一种水空两用内外压平衡式耐压舱及其作业方法技术

本发明专利技术公开了一种水空两用内外压平衡式耐压舱及其作业方法，属于跨介质飞行器技术领域。一种水空两用内外压平衡式耐压舱，包括：舱体和端罩，舱体和端罩均由复合材料制成；舱体和端罩在连接处设有法兰组件，舱体远离端罩的端部连接有接线组件，端罩远离舱体的端部连接有通气组件，通气组件用于对舱体和端罩连接形成的内腔进行充气和放气。本发明专利技术的舱体和端罩均由复合材料制成，具备轻质耐压的特点。工作时，先充入合适的内部气压，在大气条件下，舱体和端罩的侧壁所受的内部气压张力相对微弱。在水下环境时，内部气压可对舱体和端罩的侧壁提供一定的张力，用于抵抗水下流体对舱体和端罩产生的静水压。产生的静水压。产生的静水压。

【技术实现步骤摘要】
一种水空两用内外压平衡式耐压舱及其作业方法


[0001]本专利技术涉及跨介质飞行器
，具体涉及一种水空两用内外压平衡式耐压舱。

技术介绍

[0002]本专利技术对于
技术介绍
的描述属于与本专利技术相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本专利技术的
技术实现思路
，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本专利技术在首次提出申请的申请日的现有技术。
[0003]跨介质飞行器因同时具备空中飞行和水下潜航能力而成为国内外研究的前沿和热点，但具体的关键技术研究还十分有限。空中飞行所需的轻质高效特性和水下航行所要求的防水耐压特性在结构设计中往往是一对矛盾体，这在跨介质飞行器必备的飞控系统控制舱和浮沉系统控制舱的设计中尤为明显。对跨介质飞行器的控制舱而言：控制舱是飞行器的控制中枢，是飞机的重要部件之一，是保证飞机安全飞行的前提。
[0004]目前航海领域常采用的是圆柱形和球形耐压结构，主要依靠舱体本身结构强度和稳定性设计以承受水下的静水压力作用，且随着作业深度的增加，对耐压结构的可靠性和耐压极限的要求就越高。在设计耐压舱的过程中，依据预期作业深度，充分考虑实际作业环境，选用强度合适的各类合金材料(如钛合金、铝合金等)或其他复合材料(如碳纤维、玻璃纤维等)，设计合理的耐压舱体壁厚、优化耐压舱的结构，以保证耐压舱体的结构强度和稳定性。采用上述方式设计的耐压舱体往往较重，这对于工作环境在水里的水下潜航器而言尚可接受。但跨介质飞行器需兼顾空中飞行性能和水下潜航性能，要严格控制结构重量以保证结构轻量化。然而，目前针对跨介质飞行器轻量化防水耐压使用要求的先进综合控制舱的相关研究几乎空白，设计轻质高效、防水耐压、可靠经济的水空两用综合控制舱显得尤为重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种水空两用内外压平衡式耐压舱，以解决现有控制舱无法同时满足水中或者空中两种介质中使用的问题。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0007]一种水空两用内外压平衡式耐压舱，包括：相连接的舱体和端罩，舱体和端罩均由复合材料制成；
[0008]舱体和端罩在连接处设有法兰组件，舱体远离端罩的端部连接有接线组件，端罩远离舱体的端部连接有通气组件，通气组件用于对舱体和端罩连接形成的内腔进行充气和放气。
[0009]本专利技术的舱体和端罩均由复合材料制成，具备轻质耐压的特点。法兰组件用于对舱体和端罩的连接处进行密封连接，保证内部腔体与外界环境的隔绝，接线组件则用于线缆连接。工作时，先充入合适的内部气压，在大气条件下，舱体和端罩的侧壁所受的内部气
压张力相对微弱。在水下环境时，内部气压可对舱体和端罩的侧壁提供一定的张力，用于抵抗水下流体对舱体和端罩产生的静水压。
[0010]进一步地，上述法兰组件包括：设置在舱体外壁面的舱外法兰、设置在端罩内壁面的罩内法兰、设置在舱体内壁面的舱内法兰以及设置在端罩外壁面的罩外法兰，舱内法兰与罩内法兰连接，舱外法兰与罩外法兰连接。
[0011]本专利技术通过在内壁面和外壁面设置多个法兰起到连接作用，增强舱体和端罩之间的连接稳定性。
[0012]进一步地，上述通气组件包括：开设在端罩上的通气孔、与通气孔连接的转接件、第一端与转接件连接的三通接头、与三通接头第二端连接的通气阀门以及与三通接头第三端连接的压力表，通气阀门用于外接气源进行充气。
[0013]本专利技术的通气组件用于对舱体和端罩的内腔进行充气或放气，并且设置有压力表可对内腔的气压进行实时监测。
[0014]进一步地，上述接线组件包括：设置在舱体端部的线缆连接孔、与线缆连接孔连接的线缆公接头以及与线缆公接头连接的线缆母接头
[0015]本专利技术的接线组件用于线缆连接。
[0016]进一步地，上述舱外法兰的端面上开设有密封圈槽，密封圈槽内设置有密封圈，密封圈与罩外法兰的端面接触。
[0017]本专利技术通过开设密封圈槽放置密封圈，用于对法兰之间的间隙起到密封作用。
[0018]进一步地，上述舱内法兰和罩内法兰均由钛合金材质制成，并分别安装于舱体和端罩内壁。
[0019]本专利技术的舱内法兰和罩内法兰采用内埋钛合金结构，改善了直角过渡区域复合材料结构的受力，保证了结构的安全性。
[0020]进一步地，上述舱体的内壁连接有安装座，安装座连接有安装板，并且在安装座和安装板之间设置有减震阻尼器。
[0021]本专利技术的安装板用于安装舱内部件，减震阻尼器则用于提高舱内安装部件的减震效果。
[0022]进一步地，上述舱体的内壁环形设置有加强筋。
[0023]本专利技术通过设置加强筋用于对舱体的内壁强度增强，使其侧壁能抵抗更大地压力极限。
[0024]进一步地，上述舱体、端罩、安装板以及加强筋的材质均为T700碳纤维。
[0025]一种利用上述的水空两用内外压平衡式耐压舱的作业方法，包括以下步骤：
[0026]S1：组装舱体和端罩，并通过接线组件进行线缆连接；
[0027]S2：下潜时，通过所述通气组件向舱体和端罩连接形成的内腔充入气体，并使得内部气压达到1.0
‑
1.4MPa；
[0028]S3：充完气体后的耐压舱深潜至80
‑
120m之间的指定位置；
[0029]S4：作业完成后耐压舱上浮。
[0030]本专利技术具有以下有益效果：
[0031](1)本专利技术的舱体和端罩均由复合材料制成，具备轻质耐压的特点。法兰组件用于对舱体和端罩的连接处进行密封连接，保证内部腔体与外界环境的隔绝，接线组件则用于
线缆连接。工作时，先充入合适的内部气压，在大气条件下，舱体和端罩的侧壁所受的内部气压张力相对微弱。在水下环境时，内部气压可对舱体和端罩的侧壁提供一定的张力，用于抵抗水下流体对舱体和端罩产生的静水压。
[0032](2)本专利技术预先充入1.0
‑
1.4MPa的高压气体，用于抵抗深潜至80
‑
120m时所产生的强大静水压力，并充分发挥了符合材料抗拉性能强的优势，规避了舱体结构压缩失稳的风险。
[0033](3)本专利技术的舱内法兰和罩内法兰采用内埋钛合金结构，改善了直角过渡区域复合材料结构的受力，保证了结构的安全性。
附图说明
[0034]图1为本专利技术水空两用内外压平衡式耐压舱的结构示意图；
[0035]图2为本专利技术舱体的内部结构示意图；
[0036]图3为本专利技术舱内法兰和罩内法兰的结构示意图。
[0037]图中：1
‑
舱体；2
‑
端罩；3
‑
舱外法兰；4
‑
罩外法兰；5
‑
舱内法兰；6
‑
罩内法兰；7
‑
密封螺栓；8
‑
线缆连接孔；9
‑
线缆公接头；10
‑
线缆母接头；11
‑
通气孔；12...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水空两用内外压平衡式耐压舱，其特征在于，包括：相连接的舱体(1)和端罩(2)，所述舱体(1)和所述端罩(2)均由复合材料制成；所述舱体(1)和所述端罩(2)在连接处设有法兰组件，所述舱体(1)远离所述端罩(2)的端部连接有接线组件，所述端罩(2)远离所述舱体(1)的端部连接有通气组件，所述通气组件用于对所述舱体(1)和所述端罩(2)连接形成的内腔进行充气和放气。2.根据权利要求1所述的水空两用内外压平衡式耐压舱，其特征在于，所述法兰组件包括：设置在所述舱体(1)外壁面的舱外法兰(3)、设置在所述端罩(2)内壁面的罩内法兰(4)、设置在所述舱体(1)内壁面的舱内法兰(5)以及设置在所述端罩(2)外壁面的罩外法兰(6)，所述舱内法兰(5)与所述罩内法兰(6)连接，所述舱外法兰(3)与所述罩外法兰(4)连接。3.根据权利要求1所述的水空两用内外压平衡式耐压舱，其特征在于，所述通气组件包括：开设在所述端罩(2)上的通气孔(11)、与所述通气孔(11)连接的转接件(12)、第一端与所述转接件(12)连接的三通接头(13)、与所述三通接头(13)第二端连接的通气阀门(14)以及与所述三通接头(13)第三端连接的压力表(15)，所述通气阀门(14)用于外接气源进行充气。4.根据权利要求1所述的水空两用内外压平衡式耐压舱，其特征在于，所述接线组件包括：设置在所述舱体(1)端部的线缆连接孔(8)、与所述线缆连接孔(8)连接的线缆公接头(9)以及与所述线缆公接头(9)连接的线缆母接头(10)。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文华，苏运来，鞠金龙，吴振元，黄丹，杨彩桃，赵鹏，谭程，周元顺，李炜钧，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所，
类型：发明
国别省市：