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申请/专利权人：江苏科技大学

摘要：本发明公开了一种塔螺形深海耐压壳体，圆锥形壳体的底端与环形组合壳体的顶端连接，两者的内部连通，开孔厚板封堵环形组合壳体的底端，两者之间通过多个法兰螺栓连接，柱形壳体设置于环形组合壳体的内部，其下端插入环形组合壳体与开孔厚板的间隙之间，柱形壳体的上端和下端分别与环形组合壳体的内周面连接。并提供了其设计方法。本发明采用了圆锥形壳体、环壳和柱壳叠加形成塔螺形结构，克服了传统环壳空间难以扩展的问题，使得耐压壳体具有良好的力学特性、壳内空间利用率、乘员舒适性，壳体内部设置柱壳分隔，并设置三个舱门位置，有利于提升潜水器的安全性、运载能力、人员流动性。

主权项：1.一种塔螺形深海耐压壳体的设计方法，壳体包括圆锥形壳体1、环形组合壳体、柱形壳体5、法兰螺栓6、开孔厚板7，圆锥形壳体1的底端与环形组合壳体的顶端连接，两者的内部连通，开孔厚板7封堵环形组合壳体的底端，两者之间通过多个法兰螺栓6连接，柱形壳体5设置于环形组合壳体的内部，其下端插入环形组合壳体与开孔厚板7的间隙之间，柱形壳体5的上端和下端分别与环形组合壳体的内周面连接；环形组合壳体包括从上至下端部依次连接的第一环壳2、第二环壳3和第三环壳4，三者的内部连通，第一环壳2的上端与圆锥形壳体1连接，第三环壳4的底端与开孔厚板7连接，柱形壳体5设置于第三环壳4内部，其特征在于，壳体的设计方法包括以下步骤：步骤一：设塔螺形深海耐压壳体内侧等腰三角形的高度为H，则：H＝L+2r2+2r3+2r4cosα；其中，L为圆锥形壳体的母线长度，r2为第一环壳的圆周半径，r3为第二环壳的圆周半径，r4为第二环壳的圆周半径，α为半锥角；通过以上各壳体的圆周半径设计值计算得到圆锥形壳体、第一环壳、第二环壳、第三环壳、柱形壳体的旋转半径；步骤二：设圆锥形壳体的厚度t1为：t1＝Max{t1e，t1b}；其中， 其中，p为计算压力，[σ]为许用应力，α为半锥角，R1为圆锥形壳体大端半径，r为圆锥形壳体小端半径，K1为与加强肋骨有关的参数，K1＝1；其中，t1e、t1b的推导过程为：根据薄壳理论，圆锥形壳体的经向薄膜应力环向薄膜应力σθ、等效应力σe分别为： 将经向薄膜应力环向薄膜应力σθ、等效应力σe以最大等效应力[σe]max小于等于材料的许用应力[σ]为准则，设计时考虑最大等效应力[σe]max等于材料许用应力[σ]的情况，确定等厚圆锥形壳体厚度t1e；根据圆锥形壳体屈曲载荷计算公式： 计算确定等厚圆锥形壳体厚度t1b；分别计算以上由薄膜原理和屈曲载荷公式推导出的壳体厚度，取两者中的最大厚度确定为圆锥形壳体的最终厚度；步骤三：设第一环壳、第二环壳、第三环壳各环壳的厚度ti为：ti＝Max{tie，tib}i＝2,3,4；其中， 其中，i取2、3、4，p为计算压力，[σ]为许用应力，Ri为环壳的旋转中径，ri为环壳的圆周半径，α为半锥角，E为弹性模量，μ为泊松；根据薄壳理论，环壳的最大经向薄膜应力最大环向薄膜应力σθ、最大等效应力σe分别为： 将最大经向薄膜应力最大环向薄膜应力σθ、最大等效应力σe以最大等效应力[σe]max小于等于材料的许用应力[σ]为准则，设计时考虑最大等效应力[σe]max等于材料许用应力[σ]的情况，确定等厚环壳厚度tie；根据Jordan公式，表述环壳的屈曲临界载荷为： 根据上式计算确定的等厚环壳厚度tib；分别计算以上由薄膜原理和载荷公式推导出的壳体厚度，取两者中的最大厚度确定为第一环壳、第二环壳、第三环壳的最终厚度；步骤四：设柱形壳体的厚度t5为：t5＝Max{t5e，t5b}；其中， 其中，p为计算压力，[σ]为许用应力，R为柱壳的旋转半径，l为柱壳高度，E为弹性模量；根据薄壳理论，柱壳的经向薄膜应力环向薄膜应力σθ、等效应力σe分别为： 将经向薄膜应力环向薄膜应力σθ、等效应力σe以最大等效应力[σe]max小于等于材料的许用应力[σ]为准则，设计时考虑最大等效应力[σe]max等于材料许用应力[σ]的情况，确定等厚柱壳厚度t5e；柱壳的屈曲载荷计算公式为： 由上式计算确定等厚柱壳厚度t5b；分别计算以上由薄膜原理和载荷公式推导出的壳体厚度，取两者中的最大厚度确定为柱壳的最终厚度；柱形壳体5的外周面上开设有至少两个通道，使第一环壳2、第二环壳3和第三环壳4三者的内部相互贯通；第一环壳2、第二环壳3和第三环壳4的外壳面均为圆弧面，三者的外径依次递增，第一环壳2、第二环壳3和第三环壳4圆弧面的截面圆圆心均位于圆锥形壳体1外轮廓的延长线上；圆锥形壳体1、第一环壳2、第二环壳3和第三环壳4四者依次焊接固定成一体。

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