一種深海耐壓裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及蛋形混凝土耐壓裝置，屬于深潛裝備。
【背景技術(shù)】
[0002] 潛水器是大洋勘查與深?？蒲械闹匾b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(nèi)部設(shè)備正常工作和人員健康安全的作用，其重量占潛水器總重的1/ 2-1/4。耐壓殼設(shè)計(jì)對(duì)潛水器安全性、載運(yùn)能力和人機(jī)環(huán)等性能具有重要影響。
[0003]耐壓殼是承受靜水壓力的薄殼結(jié)構(gòu)，要求其具有良好的安全性、儲(chǔ)備浮力、空間利 用率、水動(dòng)力學(xué)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(jié)構(gòu)，具有強(qiáng) 度高、穩(wěn)定性好、浮力系數(shù)低、材料利用率高等優(yōu)點(diǎn)，但空間利用率低、水動(dòng)力學(xué)特性差，對(duì) 于缺陷相當(dāng)敏感、加工制造難度大，無法最優(yōu)協(xié)調(diào)潛水器的安全性、載運(yùn)能力和人機(jī)環(huán)特 性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)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(jié)構(gòu)。以鋼筋層為中面，內(nèi)外以混凝土填充，形成耐壓殼壁厚，使鋼筋骨架結(jié)構(gòu)更 接近于鵝蛋外形，從而更好地發(fā)揮其耐壓特性。
[0005] 技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)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(guān)于耐壓裝置的軸線對(duì)稱，在鋼筋骨架的內(nèi)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(shè)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(huán)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(yōu)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(cuò) 排列并通過焊接連接成一個(gè)主體。
[0007] 作為優(yōu)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(zhǎng)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(biāo)系，尖端為坐標(biāo)原點(diǎn)，也為受力筋的一個(gè)端點(diǎn)，鈍端為受力筋的另一端 點(diǎn)，受力筋的兩個(gè)端點(diǎn)的連線為X軸，在受力筋所處平面內(nèi)垂直于X軸為y軸，原點(diǎn)為受力筋 的一個(gè)端點(diǎn)，X軸正方向?yàn)樵c(diǎn)指向另一個(gè)端點(diǎn)，兩個(gè)端點(diǎn)間的距離為L(zhǎng)，受力筋在y軸上最 大投影距離為B/2。通過研究蛋形結(jié)構(gòu)具有良好的耐壓性能，相比傳統(tǒng)的球形、柱形耐壓殼， 蛋形耐壓殼無論是耐壓性能還是浮力系數(shù)、空間利用率都較優(yōu)。通過實(shí)驗(yàn)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(jié)構(gòu)更 接近于實(shí)際，充分發(fā)揮蛋形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。
[0011]作為優(yōu)選，所述受力筋關(guān)于軸線間隔均勻分布。
[0012]作為優(yōu)選，相鄰受力筋的間隔為15°。
[0013] 作為優(yōu)選，所述人孔和視鏡法蘭通過涂硅酮膠與混凝土密封。
[0014]蛋殼是一種滿足正高斯曲線的多焦點(diǎn)、回轉(zhuǎn)型薄壁結(jié)構(gòu)，具有良好的重量強(qiáng)度比、 跨距厚度比、流線型、美學(xué)特性、合理的材料分布等優(yōu)點(diǎn)；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(qiáng)度和穩(wěn)定性;在均布?jí)毫ψ饔孟?，蛋殼可通過面內(nèi)壓 力抵抗外載荷，表現(xiàn)出超強(qiáng)的耐壓特性。可為耐壓殼設(shè)計(jì)提供有效的生物信息。
[0015] 混凝土作為一種建筑材料，以其抗壓強(qiáng)度高、抗變形能力強(qiáng)、防滲透、隔音、抗震的 優(yōu)越性，在建筑結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)以及某些特種結(jié)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)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(shè)計(jì)海底耐壓裝備，不僅可 以提高耐壓特性，還可以大大節(jié)約成本。
[0017] 有益效果:本發(fā)明的蛋形混凝土耐壓裝置，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0018] 1)本發(fā)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(jié)構(gòu)；以鋼筋層為中面，內(nèi)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(jié)構(gòu)更接近于鵝蛋外形， 從而更好地發(fā)揮其耐壓特性。
[0019] 2)本發(fā)明耐壓殼的大端和小端，分別開有視鏡和人孔。開孔處采用較粗的鋼筋制 成箍筋予以加強(qiáng)，其中人孔底座以及人孔蓋設(shè)計(jì)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采用焊接的方式連接;澆鑄混凝土后，混凝土與 人孔法蘭以及視鏡法蘭之間通過硅酮膠予以密封;為確保耐壓殼外壁的混凝土不受海水的 侵蝕，耐壓殼外表面需涂防水漆。
【附圖說明】
[0021] 圖1為鸛蛋坐標(biāo)系
[0022] 圖2為本發(fā)明混凝土耐壓整體結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0023]圖3為本發(fā)明混凝土耐壓裝置鋼筋骨架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)主筋即受力筋;3-混凝土; 4 一視鏡;5-視鏡法蘭;6- 硅酮膠;7-箍筋;8-人孔蓋;9一密封墊:10-壓緊環(huán);11一視鏡玻璃;12-視鏡底座。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 如圖2至圖8所示，本發(fā)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(guān)于耐壓裝置的軸線對(duì)稱，在鋼筋骨架的內(nèi)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(shè)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(huán)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?；炷恋暮穸葹殚L(zhǎng)軸的1/5倍，材質(zhì):選擇混凝土型號(hào)為 C35〇
[0031] 在本發(fā)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(cuò)排列并通過焊接連接成一個(gè)主體，整個(gè)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(zhǎng)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(biāo)系，尖端為坐標(biāo)原點(diǎn)，也為受力筋的一個(gè)端點(diǎn)，鈍端為受力筋的 另一端點(diǎn)，受力筋的兩個(gè)端點(diǎn)的連線為X軸，在受力筋所處平面內(nèi)垂直于X軸為y軸，原點(diǎn)為 受力筋的一個(gè)端點(diǎn)，X軸正方向?yàn)樵c(diǎn)指向另一個(gè)端點(diǎn)，兩個(gè)端點(diǎn)間的距離為L(zhǎng)，受力筋在y 軸上最大投影距尚為13/2尖2而，建立坐標(biāo)系如圖1。
[0035]在本發(fā)明中，所述受力筋2關(guān)于軸線間隔均勻分布，相鄰受力筋2的間隔為15°，所 述人孔1和視鏡法蘭通過涂硅酮膠6與混凝土 3密封。縱向箍筋:通過研究，赤道處應(yīng)力最大， 因此在赤道處安排箍筋（直徑20-30mm)，以赤道為基準(zhǔn)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(wǎng)格，不僅可以使凝土凝固時(shí)更 加充分，還可以使耐壓殼承壓更加均勻。
[0036]在本發(fā)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(shè)計(jì)人孔1，人 孔1與人孔蓋8之間設(shè)有密封墊9;人孔1與人孔蓋8通過螺栓連接，工作時(shí)，工作人員可以在 耐壓裝置內(nèi)部通過旋轉(zhuǎn)螺栓控制人孔蓋8的開關(guān)。
[0037]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種深海耐壓裝置，其特征在于:包括鋼筋骨架，所述鋼筋骨架為蛋殼狀，鋼筋骨架 關(guān)于耐壓裝置的軸線對(duì)稱，在鋼筋骨架的內(nèi)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(shè)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(huán)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(jù)權(quán)利要求1所述的蛋形混凝土耐壓裝置，其特征在于: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(cuò)排列并通過焊接連接成一個(gè)主體。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的蛋形混凝土耐壓裝置，其特征在于: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(zhǎng)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(biāo)系，尖端為坐標(biāo)原點(diǎn)，也為受力筋的一個(gè)端點(diǎn)，鈍端為受力筋的另一端點(diǎn)， 受力筋的兩個(gè)端點(diǎn)的連線為X軸，在受力筋所處平面內(nèi)垂直于X軸為y軸，原點(diǎn)為受力筋的一 個(gè)端點(diǎn)，X軸正方向?yàn)樵c(diǎn)指向另一個(gè)端點(diǎn)，兩個(gè)端點(diǎn)間的距離為L(zhǎng)，受力筋在y軸上最大投 影距離為B/2。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蛋形混凝土耐壓裝置，其特征在于:所述受力筋關(guān)于軸線間隔 均勻分布。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的蛋形混凝土耐壓裝置，其特征在于:相鄰受力筋的間隔為15°。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蛋形混凝土耐壓裝置，其特征在于:所述人孔和視鏡法蘭通過 涂硅酮膠與混凝土密封。
【專利摘要】本發(fā)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(guān)于耐壓裝置的軸線對(duì)稱，在鋼筋骨架的內(nèi)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(shè)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(huán)固定在視鏡底座上。本發(fā)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(jié)構(gòu)。以鋼筋層為中面，內(nèi)外以混凝土填充，形成耐壓殼壁厚，使鋼筋骨架結(jié)構(gòu)更接近于鵝蛋外形，從而更好地發(fā)揮其耐壓特性。
【IPC分類】E02D29/09
【公開號(hào)】CN105714858
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610131118
【發(fā)明人】張建, 朱俊臣, 朱永梅, 唐文獻(xiàn), 王緯波, 左新龍, 晏飛, 蘇世杰
【申請(qǐng)人】江蘇科技大學(xué)