本發(fā)明涉及一種潛水器耐壓殼。

背景技術(shù)：

作為潛水器的重要組成部分，耐壓殼體起著保障下潛過程中內(nèi)部設(shè)備正常工作的作用，其重量占潛水器總重的1/4-1/2；為潛水器提供浮力，有利于潛水器的上潛。耐壓殼體是承受靜水壓力的薄殼結(jié)構(gòu)，要求具有良好的力學(xué)特性、流體力學(xué)特性，以提升潛水器的安全性、載運能力、機(jī)動性和下潛時間等性能。

現(xiàn)役的耐壓殼體多為圓球形結(jié)構(gòu)，但是圓球形殼存在如下問題：

(1)圓球形耐壓殼對初始幾何缺陷非常敏感，需嚴(yán)格控制球殼加工精度；

(2)圓球形耐壓殼的曲率處處相等，導(dǎo)致失穩(wěn)位置未知。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種對初始缺陷不敏感且承壓能力高的潛水器耐壓殼。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種潛水器耐壓殼，包括外表面由曲線繞x軸360°旋轉(zhuǎn)得出的等厚殼體，其中殼體形狀參數(shù)a根據(jù)所需殼體體積及下列公式求出：x的取值范圍為-xe到xe，xe數(shù)值由公式求出；kc為0.1-0.13間的某一值，殼體形狀參數(shù)c根據(jù)c＝a*kc得出，殼體上設(shè)有進(jìn)口，殼體上在進(jìn)口處設(shè)有密閉進(jìn)口的平封蓋，平封蓋和殼體間設(shè)有密封圈。

作為一種優(yōu)選的方案，所述進(jìn)口設(shè)置在對應(yīng)于曲線端部處。

作為一種優(yōu)選的方案，所述平封蓋內(nèi)側(cè)設(shè)有伸入進(jìn)口中的密封塊，所述密封圈設(shè)置在密封塊的外周上。

本發(fā)明的有益效果是：(1)與圓球形耐壓殼相比較，本耐壓殼對幾何缺陷不敏感，使得加工精度容易控制在設(shè)定范圍內(nèi)；

(2)本耐壓殼承壓能力高于圓球形耐壓殼；

(3)本耐壓殼曲率各處不等，失穩(wěn)發(fā)生在曲率最大的位置(曲線中部)，可以進(jìn)行監(jiān)控。

另外，由于進(jìn)口設(shè)置在對應(yīng)于曲線端部處，避開曲率最大位置處，使得進(jìn)口處的加工難度降低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中i部放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是kc0.1時的外表面曲線。

圖4是kc0.13時的外表面曲線。

圖1至圖2中：1.殼體，2.平封蓋，3.連接螺栓，4.墊片，5.密封圈。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實施方案。

實施例1，如圖1-3所示，以半徑r為1m，體積v為4.19m³的圓球形耐壓殼為參照基礎(chǔ)，kc取0.1，其殼體形狀參數(shù)a根據(jù)下列公式求出：

具體數(shù)值為1.0016m，殼體形狀參數(shù)c根據(jù)c＝a*kc得出為0.10016m；

耐壓殼殼體為外表面由曲線繞x軸360°旋轉(zhuǎn)得出的等厚殼體，其中y的數(shù)值單位為m，x的取值范圍為-xe到xe，xe數(shù)值由公式求得，為1.0066m；

殼體上在對應(yīng)于曲線端部處設(shè)有進(jìn)口，殼體上在進(jìn)口處設(shè)有密閉進(jìn)口的平封蓋，平封蓋內(nèi)側(cè)設(shè)有伸入進(jìn)口中的密封塊，密封塊的外周上設(shè)有與殼體進(jìn)口相配合的密封圈。

根據(jù)ccs2013標(biāo)準(zhǔn)，以本發(fā)明的潛水器耐壓殼和等體積的圓球形耐壓殼為模型進(jìn)行承載能力分析及缺陷靈敏度的對比分析。

利用三維建模軟件獲得本發(fā)明的潛水器耐壓殼和等體積圓球形耐壓殼的模型,且壁厚t均為10mm。假設(shè)潛水器耐壓殼采用鈦合金ti-6al-4v(tc4)，彈性模量e為110gpa，泊松比μ為0.3，許用應(yīng)力[σ]為830mpa，材料密度ρ為4.5g/cm³。

ccs2013標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了一種基于屈曲模態(tài)的幾何初始缺陷的分析方法?；谇B(tài)的幾何初始缺陷方法，是將無缺陷結(jié)構(gòu)通過屈曲分析得出的屈曲模態(tài)，轉(zhuǎn)換為初始幾何缺陷，然后進(jìn)行非線性有限元分析。定義以下2種工況進(jìn)行分析：(1)線性屈曲分析(lba)；(2)幾何非線性彈塑性分析(gmnia)，即對考慮材料的彈塑性及考慮初始幾何缺陷的模型進(jìn)行分析。

對本發(fā)明的潛水器耐壓殼和等體積的圓球形耐壓殼賦予相同的初始幾何缺陷，且初始幾何缺陷幅值δ為2,4,6,8,10mm。然后利用有限元分析軟件對等體積的圓球形耐壓殼和本發(fā)明的潛水器耐壓殼首先分析工況(1)，分析結(jié)果為：本發(fā)明的潛水器耐壓殼的線性屈曲為13.745mpa，等體積的圓球形耐壓殼的線性屈曲為13.783mpa；其次分析工況(2)，并計算它們的缺陷靈敏度(pgmnia/plba)，結(jié)果如表1所示。表中表示等體積的圓球形耐壓殼的分析結(jié)果，表示本發(fā)明的潛水器耐壓殼的分析結(jié)果。

表1kc取0.1時幾何非線性彈塑性分析和缺陷靈敏度分析結(jié)果

實施例2，如圖1、2、4所示，以半徑r為1m，體積v為4.19m³的圓球形耐壓殼為參照基礎(chǔ)，kc取0.13，其殼體形狀參數(shù)a根據(jù)下列公式求出：，具體數(shù)值為1.0031m，殼體形狀參數(shù)c根據(jù)c＝a*kc得出為0.1304m；

耐壓殼殼體為外表面由曲線繞x軸360°旋轉(zhuǎn)得出的等厚殼體，其中y的數(shù)值單位為m，x的取值范圍為-xe到xe，xe數(shù)值由公式求得，為1.0115m；

殼體上在對應(yīng)于曲線端部處設(shè)有進(jìn)口，殼體上在進(jìn)口處設(shè)有密閉進(jìn)口的平封蓋，平封蓋內(nèi)側(cè)設(shè)有伸入進(jìn)口中的密封塊，密封塊的外周上設(shè)有與殼體進(jìn)口相配合的密封圈。

根據(jù)ccs2013標(biāo)準(zhǔn)，以本發(fā)明的潛水器耐壓殼和等體積的圓球形耐壓殼為模型進(jìn)行承載能力分析及缺陷靈敏度的對比分析。

利用三維建模軟件獲得本發(fā)明的潛水器耐壓殼和等體積圓球形耐壓殼的模型,且壁厚t均為10mm。假設(shè)潛水器耐壓殼采用鈦合金ti-6al-4v(tc4)，彈性模量e為110gpa，泊松比μ為0.3，許用應(yīng)力[σ]為830mpa，材料密度ρ為4.5g/cm³。

ccs2013標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了一種基于屈曲模態(tài)的幾何初始缺陷的分析方法?；谇B(tài)的幾何初始缺陷方法，是將無缺陷結(jié)構(gòu)通過屈曲分析得出的屈曲模態(tài)，轉(zhuǎn)換為初始幾何缺陷，然后進(jìn)行非線性有限元分析。定義以下2種工況進(jìn)行分析：(1)線性屈曲分析(lba)；(2)幾何非線性彈塑性分析(gmnia)，即對考慮材料的彈塑性及考慮初始幾何缺陷的模型進(jìn)行分析。

對本發(fā)明的潛水器耐壓殼和等體積的圓球形耐壓殼賦予相同的初始幾何缺陷，且初始幾何缺陷幅值δ為2,4,6,8,10mm。然后利用有限元分析軟件對等體積的圓球形耐壓殼和本發(fā)明的潛水器耐壓殼首先分析工況(1)，分析結(jié)果為：本發(fā)明的潛水器耐壓殼的線性屈曲為13.745mpa，等體積的圓球形耐壓殼的線性屈曲為13.783mpa；其次分析工況(2)，并計算它們的缺陷靈敏度(pgmnia/plba)，結(jié)果如表2所示。表中表示等體積的圓球形耐壓殼的分析結(jié)果，表示本發(fā)明的潛水器耐壓殼的分析結(jié)果。

表2kc取0.13時幾何非線性彈塑性分析和缺陷靈敏度分析結(jié)果

從表1、2的幾何非線性彈塑性分析結(jié)果可得，本發(fā)明的潛水器耐壓殼的承載能力比等體積的圓球形耐壓殼更大，本發(fā)明的潛水器耐壓殼的臨界屈曲載荷與等體積圓球形殼相比，高出7.7％–22％。這表明，本發(fā)明的潛水器耐壓殼的承載能力高于等體積的圓球形耐壓殼的承載能力。從表1、2的缺陷靈敏度分析結(jié)果可得，本發(fā)明的潛水器耐壓殼的缺陷靈敏度結(jié)果(pgmnia/plba)高于等體積的圓球形耐壓殼。因此，本發(fā)明的潛水器耐壓殼對初始幾何缺陷的敏感度低于圓球形耐壓殼對初始幾何缺陷的靈敏度。

上述的實施例僅例示性說明本發(fā)明創(chuàng)造的原理及其功效，以及部分運用的實施例，而非用于限制本發(fā)明；應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。