深海載人潛水器載體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度分析_圖文

1、48卷第 2期 (總第 177期 中國造船 Vol. 48 No. 2(Serial No. 177 2007年 6月 SHIPBUILDING OF CHINA J une 2007文章編號 :1000-4882(2007 02-0051-09深海載人潛水器載體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度分析黃建城 , 胡勇 , 冷建興(中國船舶科學(xué)研究中心 , 江蘇無錫 214082摘 要載體框架 是用于安裝固定載 人艙、 蓄電 池、 可棄壓載、 可調(diào)壓載 水艙、 高壓氣 罐和浮力塊等深海 載人潛水 器設(shè)備的空間桁架結(jié)構(gòu) , 也是深海載人潛水器布放、 回 收和甲板系固的主要承力結(jié)構(gòu)。因此 , 載體框架的設(shè)計 應(yīng)便于

2、設(shè)備、 儀器、 浮力塊和輕外殼的安裝、 拆卸與維護 ; 并有足 夠的強度和剛度 , 以保證載人潛水器的布放和 回收 , 以及在母船甲板上系固。 在上述條 件下 , 還應(yīng)使其重量盡可能小。 總結(jié)和介紹了我國正在建造的深海載 人潛水器 載體框架的材料選 擇、 計算工況 及設(shè)計載荷與許用 應(yīng)力的確定、 結(jié)構(gòu)型式的確定、 構(gòu)件的連接 方式、 節(jié)點的優(yōu)化 處理 , 以及 結(jié)構(gòu)強度的分析方法 , 給出了載 體框架在單點回收 和甲板系固兩種工況 下的強度分析 結(jié)果 , 為今后研制同類型產(chǎn)品提供參考。關(guān)鍵詞 :船舶、 艦船工程 ; 深海載人潛水器 ; 載體框架 ; 結(jié)構(gòu) 設(shè)計 ; 強度分析中圖分類號 :U 6

3、61. 4; U 662. 2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 :A1引言隨著各國經(jīng)濟的飛速發(fā)展和世界人口的不斷增加 , 人類消耗的自然資源越來越多 , 陸地上的資源正 在日益減少。為了生存和發(fā)展 , 人們開始向海洋進軍。占地球表面積 49%, 最深可達(dá) 11000m 左右的國 際深海和洋底區(qū)域蘊藏著豐富的戰(zhàn)略金屬、 能源和生物資源。 近 20年來 , 美國、 日本、 法國和俄羅斯已發(fā) 展了 6000m 級深海載人潛水器 , 運載科學(xué)家和工程技術(shù)人員精確地到達(dá)各種深海復(fù)雜環(huán)境 , 進行高效 的資源勘探、 科學(xué)考察和打撈作業(yè)。 20世紀(jì) 90年代初 , 我國也相繼投入了大量的人力和物力進行深海載 人潛水器的研究開發(fā)

4、。載體框架是深海載人潛水器各分系統(tǒng)設(shè)備的安裝基礎(chǔ) , 潛水器上的載人艙、 蓄電池、 可棄壓載、 可調(diào) 壓載水艙、 高壓氣罐、 浮力塊和輕外殼等都將固定在載體框架上 , 從而形成一艘具有良好水動力性能的 載人潛水器。 同時 , 載體框架也是深海載人潛水器布放、 回收和甲板系固的主要承力結(jié)構(gòu)。 因此 , 載體框 架的設(shè)計應(yīng)便于設(shè)備、 儀器、 浮力塊和輕外殼的安裝、 拆卸與維護 ; 并有足夠的強度和剛度 , 以保證載人 潛水器的布放和回收 , 以及在母船甲板上系固。在上述條件下 , 還應(yīng)使其重量盡可能小。本文總結(jié)和介紹了我國正在建造的深海載人潛水器載體框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點和強度分析方法 , 并 給出了

5、載體框架的強度分析結(jié)果 , 為今后研制同類型產(chǎn)品提供參考。2結(jié)構(gòu)設(shè)計2. 1材料的選擇為節(jié)省價格昂貴的浮力材料 , 提高深海載人潛水器的機動性和靈活性 , 在保證足夠的強度和剛度的 :情況下 , 載體框架的重量應(yīng)盡可能小 , 即所選用的制造材料應(yīng)具有較高的比強度和比剛度。常用潛水器 結(jié)構(gòu)的制造材料為鈦合金、 高強度鋼、 鋁合金等 , 這些材料的比強度和比剛度如表 1所示。顯然 , 鈦合金 的比強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高強度鋼和鋁合金 , 而其比剛度與高強度鋼和鋁合金相當(dāng)。此外 , 鈦合金還具有耐高 溫、 耐腐蝕 (表面易產(chǎn)生致密的鈍態(tài)氧化膜 及良好的低溫韌性等特性 1, 已廣泛應(yīng)用于深海載人潛水 器。所以

6、 , 可以認(rèn)為鈦合金材料是加工制造載體框架的理想材料。鈦合金中的 T -3B (相當(dāng)于 T i 75 為近 型中強合金 , 其焊接性 能、 塑性和韌性均比高 強鈦合金 TC 4( + 型 優(yōu)良。因此 , 選用其為載體框架的制造材料最為合適 , 其化學(xué)成分和力學(xué)性能列于表 2和表 3。表 1可選材料的比強度和比剛度比較材料 /tm -3! 0. 2/M Pa E /G Pa 比強度 ! 0. 2/比剛度 E /鈦合金 T -3BT i75T C 44. 54. 54. 5675630830110110110150140184. 424. 4 24. 4 24. 4高強度鋼 9219807. 85

7、7. 8558878420020074. 999. 925. 5 25. 5鋁合金54566061-T 62. 72. 7145245707053. 790. 725. 9 25. 9表 2 T-3B 鈦合金化學(xué)成份T -3B T i A l V Zr Si Fe O H N C 雜質(zhì)規(guī) 范要求值 /%實測值 /% 基3. 5-5. 54. 481. 2-2. 51. 95 0. 300. 020 0. 120. 011 0. 250. 069 0. 150. 102 0. 0060. 003 0. 040. 007 0. 100. 007 0. 30 0. 063表 3 T -3B 鈦合金

8、(退火狀態(tài) 力學(xué)性能T -3B ! 0. 2/M Pa ! b /M P a /%#/%規(guī)范要求值 實測值 600689650870744 1112. 6 26 35. 12. 2結(jié)構(gòu)型式的確定在設(shè)計該深海載人潛水器之前 , 國內(nèi)并沒有研制大深度載人潛水器的參考經(jīng)驗 , 國外公開發(fā)表的相 關(guān)設(shè)計參考資料也極其稀少 , 因而載體框架結(jié)構(gòu)型式的確定必須采取循序漸進、 不斷完善的過程。這個 過程體現(xiàn)在以下三個方案選擇過程中 :結(jié)構(gòu)型式一 (空間斜拉桿式 、 結(jié)構(gòu)型式二 (平面斜拉桿式 和結(jié)構(gòu) 型式三 (最終結(jié)構(gòu)型式 , 如圖 1所示。這三種結(jié)構(gòu)型式的相同點是 : 優(yōu)先考慮了潛水器總布置和型線的約束

9、; 采用單點布放回收方 式 , 以減小潛水員在惡劣海況下裝卸起吊纜繩的危險程度 ; 從單點起吊部位分別向艏部和艉部設(shè)置 斜拉桿件 , 以保證載荷的有效傳遞和構(gòu)件承載效率的提高 ; ! 采用縱骨架式結(jié)構(gòu) , 以利于保證載體框架 的總縱彎曲強度 ; 艉部分段采用星形板架結(jié)構(gòu) , 方便潛水器艉部四只十字型布置的推進器、 四只 X 型 布置的穩(wěn)定翼及浮力塊的安裝固定。不同點是 : 結(jié)構(gòu)型式一為了解決潛水器內(nèi)部重約 6t 的載人艙和重約 1. 2t 的主蓄電池的安裝空 間和載荷的有效傳遞 , 設(shè)置了大量的空間斜拉桿 , 降低了潛水器型表面內(nèi)部的空間利用率 , 使浮力塊的 布置、 設(shè)計和加工帶來了很大的困

10、難 ; 結(jié)構(gòu)型式二針對結(jié)構(gòu)型式一存在的問題作了改進。首先 , 根據(jù) 52中國造船 學(xué)術(shù)論文 (a 結(jié)構(gòu)型式一 (空 間斜拉桿式 (b 結(jié)構(gòu)型式二 (平面斜拉桿式 (c 結(jié)構(gòu)型式三 (最終結(jié)構(gòu)型式 圖 1載體框架的結(jié)構(gòu)型式次 , 取消雙層底結(jié)構(gòu) , 進一步提高載體框架內(nèi)部空間的利用率 , 減輕載體框架的重量 , 并將頂縱桁、 底縱 桁和舷側(cè)縱桁設(shè)計成縱向連續(xù)的強構(gòu)件 , 在載人艙的安裝部位設(shè)置強底橫梁和強橫框架 (#8+240肋位 橫框架 , 解決載人艙和蓄電池的集中載荷給載體框架設(shè)計帶來的困難 ; 再次 , 將起吊點與艉部之間的空 間斜拉桿布置于頂縱桁和底縱桁所在的鉛垂面內(nèi) , 并在載體框架頂

11、部設(shè)置橫撐構(gòu)件 , 保證載體框架的強 度和剛度 , 便于浮力塊的布置、 拆裝和維護 ; 另外 , 根據(jù)潛水器艏部槽道槳和縱傾調(diào)節(jié)罐的安裝位置和安 裝方式 , 修改載體框架的艏部結(jié)構(gòu) ; 隨著載體框架設(shè)計的不斷深入 , 發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)型式二也存在某些不足。一是在舷側(cè)縱桁、 起吊橫框架、 #8+240肋位強橫框架和主蓄電池的拋載部位使用了剛性和抗扭性能較好的矩形截面封閉式型材 , 這些封閉式型材的使用對載體框架的氬弧焊接工藝有著更高的要求 在焊接時需要采取特殊的工藝措施 , 防止焊縫及其熱影響區(qū)氧化和氫脆 ; 二是根據(jù)總體的設(shè)計方 案 , #6肋位、 #7肋位之間的舷側(cè)要布置 T-3B 鈦合金制造的壓載

12、水箱 , 組焊于載體框架上 , 其間設(shè)置的 空間斜拉桿將影響壓載水箱組裝焊接的操作空間 ; 三是蘑菇頭起吊點與母船吊放系統(tǒng)的 A 型架導(dǎo)接頭 (Docking Head 的結(jié)構(gòu)形式不匹配。 為此 , 又在結(jié)構(gòu)型式二的基礎(chǔ)上作了如下改進 :首先 , 將所有的封閉 5348卷第 2期 (總第 177期 黃建城等 :深海載人潛水器載體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度分析6肋位、 #7肋位和 #8-200肋位間的空間斜拉桿 , 取消 #7肋位的斜撐 , 將壓載水箱設(shè)計成加筋板結(jié)構(gòu) , 并將其作為載體框架的承載構(gòu)件與載體框架的設(shè)計融為一體 , 進一步減輕潛水器的重量 ; 最后 , 根據(jù) A 型 架導(dǎo)接頭的匹配要求設(shè)計

13、起吊耳板 , 并對起吊框架作了相應(yīng)的修改。至此 , 最終確定結(jié)構(gòu)型式三為載體 框架的結(jié)構(gòu)型式?？傊?, 載體框架結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)強度的安全性、 空間布置的合理性和加工建造的工 藝性。2. 3 構(gòu)件的連接方式從目前世界上僅有的幾艘深海載人潛水器來看 , 載體框架的構(gòu)件連接方式主要有兩種 :焊接連接和 螺栓連接。其中 , 美國的“ ALVIN ” 和俄羅斯的“ CON SU L ” 采用焊接方式 , 而日本的“ 深海 2000” 和“ 深海 6500” 采用螺栓連接方式?？紤]到框架結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性 , 同一節(jié)點處的構(gòu)件比較多 , 若采用螺栓連接 , 必須 增加大量的連接肘板 , 這勢必增加

14、載體框架的重量 ; 而采用焊接 , 不僅不必增加大量的連接肘板 , 而且構(gòu) 件的連接節(jié)點具有更好的連接剛度和局部強度 ; 由于 T-3B 鈦合金的氬弧焊接工藝已非常成熟 , 焊接 后焊縫及其熱影響區(qū)的機械性能與母材相當(dāng) , 因此 , 載體框架的構(gòu)件連接方式采用焊接。 2. 4 節(jié)點的優(yōu)化處理載體框架的節(jié)點為多根構(gòu)件的交匯焊接部位 , 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 , 且焊接操作的空間狹小 , 氬弧焊接時應(yīng)根 據(jù)具體的節(jié)點結(jié)構(gòu)設(shè)計氬氣保護拖罩以避免焊縫被氧化或氫脆。 同時 , 節(jié)點是構(gòu)件與構(gòu)件間傳遞力和力 矩的紐帶 , 往往也是結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中的部位 , 如果此處焊縫存在缺陷 , 焊縫在循環(huán)載荷作用下將產(chǎn)生裂紋 并不斷

15、擴展而使結(jié)構(gòu)受到破壞 , 因此 , 節(jié)點的設(shè)計是框架設(shè)計的重點 , 也是框架設(shè)計的難點?？紤]到制造時所有的構(gòu)件均由板材組合焊接而成 , 故在設(shè)計時將傳統(tǒng)的肘板連接融合于構(gòu)件的面 板或腹板的設(shè)計當(dāng)中 (如圖 2 , 以減少節(jié)點部位的焊縫或?qū)⒑缚p錯開一定的距離 , 避免同一部位多次重 復(fù)焊接 , 從而降低節(jié)點處的應(yīng)力集中 , 減輕框架結(jié)構(gòu)的重量 , 提高焊縫的焊接質(zhì)量 , 減小焊接變形和焊接 殘余應(yīng)力。對于難以進行構(gòu)件端部處理的個別節(jié)點 , 采用圓弧形肘板對接加強 (如圖 3 。采用圓弧形肘 板連接具有使構(gòu)件的過渡更加均勻 , 連接處應(yīng)力集中系數(shù)比直線形肘板 (如圖 4 小的優(yōu)點 2; 同時 ,

16、對接 肘板的連接強度高于搭接 3, 且焊接殘余應(yīng)力小。圖 2典型節(jié)點的優(yōu)化處理54中國造船學(xué)術(shù)論文 圖 3圓弧形肘板對接圖 4直線形肘板對接3強度分析3. 1計算工況根據(jù)潛水器布放、 回收和在母船甲板上系固的要求 , 所設(shè)計的載體框架應(yīng)滿足 : 在四級海況下 , 能通過 A 形架正常地進行潛水器的單點布放和回收 ; 在五級海況下 , 也能將潛水器安全地回收到母 船甲板 ; 潛水器存放在母船機庫時 , 能通過纜繩系固以避免潛水器因母船的搖蕩而與機庫內(nèi)的艙壁 等相碰撞?？紤]到在五級海況下單點回收潛水器要比在四級海況下布放和回收潛水器危險得多 , 故取 5級海 況為校核載體框架強度和穩(wěn)定性的計算工況

17、。 3. 2 設(shè)計載荷與許用應(yīng)力 49載人潛水器單點起吊回收時 , 綜合考慮母船在五級海況下的運動參數(shù)、 殘留在耐壓殼體與輕外殼間 來不及流走的包絡(luò)水、 以及附連水、 波浪載荷和風(fēng)載荷等動載效應(yīng)的影響 , 本文計算中取動載系數(shù)為 2。 將基本載荷 (即載人潛水器在空氣中的重量 22. 7t 乘以動載系數(shù)作為設(shè)計載荷。 再考慮到材料及其加工 工藝可能存在的缺陷、 設(shè)計載荷估計的不準(zhǔn)確性、 強度計算方法的不確定度等因素 , 取安全系數(shù)為 3。載人潛水器在甲板機庫系固時 , 主要考慮五級海況下母船運動參數(shù)的影響。 進行該工況下載體框架 的強度和穩(wěn)定性計算時 , 根據(jù)母船的運動特性 , 取垂向加速度為

18、 0. 53g , 安全系數(shù)為 3。強度校核時取屈服強度為 600M Pa, 故許用應(yīng)力為 200M Pa 。載體框架的設(shè)計載荷和許用應(yīng)力列于 表 4。表 4載體框架的設(shè)計載荷和許用應(yīng)力工況 海況 動載系數(shù)垂向加速度 a /g安全系數(shù)許用應(yīng)力 /M Pa單點回收 甲板系固5級 5級2 0. 53332002003. 3強度分析方法載體框架是復(fù)雜的三維空間桁架結(jié)構(gòu) , 目前尚無成熟的簡化計算方法和現(xiàn)存的校核規(guī)則 , 因而采用 結(jié)構(gòu)有限元分析軟件進行結(jié)構(gòu)強度分析作為載體框架方案優(yōu)選和強度校核的基本手段。在方案優(yōu)選階段 , 考慮到載體框架結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性 , 對于艉部分段之前的空間框架結(jié)構(gòu) , 采用建模

19、簡 單、 計算量小且精度能滿足要求的三維梁單元建立有限元模型。然后 , 根據(jù)潛水器的階梯型重量分布曲 線和計算工況 , 以及設(shè)備、 浮力塊等的安裝位置 , 將相鄰肋位間的載荷施加于相應(yīng)的構(gòu)件節(jié)點并進行強 度計算。計算完畢后 , 分析應(yīng)力分布和變形情況 , 評估構(gòu)件剖面形狀和尺寸是否合適。如果某些構(gòu)件的 應(yīng)力值過高或過低 , 再分析其受力特點 , 修改構(gòu)件剖面形狀或尺寸并重新計算 , 直到各構(gòu)件的應(yīng)力水平 大致相當(dāng)且在許用應(yīng)力范圍之內(nèi) , 從而保證載體框架的總體強度。, 5548卷第 2期 (總第 177期 黃建城等 :深海載人潛水器載體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度分析56 中國造船 學(xué)術(shù)論文 立三維結(jié)構(gòu)

20、有限元模型進行強度和剛度分析, 以考察各構(gòu)件的面板、 腹板的應(yīng)力、 位移分布狀態(tài)。 3. 4固化方案的強度校核 采用 ANSYS 結(jié)構(gòu)有限元分析軟件對載體框架的固化方案建立三維結(jié)構(gòu)有限元模型, 并進行單點 回收和甲板系固工況下的強度和剛度校核。 3. 4. 1有限元模型的建立 除起吊插銷和止蕩支座采用實體單元外, 所有的構(gòu)件均采用板單元, 各個構(gòu)件相交的節(jié)點力求做到 真實反映幾何特征, 減少對實際結(jié)構(gòu)的簡化。 對板單元的網(wǎng)格劃分, 除局部節(jié)點采用三角形單元過渡外, 其他均采用四邊形單元, 整個模型共有61660 個 Shell 63 單元, 531 個 so lid45 單元。 載荷的施加方法

21、: 設(shè)備和浮力塊的重力簡化成集中力施加到相應(yīng)節(jié)點上。 其中小設(shè)備的重力以集中 力形式施加到 1 個或幾個節(jié)點上; 較大設(shè)備的重力, 則根據(jù)設(shè)備基座或支架的結(jié)構(gòu)形式, 施加到相應(yīng)的 多個節(jié)點上。艏縱傾調(diào)節(jié)罐和艉縱傾調(diào)節(jié)罐的安裝部位, 考慮水銀全部打到一頭的極限狀態(tài), 各加載 5. 2kN。 邊界條件的處理: 在單點回收工況下, 起吊點自由支持; 在甲板系固工況下, 臺架座支撐點自由支 持。載體框架的幾何模型見圖 5, 有限元模型見圖 6。 圖 5幾何模型圖 6有限元模型 3. 4. 2單點回收工況下的計算結(jié)果 在動載系數(shù)為2. 0, 合成應(yīng)力大于140 M Pa 的構(gòu)件如圖7 所示, 各序號對應(yīng)

22、的合成應(yīng)力列于表5; 各肋 位的位移計算值列于表 6。 圖 7單點回收工況下的 高應(yīng)力分布點 表 5單點回收工況下的合成應(yīng)力計算值/ MP a 序號 合成應(yīng)力 序號 合成應(yīng)力 1 393 15 171 2 263 16 170 3 263 17 169 4 250 18 167 5 248 19 165 6 224 20 185 7 223 21 145 8 225 22 179 9 217 23 149 10 213 24 146 11 212 25 144 12 183 26 144 13 181 27 142 14 172 28 141 48 卷第 2 期( 總第 177 期 黃建城等:

23、 深海載人潛水器載體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度分析 57 表 6單點回收工況下的各肋位位移計算值/ mm 肋位 橫向位移 縱向位移 合成位移 # 0 # 1 # 2 # 3 # 4+ 250 2. 3 4. 0 # 5+ 150 0. 6 2. 7 - 4. 9 5. 5 # 6 # 7 # 8- 200 1. 5 2. 7 - 3. 4 4. 2 # 8+ 240 1. 5 3. 6 - 6. 7 7. 4 # 9 # 9+ 640 4. 7 2. 0 0. 3 2. 7 0. 4 4. 7 0. 9 6. 5 1. 0 2. 6 7. 4 0. 6 2. 5 2. 7 0. 5 2. 3 2. 4

24、 0. 9 2. 7 - 11. 9 12. 0 垂向位移 - 19. 1 - 15. 0 - 8. 6 - 7. 4 19. 1 15. 0 10. 4 - 11. 4 12. 1 - 1. 3 - 1. 3 - 12. 2 12. 7 3. 4. 3甲板系固工況下的計算結(jié)果 在 0. 53 g 向上加速度條件下, 合成應(yīng)力大于 110 M Pa 的構(gòu)件如圖 8 所示, 各序號對應(yīng)的合成應(yīng)力列 于表 7; 各肋位的合成位移列于表 8。 圖 8甲板系固工況下的 高應(yīng)力分布點 表 7甲板系固工況下的合成應(yīng)力計算值/ MP a 序號 合成應(yīng)力 1 284 2 257 3 256 4 208 5 1

25、74 6 173 7 163 8 155 9 155 10 138 11 137 12 130 13 120 14 123 15 111 表 8甲板系固工況下的各肋位位移計算值/ mm 肋位 橫向位移 # 0 # 1 # 2 # 3 # 4+ 250 1. 3 1. 2 - 5. 4 5. 5 # 5+ 150 - 0. 4 0. 9 - 2. 6 2. 8 # 6 # 7 # 8- 200 - 1. 0 0. 7 - 1. 6 1. 7 # 8+ 240 - 2. 4 0. 7 - 2. 3 2. 7 # 9 # 9+ 640 - 4. 1 2. 1 - 9. 8 10. 3 0. 2 0.

26、 3 0. 6 3. 9 4. 0 0. 3 0. 7 1. 1 - 0. 1 - 0. 2 0. 6 0. 6 0. 8 1. 2 - 0. 5 - 1. 2 - 2. 0 0. 8 - 3. 4 3. 5 縱向位移 - 1. 4 2. 6 合成位移 8. 1 5. 6 垂向位移 - 8. 1 - 5. 6 - 0. 9 - 1. 1 3. 4. 4計算結(jié)果分析 從單點回收和甲板系固兩種工況下的合成應(yīng)力計算結(jié)果可知, 除少數(shù)節(jié)點外, 載體框架的整體應(yīng)力 分布較為均勻, 平均應(yīng)力水平在 150MP a180M Pa。這說明載體框架各構(gòu)件的強度都得到了較好的利 用, 作用在載體框架上的載荷得到了

27、有效的傳遞。對于存在局部應(yīng)力集中的節(jié)點 2 橫框架的頂橫 # 梁中部和底橫梁中部、 艏縱傾調(diào)節(jié)罐支撐橫梁的端部、 7 肋位壓載水箱與底縱桁的交接部位, 建議在加 工建造載體框架時采用肘板作適當(dāng)?shù)募訌姟?由單點回收和甲板系固兩種工況下的位移計算結(jié)果可知, 各設(shè)備、 浮力塊安裝位置的相對變形都很 小, 對安裝在潛水器上的設(shè)備和浮力塊沒有影響。 # 58 中國造船 學(xué)術(shù)論文 4結(jié)語 綜上所述, 一個安全、 可靠、 重量輕的載體框架的設(shè)計, 不僅要選用密度小、 比強度高、 耐腐蝕且焊接 性能優(yōu)良的材料, 而且要確定適當(dāng)?shù)脑O(shè)計載荷和許用應(yīng)力, 更重要的是要充分考慮潛水器上所有設(shè)備和 浮力塊等的安裝、 拆

28、卸和維護空間, 載體框架在各種工況下載荷的有效傳遞, 以及載體框架加工建造的 工藝性。 根據(jù)載體框架在單點回收和甲板系固兩種工況下的強度分析結(jié)果, 可以認(rèn)為, 我國正在建造的深海 載人潛水器載體框架的結(jié)構(gòu)型式是合理的, 各構(gòu)件的強度都得到了較好的利用, 作用在載體框架上的載 荷得到了有效的傳遞, 因而載體框架的設(shè)計是成功的。 參考文獻(xiàn): 1 佐藤正信, 等. 深海潛水調(diào)查船用 合金! 強度特性 # ! 評估 J . 三菱重工技報, 1978, 15( 6 : 7484. 2 CCS. 船體結(jié)構(gòu)疲勞強度指南 S . 北京: 人民交通出版社, 2001. 3 邢金有. 肘板連接的極限強度分析 J

29、. 中國造船 . 1999, ( 2 : 6973. 4 CCS. 潛水系統(tǒng)和潛水器入級與建造規(guī)范 S . 北京: 人民交通出版社, 1996. 5 CCS. 船舶與海上設(shè)施起重設(shè)備規(guī)范 S . 北京: 人民交通出版社, 2001. 6 A BS. Rules for Building and Classing U nderw ater V ehicles, Sy stems and Hyper bar ic F acilities S , 2002. 7 Russian M ar itime Register o f Shipping. Rules fo r the Classifica t

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31、nned subm ersible is desig ned as a space f rame str ucture f or inst alling m anned pressur e hull, bat teries, drop bal last s, and variable bal last sphere , high pressure air sphere , buoyancy m aterials and so on . It is also t he m ain load -carry ing st ruct ur e w hen t he m anned submersible is launched int o or r ecovered f rom inclem ent sea st at e using an A-f rame cr ane w hich is mount ed on a support ship , or f ixed on board . T herefo re , t he desig n of the fr am ew o k should f ul ly co nsider t he space