王浩杰++崔志健++王向东
摘 要：根据需要确定耐压舱的总体结构，并提出设计要求。对比三个不同材料的特性，计算在满足强度要求条件下对应的结构参数，选择最适宜的材料。根据舱体结构，结合标准，进行水密设计。在计算出结构参数后，通过三维软件建立三维模型，并对模型进行强度仿真试验。同时，在耐压舱加工完成后进行了水静压试验。经过试验得出，舱体强度和水密性均能满足要求，舱体结构设计合理。
关键词：耐压舱；结构设计；强度设计；水密设计；仿真与试验
中图分类号：U662 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）13-0048-02
海洋仪器耐压结构的主要功能是承受水下高压，保证整个仪器能在高压环境中正常工作。结构强度是耐压仪器最需要考虑的问题，包括高压环境下的整体屈服强度、局部强度、结构稳定性以及长久工作需要考虑的疲劳强度等[1]。同时，还必须考虑水密问题，少量的海水渗漏都会给仪器带来致命的影响。另外，海水的腐蚀性极强，是仪器设计不得不考虑的内容。想要仪器长期有效工作，必须要有很好的耐腐蚀能力，因此对材料的选择提出了限制。
1 总体结构设计
仪器舱主要分为三部分：前部端盖，中部舱筒和尾部端盖。因为前部端盖的结构更适合抗压，因此强度设计主要考虑舱筒和尾部端盖的强度失效及舱体的失稳。图1为耐压舱结构示意图。
仪器舱应当满足以下要求：（1）设计压力60MPa，安全系数S=1.3；（2）设计圆筒内部有效长度为500mm，内径为85mm；（3）密封性能良好。
4 仿真与试验
采用SolidWorks建立耐压舱三维模型，简化后进行应力分析。通过尾部固定，外表面施压，压力为60MPa。划分网格后对模型进行求解[7]，得到结果的应力分布如图3。
从应力分布图中可以看出，耐压舱受压时最大应力出现在尾部端盖中间位置。在60MPa压力下尾部端盖上最大应力为249MPa，远远低于材料屈服强度，安全系数S>2。
同时，还对耐压舱进行了水静压试验。在78MPa模拟环境下静置2小时，未出现强度破坏和水渗漏。该结构能满足强度和水密要求。对材料进行表面处理后能满足耐腐蚀的要求。
参考文献
[1]潘涛.深潜器耐压结构强度分析与优化设计[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2010：1.
[2]于彦江，张志刚，徐行，等.深海耐压仪器舱的设计[J].海洋技术，2010，29（02）：33～35.
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[5]陈占清，詹永麒，朱昌明.压缩率对O 形橡胶密封圈密封性能的影响[J].流体传动与控制，2007（2）：46～48.
[6]中华人民共和国国家质量监督检疫检验总局.GB/T 3452.3-2005.液压气动用O形胶橡胶密封圈沟槽尺寸. 北京：中国标准出版社，2006-9-19.
[7]DS SolidWorks公司.SolidWorks Simulation振动分析教程[M].北京：机械工业出版社，2012.7：5～36.
