一种水下滑翔机藕节形耐压壳体制造技术

本发明专利技术公开了一种水下滑翔机藕节形耐压壳体，属于水下航行器技术领域，其特征在于，包括环形筋体和环状承压壳体单元；所述环形筋体形成径向刚性支撑的圆环体；所述环状承压壳体单元具有圆周面状壳的圆周体，所述环状承压壳体单元的形状为鼓形；其中，若干环形筋体同轴线间隔分布设置，相邻两环形筋体之间连接一所述环状承压壳体单元，所有所述环状承压壳体单元构成藕节形状的所述耐压壳体。本耐压壳体具有坚固、空间利用率大，壳体压缩系数大、重量轻且结构稳定的优点。且结构稳定的优点。且结构稳定的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种水下滑翔机藕节形耐压壳体


[0001]本专利技术属于水下机器人
，尤其涉及一种水下滑翔机藕节形耐压壳体。

技术介绍

[0002]自主式水下航行器(AUV)是人类探索海洋的重要工具之一，已逐渐引起人们的关注。耐压壳体是AUV主要组成部分之一，为水下航行器的外部构件，其内部用于安装其它部件，为水下航行器内各部件提供浮力与支撑。传统技术中，耐压壳体为圆柱形，其壳面作为耐压的主体结构，要求具有一定的耐压刚性，圆柱形耐压壳体刚度安全系数较小，易发生失稳或屈曲。
[0003]传统AUV壳体呈圆柱状，加强筋薄壁圆柱形结构的耐压壳体在均匀外压下的变形很小，在海水压力增加时壳体受压体积的减小量小于海水自身因压力增大体积的减小量，因此AUV在高压时排开的水的质量比低压时更大，有更大的排水量，因此壳体会提供更大的浮力，壳体不具有足以补偿海水密度变化造成的净浮力损失的变形量，因此水下航行器在下潜或上浮时需要消耗额外的能量补偿浮力损失，从而影响了整机的续航能力，不能满足现代水下滑翔机的发展需求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种解决目前水下航行器下潜或上浮时需要消耗额外的能量补偿浮力损失而造成整机续航能力不佳等问题的水下航行器的耐压壳体。
[0005]本专利技术是这样实现的，一种水下滑翔机藕节形耐压壳体，其特征在于，包括环形筋体和环状承压壳体单元；所述环形筋体形成径向刚性支撑的圆环体；所述环状承压壳体单元具有圆周面状壳的圆周体，所述环状承压壳体单元的形状为鼓形；其中，若干环形筋体同轴线间隔分布设置，相邻两环形筋体之间连接一所述环状承压壳体单元，所有所述环状承压壳体单元构成藕节形状的所述耐压壳体。
[0006]在上述技术方案中，优选的，所有所述环状承压壳体单元构成一体式的直筒形耐压壳体，所述环形筋体是设于所述直筒体内圆周壁的、径向向内凸起的环形筋体。
[0007]在上述技术方案中，优选的，所述环形筋体与所述环状承压壳体单元的内圆周面之间为倒圆角构造。
[0008]本专利技术的优点和效果是：
[0009]本专利技术所提出的耐压壳体，其中环形筋体作为刚性支撑部分，可以防止水下航行器的屈曲，圆柱形壳体可以将作用在外形上的压力转移到环形筋体上，同时壳体保持恒定的应力，这使得本专利技术所述耐压壳体不仅具有坚固、可压缩、重量轻的优点，且结构稳定。
[0010]本专利技术所提出的仿生藕节形的耐压壳体结构，空间利用率大，壳体压缩系数大，水下滑翔机上升或下潜时，作用在耐压壳体的海水压力变化，耐压壳体体积变化与海水密度变化对浮力的影响相互抵消，有效减小水下滑翔机运动过程中的浮力损失，提升水下滑翔
机的续航能力，可适应现代水下滑翔机的发展。
附图说明
[0011]图1是本专利技术的结构示意图；
[0012]图2是本专利技术的剖视图。
具体实施方式
[0013]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0014]为解决目前水下航行器下潜或上浮时需要消耗额外的能量补偿浮力损失而造成整机续航能力不佳等问题，本专利技术特提供一种水下滑翔机藕节形耐压壳体，本耐压壳体具有坚固、可压缩、重量轻且结构稳定的优点。为了进一步说明本专利技术的结构，结合附图详细说明书如下：
[0015]请参阅图1和图2，一种水下航行器的耐压壳体，包括环状承压壳体单元1和环形筋体2。
[0016]环形筋体形成径向刚性支撑的圆环体，环状承压壳体单元具有圆周面状壳的圆周体。若干环形筋体同轴线间隔分布设置，相邻两环形筋体之间连接一环状承压壳体单元，所有环状承压壳体单元构成筒状的耐压壳体。本实施例中，具体的，所有环状承压壳体单元构成一体式的直筒形耐压壳体，环形筋体是设于直筒体内圆周壁的、径向向内凸起的环形筋体。即所有环状承压壳体单元和环形筋体为同材料的一体式构造。
[0017]进一步的，本实施例中，环状承压壳体单元的形状为鼓形，所有环状承压壳体单元构成藕节形状的耐压壳体。即环状承压壳体单元的外圆周面是向外侧凸起的弧形面，环状承压壳体单元是等宽度尺寸的弧形面板环绕一周形成。环形筋体设于相邻的两环状承压壳体单元之间，其圆周尺寸与环状承压壳体单元端部外圆周尺寸相同。环形筋体与环状承压壳体单元的内圆周面之间为倒圆角构造。
[0018]环形筋体和环状承压壳体单元的材料为7075
‑
T6高强度铝合金材料，具有比强度高、密度低等优点。水下航行器下潜过程中，海水压强随深度增大，因海水的压缩性，海水密度随深度增加，同时水下航行器的耐压壳体受压体积减小，两者共同影响水下滑翔机下潜时所受浮力。本实施例中的仿生藕节形耐压壳体的压缩率与海水相匹配，减小了水下航行器下潜过程中因体积、海水密度变化引起的浮力变化，从而减小水下滑翔机下潜时浮力驱动单元能耗，增加了整机的续航能力。具体的，结合有矩薄壳理论分析等力学分析模型结果设计壳体参数，利用数据驱动的方法及有限元分析，使壳体压缩系数接近300米深处海水压缩系数均值，即海水压缩系数的典型值。
[0019]本实施例所述壳体的形状设计用于增大耐压壳体压缩率，以保证壳体压缩率与海水匹配。多段壳体组合使耐压壳体整体近似圆柱形，较一般球形壳体有更大的空间利用率。连接壳体的环形筋体起支撑作用，在外界压力作用下用于壳体所受的外力传递。
[0020]本实施例所提出的仿生藕节形的耐压壳体结构，空间利用率大，壳体压缩系数大，当水下滑翔机上升或下潜时，作用在耐压壳体的海水压力变化，耐压壳体体积变化与海水
密度变化对浮力的影响相互抵消，有效减小水下滑翔机运动过程中的浮力损失，提升水下滑翔机的续航能力；在外部静水压力作用下，球壳所受外力可传递到加强肋部分，球壳所受应力基本保持恒定，增加了壳体的稳定性，可适应现代水下滑翔机的发展。
[0021]以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下滑翔机藕节形耐压壳体，其特征在于，包括：环形筋体，形成径向刚性支撑的圆环体；环状承压壳体单元，具有圆周面状壳的圆周体，所述环状承压壳体单元的形状为鼓形；其中，若干环形筋体同轴线间隔分布设置，相邻两环形筋体之间连接一所述环状承压壳体单元，所有所述环状承压壳体单元构成藕节形状的所述耐压壳体。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王延辉，杨明，杨绍琼，牛文栋，马伟，孙通帅，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：