潜艇耐压壳体用钢6性1

第６期２０２２年１２月机电元件ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳＶｏｌ ４２Ｎｏ ６Ｄｅｃ ２０２２收稿日期：２０２２－１０－１０作者简介：汤振，男，在读博士，中航光电科技股份有限公司，正高级工程师；从事连接器技术研究和液冷散热技术研究工作。

孙晓军，男，本科，中航光电科技股份有限公司，正高级工程师；从事连接器技术研发工作。

深水密封连接器密封壳体耐压强度的分析与设计汤　振，孙晓军，江　浪，郎　红，张海生（中航光电科技股份有限公司，河南洛阳宇文恺街２６号，４７１０００） 摘要：本文对深水密封连接器密封壳体进行了受力分析，利用长圆筒、短圆筒和刚性圆筒三种计算模型壳体壁厚计算公式和密封端盖厚度计算公式，进行耐水压强度实例分析计算。

该公式能够有效指导深水密封连接器在深水压力下壳体壁厚的设计分析计算。

关键词：深水密封连接器；密封壳体；耐压强度；壁厚Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－６１３３．２０２２．０６．０１７中图分类号：ＴＮ７８４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－６１３３（２０２２）０６－００６０－０４１　前言近年来我国海洋装备技术从浅海向深海的发展表现的十分活跃，奋斗者号已经能够在海洋最深处工作试验。

深水密封连接器在海洋装备上应用广泛，工作深度也越来越深，由于设计工作中缺少直接详细的参考文献，有时候对连接器耐压强度设计的分析计算不充分，会出现壳体耐压强度不足，在深水压力作用下导致壳体变形失效，或者过分进行设计，壳体厚度超厚、重量增加。

本文介绍一种壳体壁厚的计算方法，便于深水密封连接器壳体耐压强度的分析计算。

图１　大水压试验中壳体变形现象２　深水密封连接器密封结构深水密封连接器的结构通常设计成圆筒形，包括插头密封壳体、插座密封壳体、密封端盖、○形密封圈、尾部线缆硫化密封体。

通过这些零部件，将接触件、电缆端头密封在耐压腔体内，实现光电信号在水下的连接，如图２。

图２　深水密封连接器密封结构图３　插座结构示意图 以深水密封连接器插座为例进行分析，其由密封盖、密封壳体、○形圈组成，如图３。

二战法国“红宝石”号布雷潜艇作者：ghost潜艇概况法国海军“红宝石”号布雷潜艇于1929年4月3日开工建造，1931年9月30日下水，1933年4月4日正式服役。

该艇建造于土伦海军船厂，是“绿宝石”级布雷潜艇的第4艘。

“绿宝石”级艇建造计划于1925年获得批准，首艇“绿宝石”号1930年11月进入海军服役。

该级的其余各艇依次分别为“绿松石”号、“鹦鹉螺”号、“钻石”号和“珍珠”号。

其中3号艇之所以没用宝石来命名，是因为该艇龙骨于1928年铺设，而这一年正逢法国著名科幻作家儒勒.凡尔纳诞辰100周年。

为了纪念这位名人，法国海军就用其名著《海底两万里》中那艘神秘潜艇的名字——“鹦鹉螺”号命名了“绿宝石”级的3号艇。

“绿宝石”级属于中型布雷潜艇，设计用于在地中海地区作战，因此比英国海军同时期的布雷潜艇要小得多。

该级艇长65.9米，宽7.12米，吃水深4.13米，龙骨至指挥台围壳顶部高度为9米，耐压壳直径4.15米。

潜艇排水量762吨（水面）/923吨（水下），采用双轴推进，动力装置包括2台由法国诺曼船厂按许可证生产的维克斯-阿姆斯特朗四冲程6缸柴油发动机，以及2台施耐德电动机。

柴油机单台最大输出功率为650制动马力（360转/分），电动机则为500马力。

潜艇水面最大航速为12节，水下为9节。

水面续航力7000海里/7.5节，或4000海里/12节。

水下续航力80海里/4节。

最大下潜深度80米。

全艇编制人员为4名军官、9名军士和31名水兵。

和同时代的布雷潜艇相比，“绿宝石”级最大的特点是采用了由费瑙克斯发明、奥古斯丁.诺曼船厂制造的新式布雷设备。

当时布雷潜艇主要用于布设锚雷，设计布雷潜艇时一个关键点就是水雷的存储位置。

一种方法是将水雷安置在潜艇的耐压壳体内部，采用这种设计的优点是在潜艇航渡过程中，水雷始终处于一个比较良好的环境内，必要时还能得到检测和维护。

此外水雷的引爆装置可以等到布放前才安装上去，这样就最大限度地保证了潜艇的安全。

钢铁产品在军事装备中的应用有哪些钢铁作为一种重要的工业材料，在军事装备领域有着广泛且关键的应用。

从古老的冷兵器时代到现代高科技战争，钢铁始终是军事装备制造不可或缺的材料。

在陆军装备方面，钢铁被大量用于坦克和装甲车辆的制造。

坦克的车体和炮塔通常由高强度合金钢制成，这种钢材不仅要具备出色的硬度和强度，以抵御敌方武器的攻击，还要有良好的韧性，以承受战场环境中的冲击和震动。

例如，现代主战坦克的装甲通常采用复合装甲技术，其中钢铁作为基础结构，与其他材料如陶瓷、贫铀等结合，形成能够有效防御各类弹药的防护体系。

装甲车辆的底盘和车身同样依赖钢铁材料来保证其结构强度和防护性能。

步兵所使用的武器装备也离不开钢铁。

枪支的枪管、枪机等关键部件需要用优质钢材制造，以承受子弹发射时的高温高压。

刺刀、匕首等近战武器更是直接由钢铁打造而成。

此外，各类火炮的炮管、炮架等也都离不开钢铁，炮管需要使用特殊的高强度钢，以承受多次发射带来的巨大压力和热量。

海军装备中，钢铁的应用同样至关重要。

军舰的船体结构大多由钢铁建造，特别是航母、驱逐舰、护卫舰等大型水面舰艇。

这些船舶需要在复杂的海洋环境中航行，并承受海浪、风暴等自然力量的考验，因此所使用的钢铁必须具备高强度、耐海水腐蚀等特性。

例如，航母的飞行甲板需要能够承受舰载机起降时的巨大冲击力和高温摩擦，通常采用特殊的高强度耐磨钢。

潜艇的耐压壳体则需要使用超高强度钢，以保证在深海的巨大水压下不发生变形和破裂。

在空军装备领域，钢铁也发挥着重要作用。

飞机的起落架是承受飞机起降时巨大冲击力的关键部件，通常由高强度合金钢制造。

发动机的某些部件，如涡轮叶片、轴等，也会使用特种钢铁材料，以满足高温、高压和高速旋转的工作条件。

军事工程装备方面，钢铁用于制造桥梁、碉堡、工事等。

例如，临时搭建的军用桥梁需要使用高强度钢材来保证其承载能力，碉堡和工事的防护结构也离不开钢铁的支撑。

除了上述直接用于制造装备主体结构的应用外，钢铁还在军事装备的零部件制造中广泛存在。

船舶设计中的新材料应用与前景船舶作为重要的水上交通工具和工程装备，其性能和质量直接关系到航行的安全、效率和经济性。

随着科技的不断进步，新材料在船舶设计中的应用越来越广泛，为船舶行业带来了新的发展机遇和挑战。

一、船舶设计中常用的新材料1、高强度钢高强度钢具有更高的强度和韧性，能够减轻船舶结构的重量，提高船舶的载重能力和航行速度。

在船舶的船体结构、甲板、舱壁等部位广泛应用。

2、铝合金铝合金具有低密度、高强度、良好的耐腐蚀性和加工性能。

在船舶的上层建筑、桅杆、舷梯等部位使用，可以有效减轻船舶的自重，提高船舶的稳定性和燃油经济性。

3、钛合金钛合金具有高强度、高耐腐蚀性和良好的高温性能。

在船舶的关键部件，如螺旋桨、轴系、海水管道等部位应用，能够提高船舶的可靠性和使用寿命。

4、复合材料复合材料由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学方法复合而成，具有优异的性能。

例如，碳纤维增强复合材料具有高强度、高模量、低密度等优点，在船舶的桅杆、舵叶、船壳等部位得到应用；玻璃纤维增强复合材料具有良好的耐腐蚀性和绝缘性，常用于船舶的舱室内饰、管道等部位。

二、新材料在船舶设计中的应用优势1、减轻船舶重量新材料的密度通常比传统材料低，使用新材料可以有效减轻船舶的自重，从而提高船舶的载重能力、航行速度和燃油经济性。

2、提高船舶性能新材料具有更好的强度、韧性、耐腐蚀性等性能，能够提高船舶的结构强度、稳定性和可靠性，延长船舶的使用寿命。

3、降低船舶运营成本减轻船舶重量可以降低燃油消耗，提高船舶的运营效率；新材料的良好耐腐蚀性可以减少船舶的维护成本和维修次数。

4、满足环保要求一些新材料具有可回收、可降解等环保特性，符合现代社会对船舶环保性能的要求。

三、新材料在船舶设计中的应用案例1、豪华邮轮在豪华邮轮的设计中，大量采用了铝合金和复合材料。

铝合金用于上层建筑，减轻了重量，增加了船舶的稳定性和舒适性；复合材料用于甲板和舱室内饰，提高了美观度和耐腐蚀性。

敷设声学覆盖层的标准潜艇低频目标强度分析冯雪磊;葛锡云;成月;魏柠阳【摘要】敷设声学覆盖层可以吸收入射声波并降低辐射噪声,是声隐身的常用手段.采用耦合有限元方法分析敷设声学覆盖层的标准潜艇收发合置低频目标强度,包括单壳体模型和双壳体模型.首先,建立声-壳-结构耦合有限元模型,并验证了模型的准确性.其次,分析了单壳体标准潜艇的目标强度,结果表明敷设声学覆盖层可以改变目标强度曲线的起伏特性,在某些频率点或入射角度,敷设声学覆盖层时的目标强度甚至比未敷设时更大.此外统计表明,敷设声学覆盖层可以略微降低平均目标强度.最后,分析了双壳体标准潜艇的目标强度,结果表明外壳敷设声学覆盖层可以改变目标强度曲线的起伏特性并且略微降低平均目标强度,而在此基础上再增加内壳声学覆盖层则几乎没有效果.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2019(041)007【总页数】5页(P20-24)【关键词】标准潜艇;声学覆盖层;目标强度;耦合有限元【作者】冯雪磊;葛锡云;成月;魏柠阳【作者单位】中国船舶科学研究中心深海载人装备国家重点实验室,江苏无锡214082;中国船舶科学研究中心深海载人装备国家重点实验室,江苏无锡 214082;中国船舶科学研究中心深海载人装备国家重点实验室,江苏无锡 214082;中国船舶科学研究中心深海载人装备国家重点实验室,江苏无锡 214082【正文语种】中文【中图分类】TB5660 引言声学覆盖层广泛运用于潜艇等水下平台，敷设的声学覆盖层可吸收入射声波，降低潜艇目标强度，提高潜艇声隐身性[1]。

目前对于敷设声学覆盖层的复杂结构体的目标强度已经开展了大量研究，形成了针对中高频率目标强度的计算方法和实用的软件，采用声学覆盖层技术可以有效控制中高频段的目标强度[2]。

而对于低频段，传统声学覆盖层的吸声特性不佳，相关的研究也较少。

研究表明，很多情况下传统吸声材料可以等效为具有等效密度和等效动态模量的均匀黏弹性材料或者多层均匀黏弹性材料[3]。

潜艇强度2 耐压船体的应力计算2．1 耐压船体结构概述 (2)2．1．1 耐压船体横剖面形状 (2)2．1．2 耐压船体纵剖面形状 (2)2．1．2．1 直线形 (2)2．1．2．2 直线局部扩大形 (2)2．1．2．3 光顺曲线形 (2)2．1．3 耐压船体的结构型式 (3)2．2 圆柱壳的弯曲微分方程及其通解 (4)2．2．1 基本概念和假设 (4)2．2．2 受力分析 (5)2．2．3 梁带的弯曲微分方程 (6)2．2．4 微分方程的解 (7)2．3 一般环肋圆柱壳的应力计算 (9)2．3．1 边界条件 (9)2．3．2 应力和位移计算 (11)2．3．2．1径向位移(挠度) (12)2．3．2．2壳板横剖面上之正应力 (12)2．3．2．3 板壳纵剖面上之正应力 (12)2．3．2．4肋骨横剖面上之正应力 (12)2．3．3梁柱效应对壳应力计算的影响 (13)2．4 带有中间支骨的圆柱壳应力计算 (18)2．4．1 概 述 (18)2．4．2 弯曲微分方程及边界条件 (18)2．4．3确定积分常数 (20)2．4．4应力计算公式 (21)2．5 无限长弹性基础梁的解在潜艇结构计算中的应用 (23)2．5．1 无限长弹性基础梁在集中力作用下的弯曲 (23)2．5．2按无限长梁计算一般环肋圆柱壳的应力和挠度 (24)2．5．3计算特大肋骨应力 (27)2．5．4在平面舱壁的稳定性计算中，求作用在舱壁圆形周界上的外力c q (28)2．5．5圆柱壳在特大肋骨处或舱壁处壳板横剖面上的最大应力1σ' (29)2.6环肋圆锥壳的应力计算公式 (29)2．6．1 环肋斜圆锥壳的应力计算 (30)2．1 耐压船体结构概述潜艇为了能在深水中航行、战斗，必须设有坚固的船体以承受巨大的深水压力。

耐压船体的主要功能就在于承受深水压力，保证舱室内部人员和各种设备的正常工作。

同时组成一个水密空间，给潜艇提供80％一85％的固定浮容积，为潜艇在水下维持重力等于浮力的平衡条件提供基础。