大深度潜水器浮力构件的安装设计和实验

2021-09-18庄广胶葛彤

舰船科学技术 2021年8期

庄广胶，夏㛃，葛彤

(上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海 200240)

0 引言

目前大深度潜水器的浮力构件主要选用环氧基空心玻璃微珠复合固体浮力材料制作[1–5]。潜水器的浮力构件通常安装在主结构上，潜水器的主结构一般采用铝合金、钛合金和部分不锈钢制造[6]，金属材料的体积弹性模量均比环氧基空心玻璃微珠复合固体浮力材料高数十甚至上百倍。在大深度海水压力下，浮力构件的收缩变形远大于潜水器主结构收缩变形，如果浮力构件安装未能合理设计，轻则出现在大深度水压下潜水器浮力构件安装松动，重则出现浮力构件因安装引发的应力过大导致开裂。中国在“十二五”和“十三五”计划中布局多项深海潜水器，国内多家科研机构也开展了大深度潜水器的研制工作，研究大深度潜水器的浮力构件安装设计有很强的工程意义。

1 问题的分析与优化设计

1.1 早期潜水器浮力构件的安装

早期潜水器浮力构件的安装，采用双头螺杆与潜水器框架结构相连接，并具有防松功能，如图1 所示[7]。图1的浮力构件安装方法在因结构简单，在水深较浅的潜水器上广泛应用。在大深度潜水器上，由于更大的海水压力，使浮力构件的收缩变形量凸显，而浮力构件的安装结构则因为体积弹性模量大、压缩变形量小，使浮力构件该种安装方法存在连接松弛的隐患。