一種自平衡耐壓殼裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種深海潛水器耐壓結(jié)構(gòu)件，尤其涉及到一種三層自平衡壓力遞減式耐壓殼裝置。屬于潛水器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著海洋開發(fā)速度不斷加快，從近海到遠(yuǎn)海探索深度不斷增加，各種作業(yè)目的的潛水器種類繁多、發(fā)展迅速，主要用于海洋資源勘探與開發(fā)、科學(xué)研究、軍事探測和打撈等方面。潛水器是大洋勘查與深?？茖W(xué)研究的重要裝備，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(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1/4?1/2。耐壓殼設(shè)計對潛水器安全性、載運(yùn)能力和人機(jī)環(huán)等性能具有重要影響。潛水器在深海承受高壓和低溫，海水的流動也會造成潛水器的晃動。然而，潛水器所攜帶的各種儀器設(shè)備常常需要在常溫常壓下工作，潛航員的生存條件也需要和陸面接近。因此，對潛水器的耐壓結(jié)構(gòu)提出了很高的要求。
[0003]深海潛水器主要存在如下問題:
[0004](I)深海潛水器在復(fù)雜的海底工況下將產(chǎn)生較大的晃動，對內(nèi)部各種儀器裝備的穩(wěn)定工作和科研人員的工作環(huán)境造成較大的影響?，F(xiàn)代的潛水器主要通過較為復(fù)雜的負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)控制布置在潛水器周圍的多組推進(jìn)器調(diào)節(jié)潛水器的姿態(tài)并減小這種晃動。但是，這種控制方式需要消耗較多的能量，整個控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜且可靠性不高。對于單層殼體的耐壓殼，即使采用在底部增加配重的方法也很難消除或減少外界海水流動造成耐壓殼的晃動。
[0005](2)對于深海潛水器，耐壓殼體所承受的外部水壓力較大。如果采用常規(guī)的單層殼體耐壓殼，需使用高強(qiáng)度材料或增加殼體的厚度，材料的可選用范圍較小、加工難度較大。
[0006](3)深海潛水器在工作過程中將產(chǎn)生巨大的噪音，嚴(yán)重干涉科研人員的水下作業(yè)與通信裝置的正常工作，殼體需要具有很好的隔聲性能。在深海處水溫較低，殼體還需要具有很好的隔熱保溫功能?，F(xiàn)代潛水器多采用復(fù)合材料或特殊形狀的板殼結(jié)構(gòu)來減弱噪聲，但是，這種隔音方式只能在一定范圍內(nèi)減弱噪聲，很難將噪聲消除或降到較低值。為了維持在低溫環(huán)境下艙內(nèi)的恒溫，常采用大功率的溫控裝置和保溫層材料來維持潛水器艙內(nèi)恒定的溫度，但是，這種恒溫方法對溫控設(shè)備的性能要求較高，溫控設(shè)備需要消耗較多的能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述存在的問題，本發(fā)明提供一種全新的自平衡壓力遞減式耐壓殼裝置。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0009]—種自平衡耐壓殼裝置，從內(nèi)向外依次由球形內(nèi)殼、球形中殼、球形外殼環(huán)繞球心套裝組成；所述球形內(nèi)殼與球形中殼之間、球形中殼與球形外殼之間均通過一對對稱同軸的連接軸組件連接，兩對連接軸組件的軸線相互垂直，使得球形內(nèi)殼與球形中殼之間、球形中殼與球形外殼之間可相互轉(zhuǎn)動；兩對連接軸組件均設(shè)有彈簧阻尼器，抵抗相鄰殼體之間的軸向沖擊。
[0010]所述球形內(nèi)殼由內(nèi)殼I和內(nèi)殼II兩個半球連接構(gòu)成，所述球形中殼由中殼I和中殼II兩個半球連接構(gòu)成，所述球形外殼由外殼I和外殼II兩個半球連接構(gòu)成。
[0011]所述球形中殼與球形外殼之間的兩對連接軸組件結(jié)構(gòu)尺寸相同，滑動軸承組件包括彈簧阻尼器、支座、連接軸、滑動軸承、內(nèi)軸瓦、外軸瓦、軸承壓板和螺釘；所述滑動軸承通過軸承壓板與螺釘固定在連接軸上，所述滑動軸承的內(nèi)壁與連接軸之間設(shè)有內(nèi)軸瓦，所述連接軸支撐在球形中殼的外壁上，所述支座支撐在球形外殼的內(nèi)壁上，所述滑動軸承的外壁與支座之間設(shè)有外軸瓦，所述彈簧阻尼器裝在支座外側(cè)且兩端分別頂緊連接軸和支座的凸臺。所述球形內(nèi)殼與球形中殼之間的兩對連接軸組件結(jié)構(gòu)尺寸相同，滑動軸承包括彈簧阻尼器、支座、連接軸、滑動軸承、內(nèi)軸瓦、外軸瓦、軸承壓板和螺釘；所述滑動軸承通過軸承壓板與螺釘固定在連接軸上，所述滑動軸承的內(nèi)壁與連接軸之間設(shè)有內(nèi)軸瓦，所述連接軸支撐在球形內(nèi)殼的外壁上，所述支座支撐在球形中殼的內(nèi)壁上，所述滑動軸承的外壁與支座之間設(shè)有外軸瓦，所述彈簧阻尼器裝在支座外側(cè)且兩端分別頂緊連接軸和支座的凸臺。
[0012]所述球形內(nèi)殼設(shè)有內(nèi)艙口，球形中殼設(shè)有中艙口，球形外殼設(shè)有外艙口，內(nèi)艙口、中艙口和外艙口都裝有圓形艙蓋；內(nèi)艙蓋通過內(nèi)艙蓋連接銷軸組件與內(nèi)殼內(nèi)壁相連，通過裝在內(nèi)殼內(nèi)壁上的內(nèi)艙蓋壓板壓緊，由O型密封圈密封；中艙蓋通過中艙蓋連接銷軸組件與內(nèi)殼外壁相連，通過裝在中殼外壁上的中艙蓋壓板壓緊，由O型密封圈密封；外艙蓋通過外艙蓋連接銷軸組件與外殼外壁相連，通過裝在外殼外壁上的外艙蓋壓板壓緊，由O型密封圈密封。所述內(nèi)艙蓋壓板通過心軸組件與內(nèi)殼相連，由螺釘組件壓緊；所述中艙蓋壓板通過心軸組件與中殼相連，由螺釘組件壓緊；所述外艙蓋壓板通過心軸組件與外殼相連，由螺釘組件頂緊。
[0013]所述球形內(nèi)殼、球形中殼、球形外殼殼體的直徑Dp D2, D3之間的比例關(guān)系為2:3:4，所述球形內(nèi)殼的直徑為2.2?3.lm。所述內(nèi)艙口、中艙口和外艙口的直徑Ln L2, L3之間的比例關(guān)系為1:1:2，內(nèi)艙口的直徑為0.7m?1.lm。
[0014]通過內(nèi)艙軟管與接頭組件連接內(nèi)艙蓋管接頭與外艙蓋管接頭將球形內(nèi)殼內(nèi)部的內(nèi)艙與外部的輔助潛水器相連，維持球形內(nèi)殼內(nèi)部的內(nèi)艙一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；通過中艙軟管與接頭組件連接中艙蓋管接頭與外艙蓋管接頭將球形內(nèi)殼與球形中殼之間中艙與外部的輔助潛水器相連，維持球形內(nèi)殼與球形中殼之間中艙的真空；通過外艙蓋管接頭將中殼與外殼之間的外艙與外部的輔助潛水器相連，維持中殼與外殼之間的外艙氣壓為潛水器工作水深處外部水壓的一半；所述外艙蓋管接頭為三層嵌套式金屬接頭，內(nèi)、中、外三層分別通過金屬軟管與內(nèi)艙、中艙、外艙相連；所述內(nèi)艙蓋管接頭、中艙蓋管接頭和外艙蓋管接頭均通過螺紋分別與內(nèi)艙蓋、中艙蓋和外艙蓋連接并由O型密封圈實現(xiàn)密封。
[0015]所述球形內(nèi)殼與球形中殼之間、球形中殼與球形外殼之間均設(shè)有一對對稱的限位緩沖裝置，球形內(nèi)殼與球形中殼之間的限位緩沖裝置連線與球形內(nèi)殼與球形中殼之間連接軸組件的軸線垂直，球形中殼與球形外殼之間的限位緩沖裝置連線與球形中殼與球形外殼連接軸線垂直。所述球形內(nèi)殼與球形中殼之間的一對限位緩沖裝置結(jié)構(gòu)尺寸相同，限位緩沖裝置包括上支撐板、中支撐板、下支撐板、上液壓阻尼器和下液壓阻尼器，所述中支撐板與球形內(nèi)殼外壁焊接，所述上支撐板、下支撐板分別設(shè)于連接在球形中殼內(nèi)壁的下支撐板上支座、下支撐板下支座上，上液壓阻尼器和下液壓阻尼器以中支撐板對稱布置，上液壓阻尼器和下液壓阻尼器的一端通過萬向節(jié)與中支撐板連接，上液壓阻尼器的另一端通過萬向節(jié)與上支撐板，下液壓阻尼器的另一端通過萬向節(jié)與下支撐板連接。所述球形中殼與球形外殼之間的一對限位緩沖裝置結(jié)構(gòu)尺寸相同，限位緩沖裝置包括上支撐板、中支撐板、下支撐板、上液壓阻尼器和下液壓阻尼器，所述中支撐板與球形內(nèi)殼外壁焊接，所述上支撐板、下支撐板分別設(shè)于連接在球形中殼內(nèi)壁的下支撐板上支座、下支撐板下支座上，上液壓阻尼器和下液壓阻尼器以中支撐板對稱布置，上液壓阻尼器和下液壓阻尼器的一端通過萬向節(jié)與中支撐板，上液壓阻尼器的另一端通過萬向節(jié)與上支撐板，下液壓阻尼器的另一端通過萬向節(jié)與下支撐板連接。
[0016]所述下支撐板上支座、下支撐板下支座由兩個對稱的半支座組成，兩個半支座分別焊在對應(yīng)的半球殼的邊緣，在將兩個半球殼裝配成完整的球殼時，上支撐板、下支撐板分別卡入對應(yīng)的兩個半支座。
[0017]所述球形內(nèi)殼、球形中殼、球形外殼的底部均放置配重。
[0018]本發(fā)明的內(nèi)、中、外層殼體分別相當(dāng)于二軸陀螺儀的內(nèi)支架、平衡環(huán)和外支架。每組相鄰殼體之間的連接軸具有轉(zhuǎn)動和軸向移動兩個自由度，若假設(shè)內(nèi)層殼體固定，則外層殼體具有四個自由度。因為內(nèi)層殼體和艙內(nèi)人員與物品具有較大的慣性，外層殼體相對于水平面的擺動與移動在經(jīng)過兩組彈簧阻尼器和液壓阻尼器的平衡到達(dá)內(nèi)艙后基本消除，保證了內(nèi)艙的平穩(wěn)性。
[0019]潛水器下水之前，關(guān)閉三層艙門。將外艙蓋三層嵌套式管接頭與壓力機(jī)相連，通過內(nèi)艙金屬軟管組件維持內(nèi)艙里的氣壓為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。由外艙蓋三層嵌套式管接頭的中層環(huán)孔通過中艙金屬軟管組將中艙抽成真空，真空中艙的存在，減少了內(nèi)艙熱量的散失，也隔絕了外部的噪聲。由外艙蓋三層嵌套式管接頭121的外層環(huán)孔向外艙充入高壓惰性輕質(zhì)氣體氦氣，氣壓為對應(yīng)工作水深處外界水壓的一半，極大地提高了潛水器工作的安全性，也擴(kuò)寬了潛水器耐壓殼制造過程中材料的取用范圍。由于泄漏的存在，為了維持內(nèi)艙的一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、中艙的真空和外艙的高壓，需要將外艙蓋三層嵌套式管接頭121接