凝土 3,鋼筋骨架的兩端為大端和小端，在大端和小端上均設有人孔1，人孔1 一端通過密封 墊9與人孔蓋8連接，人孔1另一端與視鏡法蘭5連接，視鏡法蘭5通過密封墊9與視鏡底座12 連接，視鏡底座12上安裝有視鏡玻璃11，視鏡玻璃11通過壓緊環10固定在視鏡底座12上，人 孔1和視鏡法蘭5均與混凝土 3連接。混凝土的厚度為長軸的1/5倍，材質:選擇混凝土型號為 C35〇
[0031] 在本發明中，所述鋼筋骨架包含橫向的受力筋2和縱向箍筋，受力筋2和縱向箍筋 交錯排列並通過焊接連接成一個主體，整個受力筋形狀為蛋形，受力筋的兩端為蛋形尖端 和鈍端，所述受力筋2的彎曲形狀滿足N-R方程曲線：

[0032]
[0033]
[0034] 兵甲，兵甲，L73宙形Μ凝土耐壓裝置的長軸，B為蛋形混凝土耐壓裝置的短軸，任 選一受力筋所在面定義坐標系，尖端為坐標原點，也為受力筋的一個端點，鈍端為受力筋的 另一端點，受力筋的兩個端點的連線為X軸，在受力筋所處平面內垂直於X軸為y軸，原點為 受力筋的一個端點，X軸正方向為原點指向另一個端點，兩個端點間的距離為L，受力筋在y 軸上最大投影距尚為13/2尖2而，建立坐標系如圖1。
[0035]在本發明中，所述受力筋2關於軸線間隔均勻分布，相鄰受力筋2的間隔為15°，所 述人孔1和視鏡法蘭通過塗矽酮膠6與混凝土 3密封。縱向箍筋:通過研究，赤道處應力最大， 因此在赤道處安排箍筋（直徑20-30mm)，以赤道為基準向尖端和鈍端等距離（間隔100-200mm)安排箍筋(直徑12-20_)如此，可以形成適合的鋼筋網格，不僅可以使凝土凝固時更 加充分，還可以使耐壓殼承壓更加均勻。
[0036]在本發明中，人孔1仿鵝蛋尖端形狀，即取N-R方程曲線尖端段曲線設計人孔1，人 孔1與人孔蓋8之間設有密封墊9;人孔1與人孔蓋8通過螺栓連接，工作時，工作人員可以在 耐壓裝置內部通過旋轉螺栓控制人孔蓋8的開關。
[0037]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對於本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發明的保護範圍。
【主權項】
1. 一種深海耐壓裝置，其特徵在於:包括鋼筋骨架，所述鋼筋骨架為蛋殼狀，鋼筋骨架 關於耐壓裝置的軸線對稱，在鋼筋骨架的內層和外層均填充有混凝土，鋼筋骨架的兩端為 大端和小端，在大端和小端上均設有人孔，人孔一端通過密封墊與人孔蓋連接，人孔另一端 與視鏡法蘭連接，視鏡法蘭通過密封墊與視鏡底座連接，視鏡底座上安裝有視鏡玻璃，視鏡 玻璃通過壓緊環固定在視鏡底座上，人孔和視鏡法蘭均與混凝土連接。2. 根據權利要求1所述的蛋形混凝土耐壓裝置，其特徵在於:所述鋼筋骨架包含橫向的 受力筋和縱向箍筋，受力筋和縱向箍筋交錯排列並通過焊接連接成一個主體。3. 根據權利要求2所述的蛋形混凝土耐壓裝置，其特徵在於:所述受力筋的兩端為尖端 和鈍端，受力筋的彎曲形狀滿足：其中，L為蛋形混凝土耐壓裝置的長軸，B為蛋形混凝土耐壓裝置的短軸，任選一受力筋 所在面定義坐標系，尖端為坐標原點，也為受力筋的一個端點，鈍端為受力筋的另一端點， 受力筋的兩個端點的連線為X軸，在受力筋所處平面內垂直於X軸為y軸，原點為受力筋的一 個端點，X軸正方向為原點指向另一個端點，兩個端點間的距離為L，受力筋在y軸上最大投 影距離為B/2。4. 根據權利要求1所述的蛋形混凝土耐壓裝置，其特徵在於:所述受力筋關於軸線間隔 均勻分布。5. 根據權利要求4所述的蛋形混凝土耐壓裝置，其特徵在於:相鄰受力筋的間隔為15°。6. 根據權利要求1所述的蛋形混凝土耐壓裝置，其特徵在於:所述人孔和視鏡法蘭通過 塗矽酮膠與混凝土密封。
【專利摘要】本發明公開了一種深海耐壓裝置，包括鋼筋骨架，所述鋼筋骨架為蛋殼狀，鋼筋骨架關於耐壓裝置的軸線對稱，在鋼筋骨架的內層和外層均填充有混凝土，鋼筋骨架的兩端為大端和小端，在大端和小端上均設有人孔，人孔一端通過密封墊與人孔蓋連接，人孔另一端與視鏡法蘭連接，視鏡法蘭通過密封墊與視鏡底座連接，視鏡底座上安裝有視鏡玻璃，視鏡玻璃通過壓緊環固定在視鏡底座上。本發明的一種蛋形混凝土耐壓裝置，充分利用了蛋殼能夠很好地抵抗均布載荷以及混凝土耐壓特性，使用鋼筋搭建蛋形耐壓殼骨架結構。以鋼筋層為中面，內外以混凝土填充，形成耐壓殼壁厚，使鋼筋骨架結構更接近於鵝蛋外形，從而更好地發揮其耐壓特性。
【IPC分類】E02D29/09
【公開號】CN105714858
【申請號】CN201610131118
【發明人】張建, 朱俊臣, 朱永梅, 唐文獻, 王緯波, 左新龍, 晏飛, 蘇世傑
【申請人】江蘇科技大學