1.本发明属于水下机器人技术领域，尤其涉及一种新型水下圆柱加筋耐压壳体。
背景技术：2.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。
3.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。
技术实现要素：4.针对现有技术存在的问题，本发明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新型水下圆柱加筋耐压壳体。
5.本发明是这样实现的，一种新型水下圆柱加筋耐压壳体，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是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圆筒形；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圆柱形状的所述耐压壳体。
6.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。
7.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。
8.本发明的优点和效果是：
9.本发明所提出的耐压壳体，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，这使得本发明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。
10.本发明所提出的耐压壳体，壳体具有与还是密度相适配的压缩系数，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。
11.本技术方案中的耐压壳体外形光滑，阻力更小。
附图说明
12.图1是本发明结构示意图；
13.图2是本发明的剖视图。
具体实施方式
14.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
15.为解决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，本发明特提供一种新型水下圆柱加筋耐压壳体，本耐压壳体具有坚固、可压缩、重量轻、结构稳定、外形平滑阻力小的优点。为了进一步说明本发明的结构，结合附图详细说明书如下：
16.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。
17.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。
18.进一步的，本实施例中，环状承压壳体单元的形状为圆筒形，所有环状承压壳体单元构成圆柱形状的耐压壳体。即环状承压壳体单元的外圆周面为圆柱面，所有环状承压壳体单元构成圆柱体的壳体。环形筋体是柱体的壳体内圆周面向内凸起的环状筋体。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。
19.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，利用数据驱动的方法及有限元分析，在考虑海水温度变化的前提下对壳体参数进行设计，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。
20.本实施例中所述的耐压壳体的轮廓为圆柱形，内部由多个环形筋体形成的筋拱。本实施例中所述耐压壳体除了具有实施例一所述耐压壳体的优点之外，耐压壳体外形光滑，阻力更小。
21.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种新型水下圆柱加筋耐压壳体，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圆筒形；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圆柱形状的所述耐压壳体。2.根据权利要求1所述的一种新型水下圆柱加筋耐压壳体，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的一种新型水下圆柱加筋耐压壳体，其特征在于，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。
技术总结本发明公开了一种新型水下圆柱加筋耐压壳体，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是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圆筒形；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圆柱形状的所述耐压壳体。本耐压壳体具有坚固、空间利用率大，重量轻且结构稳定的优点，对水下航行器下潜或上浮能量损失进行补偿。补偿。补偿。
技术研发人员：王延辉 杨明 杨绍琼 牛文栋 马伟 孙通帅
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2022.07.04
技术公布日：2022/11/1
