[发明专利]一种多蛋形仿生耐压壳体交接设计方法

说明书

本发明公开了一种多蛋形仿生耐压壳体交接设计方法，属于潜水装备设计领域，所述多蛋形仿生耐压壳体由多个蛋形耐压壳串接而成，相邻两个蛋形壳体的交接处设有环形加强肋；所述交接设计方法首先通过推导出蛋形壳体几何方程及物理方程，得到蛋形壳体上单元平衡微分方程，从而获得蛋形壳体上各点变形量；然后根据交接处环形加强肋所受压力，得到环形加强肋径向变形量；最后根据交接处的蛋形壳体与环形加强肋变形一致原则，设计环形加强肋的参数，所述参数包括外径、内径和宽度。与现有技术相比，本发明设计方法能够为壳体理论计算、试验设计提供指导，可避免环形加强肋出现刚度过大或不足，能够有效指导多蛋形交接耐压壳的工程化设计。

技术领域

本发明涉及一种多蛋形仿生耐压壳体交接设计方法，属于潜水装备设计领域。

背景技术

潜水器是大洋勘查与深海科学研究的重要装备，作为潜水器的重要组成部分，耐压装备起着保障下潜过程中内部设备正常工作和人员健康安全的作用。

现役深海耐压装备多为单球形结构，只能通过依靠增大球半径来增大内部空间的局限，使得多球形结构快速发展。多球形结构在一定程度上扩大了舱室空间，提高了人员舒适性，但仍然无法克服球形结构缺陷敏感度高、空间利用率低等缺点。此外，球壳交接主要分为两种典型破坏形式。其一，环形加强肋的刚度过大，使得靠近加强肋处的壳体受到较大弯矩而向内侧凹陷，但环形加强肋和壳体的其余部分仍处于线弹性阶段；第二种情况，环形加强肋的刚度不足，没有对耐压壳进行有效的支撑，自身变形过大而导致屈服破坏，致使壳体向外侧凸出。

申请号为CN201510073803.4的发明专利提出的一种概念性的蛋形仿生耐压壳体使得潜水器的安全性、流体动力学特性、空间利用率、人机环最优协调成为可能，但单舱室空间较小，无法满足深海耐压装备的要求。申请号为CN201510386319.7的发明专利公开了一种多蛋形交接耐压壳装置，继承了单一蛋形结构的缺陷敏感度低、安全性高、空间利用率高、人机环特性好等优点，解决了内部空间小、下潜作业时间短的问题，但公开的交接加强结构依然存在上述两种情况，使得多蛋形交接耐压壳工程化依然举步维艰。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明提供一种多蛋形仿生耐压壳体交接设计方法，该方法通过理论交接处蛋形壳体径向变形量和环形加强肋径向变形量，基于变形一致的原则设计交接处环形加强肋的参数，可避免环形加强肋出现刚度过大或不足，能够有效指导多蛋形交接耐压壳的工程化设计。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种多蛋形仿生耐压壳体交接设计方法，所述多蛋形仿生耐压壳体由多个蛋形耐压壳串接而成，相邻两个蛋形壳体的交接处设有环形加强肋；所述交接设计方法首先通过推导出蛋形壳体几何方程及物理方程，得到蛋形壳体上单元平衡微分方程，从而获得蛋形壳体上各点变形量；然后根据交接处环形加强肋所受压力，得到环形加强肋径向变形量；最后根据交接处的蛋形壳体与环形加强肋变形一致原则，设计环形加强肋的参数，所述参数包括外径、内径和宽度。

作为优选，所述多蛋形耐压壳体通过环形加强肋对称交接，蛋形壳钝端与钝端相交，蛋形壳尖端与尖端相交。

作为优选，所述蛋形仿生耐压壳体的截面外曲线满足：

式中：L—蛋形仿生壳体的长轴长度；B—蛋形仿生壳体的短轴长度；e—偏心距，蛋形仿生耐压壳体的长轴为X轴，短轴为Y轴，坐标原点位于蛋形仿生壳体的纵轴线上，原点与蛋形仿生壳体中心相距e。

作为优选，所述蛋形壳体满足旋转壳体几何方程：