3.5本章小结 34

第四章 耐压壳体的强度与稳定性分析 35

4.1受压壳体应力规范计算 35

4.2耐压壳体强度计算 35

4.2.1无开孔壳体强度分析 36

4.2.2开孔壳体强度分析 40

4.3耐压壳体稳定性计算 44

4.3.1耐压壳体临界失稳力计算 44

4.3.2开孔对壳体稳定性的影响 50

4.4本章小结 51

结论与展望 53

结论 53

展望 54

致谢 55

参考文献 57

第一章 绪论

1.1引言

海洋，地球上最特别的也是最重要的组成部分，人类对它的探索才刚刚起步。据估算，海洋总面积可达3.6亿平方公里，约占地球71%的表面积，平均水深约3795米，海洋的储水量约占地球总水量的97%。目前为止，人类只探索了其中的5%，还有95%的大洋我们未曾走近。在大洋的深处蕴藏着丰富的资源等待着我们去发现。其中，在深海人类就已经发现了多种多样的可开发资源，如：矿产资源、海水能源、海洋药物、油气资源以及深海鱼类等。世界各国纷纷投入对海洋资源的探索与开发，对于海洋资源的争夺愈加激烈，各国之间的地缘政治也变得复杂起来，形成了一种“蓝色圈地狂潮”。我国海域广阔，有着很长的海岸线，因此拥有十分丰富的海洋资源。在我国海疆内，目前发现了70万平方公里的油气资源沉积盆地，其中石油资源就有约240亿吨，此外还有14万亿立方米的天然气储量。在国际海域，我国还拥有多金属结核矿区大约7.5万平方公里，其中有5亿多吨的多金属结核储量。当前，中国经济不断走向全球，对海洋资源的依赖程度大幅提高。2012年，十八大提出了海洋强国战略，对于走向深蓝提出了依靠科技自主创新能力大力发展深海探索的战略。发展深海战略的核心在于深海探索科技，这也是当今世界新科技中的重要内容。

载人潜水器作为深海考察的主流载体，在调查深海资源、研究海洋生物、开发海底油气资源等诸多方面有着举足轻重的地位。它可以搭载科研人员近距离接触大洋深处，对探知深蓝有着重大的作用。它可以开展水下科考，水下实验作业，并且可以安装录影照相等观察设备。其具有一定的自航能力，并且可以安装机械操作臂、海底科考实验装置等模块。耐压壳体作为整个载人潜水器的“外衣”，它包裹着所有装置与人员，承受巨大的深水压力，为科研人员提供足够的工作空间，保证人员在深海中的安全。因此，本文基于CCS潜水器规范设计了一种具有较好强度和稳定性的耐压壳体，并且对开孔加强方式进行设计。

1.2课题研究的背景及意义

在各国争相开发深海科技的今天，我国在载人潜水器设计与制造方面和国外先进技术相比还存在不小的差距。目前，我国已拥有下潜深度达7062m的“蛟龙”号以及正在设计中的下潜深度4500m级“彩虹鱼”号深潜器，但是我国在载人潜水器设计方面还存在很多不足。

因此，本文在大深度载人潜水器的设计研究基础上，展开了载人潜水器耐压壳体的结构设计、强度校核与稳定性分析。载人潜水器耐压壳体是整个载人潜水器的重要组成部分，它为潜水器提供了工作空间与实验平台，保证在潜水器中工作人员和设备在水下的安全，为潜水器提供浮力。设计制造出性能良好、结构具有优异稳定性的耐压壳体是载人潜水器设计制造的首要步骤。