[發(fā)明專利]能補償支撐殼體受壓彎曲的耐高壓水密光學窗結構

有效

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• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112606946B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設計）人: 朱守義;付娜;槐以良;張波;王博;吳德彥;羅成
• 申請（專利權）人: 中船重工中南裝備有限責任公司
• 主分類號: B63B19/00
• 分類號: B63B19/00;B63B19/02;B63C11/52
• 代理公司: 宜昌市慧宜專利商標代理事務所(特殊普通合伙) 42226
• 代理人: 彭婭

本發(fā)明提供一種能補償支撐殼體受壓彎曲的耐高壓水密光學窗結構，包括光學窗罩、窗罩支撐殼體、彎曲補償件和窗罩壓蓋，彎曲補償件位于窗罩支撐殼體和光學窗罩之間，彎曲補償件與窗罩支撐殼體之間還設有密封用的O型橡膠密封圈，彎曲補償件與光學窗罩之間、光學窗罩與窗罩壓蓋之間以及窗罩支撐殼體與窗罩壓蓋之間均設有密封用的平面橡膠墊，彎曲補償件與窗罩支撐殼體之間以及光學窗罩與窗罩支撐殼體之間還設有隔離窗罩支撐殼體受壓變形用的平面橡膠墊。本發(fā)明結構輕巧，使用性能高，可靠性高，大大提高了光學窗罩的耐壓性和密封性，同時大幅提升了使用的安全性和穩(wěn)定性。

技術領域

本發(fā)明涉及機械結構技術領域，尤其是涉及一種能補償支撐殼體受壓彎曲的耐高壓水密光學窗結構。

背景技術

深潛設備和深水作業(yè)設備的下潛深度可達幾百米甚至數(shù)千米，其耐壓殼體在深潛狀態(tài)中需要承受幾兆帕或幾十兆帕的（海）水壓力。在深潛設備和深水作業(yè)設備上的光電探測設備都設置有光學窗罩，其直接面臨外部（海）水的壓力，隨著下潛深度的增加，壓力隨之增大，而其支撐殼體的材料通常為高強度的鈦合金或不銹鋼材料。由于尺寸和重量限制，支撐殼體的剛度有限，在高壓下均會彎曲變形，而隨著壓力的增加，支撐殼體的光學窗罩支撐平面的彎曲變形量會逐漸增加，一般在幾兆帕的壓力下就能達到0.2mm以上。現(xiàn)有的光學窗罩材料一般為光學玻璃或光學晶體，均為脆性材料，在外部水壓作用下的彎曲變形量很小，對于長度尺寸300 mm左右的平面光學窗罩彎曲變形量一般不會超過0.1mm，否則光學窗罩就會破裂。隨著下潛深度的增加即光學窗承受壓力的增加，支撐殼體的光學窗罩支撐面的彎曲量不斷增加，而光學窗罩的彎曲量增加較少，現(xiàn)有的耐壓水密光學窗結構就會造成光學窗罩應力集中，局部應力超過光學窗罩耐壓強度極限會導致光學窗罩破裂。通過試驗證實如果支撐殼體的剛度足夠，即光學窗罩支撐面的變形量很小，光學窗罩的耐壓能力會比支撐面彎曲量大時成倍增加。

因此，現(xiàn)有的耐壓水密光學窗結構的不足主要表現(xiàn)在：1）光學窗支撐殼體材料為常用的高強度鈦合金或不銹鋼材料，當殼體的厚度尺寸受到一定限制時，在大潛深高水壓下窗罩支撐殼體的支撐面有較大的彎曲變形量，將造成光學窗罩局部應力集中，光學窗罩在較低的水壓下就會發(fā)生破裂；2）為了減少支撐殼體支撐窗罩平面的受壓彎曲變形量只有大幅度增加支撐殼體的厚度，大大增加了深潛設備的體積和重量，不利于深潛設備的使用和操作。

中國專利文獻CN 110217343 A 記載了一種增強密封的大深度海洋光學裝置，包括玻璃窗口、預緊法蘭、耐壓殼體和封頭端蓋，該裝置相對復雜。中國專利文獻CN111751948 A 記載了一種壓力自平衡式深海儀器光學鏡頭封裝結構，通過改變光學窗口壓板與光學窗口之間的密封結構，在光學窗口壓板與光學窗口端面接觸部位留有空隙，但是該裝置無法解決密封性的問題，且壓力并不能完全被平衡，使用存在缺陷，因此需要改進。

發(fā)明內容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種能補償支撐殼體受壓彎曲的耐高壓水密光學窗結構，解決現(xiàn)有的耐壓水密光學窗結構的支撐殼體和光學窗罩壁厚較厚，光學窗尺寸大，重量大，光學窗使用存在安全隱患的問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種能補償支撐殼體受壓彎曲的耐高壓水密光學窗結構，包括光學窗罩、窗罩支撐殼體、彎曲補償件和窗罩壓蓋，彎曲補償件位于窗罩支撐殼體和光學窗罩之間，彎曲補償件與窗罩支撐殼體之間設有密封用的O型橡膠密封圈，彎曲補償件與光學窗罩之間設有密封用的第二平面橡膠墊，光學窗罩與窗罩壓蓋之間設有密封用的第四平面橡膠墊，窗罩支撐殼體與窗罩壓蓋之間設有密封用的第五平面橡膠墊，彎曲補償件與窗罩支撐殼體之間設有隔離窗罩支撐殼體受壓變形用的第一平面橡膠墊，光學窗罩與窗罩支撐殼體之間設有隔離窗罩支撐殼體受壓變形用的第三平面橡膠墊。

優(yōu)選方案中，所述窗罩支撐殼體設有階臺，階臺包括位于中間位置的第二平面以及位于第二平面兩側對稱設置的第一平面，第二平面與第一平面平行，第二平面高于第一平面，第二平面和第一平面平面之間設有連接面，連接面向第一平面一側傾斜，階臺上設有安裝槽，安裝槽內設有O型橡膠密封圈。