1 耐压壳的形状

载人潜水器耐压壳主要采用球形、椭球形、圆柱形或结合了几种基本形状的组合形，如：多球形，球柱组合形，锥柱组合形等[12]。表1-2列出了部分载人潜器的耐压壳形状。

其中，球形耐压壳有最小的浮力系数（即质量与排水量之比），体积小，稳定性最好。因此被广泛应用与大深度载人潜水器中。但球形耐压壳也有相当多的缺点。如：不利于人员和设备的布置、空间利用率低、水动力性能差、制造成本高等。84112

与之相对的是加筋圆柱耐压壳。虽然它的浮力系数较大，同时需要在圆柱壳内部设置肋骨以加大结构的稳定性，但是加筋圆柱耐压壳具有水动力性能优良，内部布置方便，建造成本较低等有点。因此它常被应用在潜深小于800m的载人潜器中。

椭球形耐压壳具有较小的浮力系数和水动力性能，同时也能充分利用舱室内部空间。但是椭球形耐压壳的制造难度较大，对结构性能分析的难度也很大。所以暂时没有得到广泛应用。

与基本形状的耐压壳体相比，组合形壳体通常具有更好的性能[13]。多球交接耐压壳属于组合形壳体，由一系列球壳交接而成，它结合了球壳和圆柱壳的优点：既有良好的浮力系数，又有良好的水动力性能。内部空间利用率也很高。由于具有较多的优点，组合形耐压壳得到了越来越多的关注。论文网

表1-2 载人潜器耐压壳形状[14]

潜器名称 作业深度（m） 耐压壳形状

“黑潮II”号 200 圆柱形

PC-14 360 锥柱组合形

SP-350 400 椭球形

“海狸”号 600 球柱组合形

“深海漫游者”号 1000 球形

DSRV-2 1500 多球组合形

“阿尔文”号 4500 球形

“阿鲁明纳”号 4500 圆柱形

“鹦鹉螺”号 6000 球形

“和平I、II”号 6000 球形

“深海6500”号 6500 球形

“蛟龙”号 7000 球形

“的里雅斯特”号 11000 球形

2 耐压壳的材料

耐压壳对材料的要求很高。首先，结构的强度和稳定性必须得到保证。其次，材料的比强度和比刚度要大一些，这样才能在满足强度和稳定性要求的前提下尽可能地降低载人潜器本身的重量。耐压壳材料选择时还需要考虑下列因素：材料的耐腐蚀性、低周疲劳、蠕变、延展性、断裂韧性、焊接性、可成型性、再制造性[15]。另外，材料的成本也是影响载人潜器耐压壳材料选用的重要因素。

目前，载人潜器耐压壳使用的材料有：高强度船用钢、玻璃、丙烯酸树脂、玻璃钢、铝合金、钛合金等。其中，钢材因为其低廉的价格和成熟的加工工艺，被广泛地应用在载人深潜器耐压壳的建造中。但是，随着下潜深度的上升，所需钢制耐压壳的质量将迅速提升。因此，下潜深度超过3000m的载人潜器多采用重量更轻、强度更高的钛合金材料。钛合金的使用由于它造价高昂、加工工艺复杂、焊接难度大等原因受到了限制。但是随着制造和加工工艺的发展，钛合金相对其它耐压壳材料的优势将更加明显。我国正在研制的4500米载人潜水器的耐压壳使用的就是我国自主研制的Ti80钛合金材料。