專利名稱：用于海底船只的具有浮體的框架以及用于建造框架的方法
技術領域：
描述了一種用于遠程操作的運載工具(水下機器人)的船體的裝置，其中，由可固化材料制備的多個框架元件形成框架，這些框架元件包含由浮力材料形成的構架。本發(fā)明還涉及一種形成船體的方法。
背景技術：
如果要建造將在數(shù)千米的很大水深中操作的遠程操作運載工具(R0V)，那就是說，其結構強度足以承受運載工具可能暴露于其中的高水壓是至關重要的。同時，運載工具必須顯示出足夠的浮力，并且框架(船體)必須能夠容納運載工具所要配備的設備。公知的是，在運載工具的框架上(例如在框架的頂部上)，以一個或多個塊體(塊體由合適的浮力材料形成)的形式來提供所需的浮力。同樣公知的是，例如通過至少部分地由·閉合管形成的框架，在框架中采用充氣室。充氣室的缺點是它們難以承受ROV如今所暴露的水深的極高壓力。因此，已經(jīng)嘗試利用能夠表現(xiàn)出足夠抗壓強度的浮力裝置來填充框架管。公知的是，利用在凝固之后顯示出合適的比重和足夠的抗壓強度的液體材料來填充框架管。這種材料的示例是輕質混凝土和膨脹塑料。多數(shù)條件下已證明，這類材料并不具有所需性能。此外，閉合的容積將導致膨脹、固化等等不會與材料能夠通氣而且水分、溶劑等等能夠被排出時相同的方式下進行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于補救或減少現(xiàn)有技術的其中至少一個缺陷，或者至少對現(xiàn)有技術提供一種有用的替代方案。上述目的是通過以下說明書中以及隨附權利要求書中詳細說明的特征而實現(xiàn)的。本發(fā)明提供一種用于遠程操作運載工具的框架，其形成為桁架件(trusswork)、船體或者相似部件，并且基本由圓柱狀或塊狀元件組成，這些圓柱狀或塊狀元件由核心材料形成，該核心材料具有足以提供規(guī)定的運載工具浮力的比重并具有足以承受特定水頭壓力(water head pressure)的抗壓強度。該框架通常尺寸可設計成對應于至少3000m的水頭壓力，但是如果框架要暴露于不同的最大壓力，顯然可選擇具有其他性能的核心材料。優(yōu)選地，核心材料由聚合泡沫形成，該聚合泡沫例如為具有由玻璃微球形成的閉合孔的環(huán)氧基樹脂基體(epoxy matrix)。核心材料的比重優(yōu)選處于60kg/m3-710kg/m3的范圍內(nèi)，更有益地處于350kg/m3-600kg/m3的范圍內(nèi)，且甚至更加有益地處于450kg/m3-550kg/m3的范圍內(nèi)，并且材料的抗壓強度優(yōu)選處于20MPa-80MPa的范圍內(nèi)，更有益地為35MPa_45MPa。圓柱狀或塊狀元件覆蓋有外殼；該外殼優(yōu)選地由強化塑料合成物(reinforced plasticcomposition)形成,其典型地為多層的、流體密封的纖維玻璃強化塑料。所述框架是通過將由核心材料制成的元件放到一起，構成與框架的通常形狀對應的形狀而形成的，這些元件例如為支撐元件、斜向支桿以及撐桿。核心材料元件例如通過粘合而被結合到一起。在需要強化的部分，例如在橫截面減小的部位或者負載需要被錨固的部位,可整合有某種材料制成的強化元件,該材料例如為碳纖維強化材料、鋼鐵等等。隨后，由核心材料元件構成的完整的框架狀的本體由殼體來覆蓋(殼體由可固化材料形成),并且以纖維玻璃強化塑料或等價材料的領域內(nèi)技術人員所公知的方式，典型地被流體(固化塑料合成物)所涂覆，被利用強化織物層來強化。在閉合殼體的建造過程中，形成為在完成的框架上安裝構件所必須的安裝部，例如凸耳、板等等。在第一方案中，本發(fā)明更具體地涉及一種用于遠程操作運載工具的框架，其中，多個框架元件構成由浮力材料形成的構架，其特征在于，框架元件由設置在構架的表面上的可固化材料構成，由此形成圍繞該構架的密封的、剛性的殼體。該構架可由聚合泡沫的塊體材料形成的多個核心元件構成。更具體地，上述塊體材料可以是一種環(huán)氧基樹脂基體，其具有由玻璃微球形成的閉合孔。這是易于成形并且顯示出合適的材料性能的一組材料。
核心材料的比重可處于60kg/m3-710kg/m3的范圍內(nèi)，更有益地處于350kg/m3-600kg/m3的范圍內(nèi)，且更加有益地處于450kg/m3-550kg/m3的范圍內(nèi)。材料的抗壓強度處于20MPa-80MPa的范圍內(nèi)，更有益地為35MPa_45MPa。因此，核心材料借助適度厚度的殼體將能夠承受巨大的海洋深度處的普遍的水壓。該構架可由多個核心元件構成，這些核心元件借助多種方式結合在一起，這些方式取自由粘合劑以及桿狀和板狀的連接元件構成的組。因此為構架的合理和快速的建造提供了可能性。該構架可包括一個或多個強化元件，這些強化元件由不同于核心材料的材料形成。因此船體可借助收縮等等來形成，從而最適宜地適應要被裝配到船體內(nèi)的那些構件。可固化材料可以是強化塑料合成物。更具體地，上述強化固化塑料合成物可包括多層的纖維玻璃織物。這類材料為強化元件的過渡提供了良好的可能性，并節(jié)省重量且?guī)缀醪恍枰S護。在第二方案中，本發(fā)明更具體地涉及一種建造用于遠程操作運載工具的框架的方法，其中，多個框架元件形成由浮力材料構成的構架，其特征在于，所述方法包括以下步驟形成多個浮力材料的核心元件；通過將核心元件結合到一起來形成構架；將可固化材料涂覆到該構架的表面；以及形成整合到該可固化材料內(nèi)的用于運載工具構件的多個安裝部。該方法可選擇性地包括通過將各核心元件結合到一起來形成一個或多個框架段，并且將可固化材料涂覆到該構架的表面的至少一部分；將這些框架段與剩余的核心元件結合到一起；將可固化材料涂覆到這些核心元件的未被覆蓋的表面；以及借助可固化材料，在這些框架段與相鄰的框架元件之間形成元件連接部。因此能夠預先制造該框架的多個部分，能夠使用夾具，并且能夠臨時地儲存這些框架段，由此減少對儲存容積的需求。該構架可由聚合泡沫的塊體材料形成的多個核心元件構成。更具體地,該塊體材料可以是具有由玻璃微球形成的閉合孔的環(huán)氧基樹脂基體。核心材料的比重可處于60kg/m3-710kg/m3的范圍內(nèi)，更有益地處于350kg/m3-600kg/m3的范圍內(nèi)，并且甚至更加有益地處于450kg/m3-550kg/m3的范圍內(nèi)。材料的抗壓強度處于20MPa-80MPa的范圍內(nèi)，更有益地為35MPa_45MPa。該構架可由多個核心元件構成，這些核心元件借助多種方式結合在一起，這些方式取自由粘合劑以及桿狀和板狀的連接元件構成的組。該構架可由一個或多個強化元件來強化，這些強化元件由不同于被整合到該構架內(nèi)的核心材料的材料形成。該可固化材料可以是強化塑料合成物，其包括多層交叉的纖維玻璃織物。



以下，將描述優(yōu)選實施例的示例，其將在附圖中示出，其中圖I示出了形成為桁架件用于框架的裝配的構架的立體圖；圖2以更大的尺度示出了裝配的構架的剖視圖；圖3以與圖I相同的尺度示出了完整的框架，其中該構架被強化的塑料合成物覆蓋；以及圖4以更大的尺度示出了框架元件的一部分的剖視圖。
具體實施例方式在圖3中，附圖標記“I”表示框架，其包括多個框架元件12和構件安裝部13，該框架設置為提供必需的浮力容積、承載容量、剛性、用于固定的附接表面等等，該框架承載和容納遠程操作運載工具(R0V，其自身是公知的)中所包含的多個構件(未示出)。然后參考圖1，其中示出了構架11，構架11由多個核心元件111構成，這些核心元件基本根據(jù)框架I的形狀成形。核心元件111由具有規(guī)定的比重和抗壓強度的填隙塊體材料形成，例如由法國La Seyne-Sur-Mer的BMTI公司提供的SF300*材料形成。該材料是在為ROV設計的最大水深的基礎上選擇的。上述這種示例性材料具有處于450kg/m3-550kg/m3的范圍內(nèi)的比重，并且材料的抗壓強度處于35MPa-45MPa的范圍內(nèi)。在接合之前，核心元件111已根據(jù)框架I的形狀被機械加工，以使得核心元件111以鎖定的方式相互接合。核心元件111優(yōu)選借助合適的粘合劑16，也可輔助性地使用例如桿狀或板狀的連接元件17 (這些連接元件17被錨固到核心元件111上或嵌入核心元件111中)，而被固定至彼此。當需要時，例如在由于框架I上的構件(未示出)的附接而需要減少橫截面的位置裝配有強化元件112，這些強化元件被錨固到構架11和/或被錨固到圍繞構架11的一部分的框架元件12?？蚣茉?2由殼體12a形成，殼體12a圍繞構架11形成，見圖4 ;由合適的材料122強化的塑料合成物121被涂覆到構架11的表面，合適的材料122例如為一種或多種纖維玻璃織物。在不同框架元件12之間的過渡處，以本身公知的方式、在所述框架元件12上足夠遠地涂覆有元件連接部14，這些元件連接部14是由與上述材料121、122的類型相同的材料121、122形成的?？蚣茉?2和元件連接部14均圍繞構架11被緊密地裝配?？蚣茉?2和元件連接部14 一起構成框架I的支承結構，而構架11基本填充框架I的所有孔洞，以對所有框架元件12提供抗壓的強力支撐。
框架元件12的多個部分可由預成形的殼體(未示出)來構成，這些殼體與要被覆蓋的核心元件11互補。多個殼體可借助所述強化塑料合成物121、122結合到一起，并且多個殼體可與被直接涂覆到核心元件111的表面的強化塑料合成物121、122結合。構件安裝部13通過合適的附接零件被整合在框架中；這些附接零件例如由金屬形成，被錨固在強化塑料合成物121、122中并且部分地為塑料合成物121、122所圍繞，還可延伸到相鄰的核心元件111內(nèi)以實現(xiàn)所期望的穩(wěn)定性。完成的框架I構成圍繞構架11被緊密地裝配的殼體；構架11又為框架I的所有部分提供了充足的支撐，并且防止框架I當暴露于巨大的水壓下時塌陷。同時，為安裝ROV構件提供了空間，傳統(tǒng)上ROV構件中過去放置有浮體，而現(xiàn)在浮體由框架I自身構成。處于本發(fā)明的范圍內(nèi)的是，首先通過將各個核心元件111結合到一起來形成一個 或多個框架段la、lb，并且至少以塑料合成物121、122來覆蓋這些框架段，以便隨后將一個或多個框架段la、Ib結合到剩余的核心元件111上，并且隨后與之前被覆蓋的框架段la、Ib充分重疊地將塑料合成物121、122涂覆到構架11的未被覆蓋的部分。
權利要求
1.一種用于遠程操作運載工具的框架(1)，其中，多個框架元件(12)提供由浮力材料 形成的構架(11)，其特征在于，所述框架元件(12)由設置在所述構架(11)的表面上的可固化材料(121)設置，由此形成圍繞該構架(11)的剛性的殼體(12a)。
2.根據(jù)權利要求I所述的框架，其特征在于，所述構架(11)由聚合泡沫的塊體材料形成的多個核心元件(111)構成。
3.根據(jù)權利要求I所述的框架，其特征在于，所述構架(11)由環(huán)氧基樹脂基體的塊體材料形成的、具有由玻璃微球形成的閉合孔的多個核心元件(111)提供。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的框架，其特征在于，核心材料的比重處于60kg/m3-710kg/m3的范圍內(nèi)，更有益地處于350kg/m3-600kg/m3的范圍內(nèi)，甚至更加有益地處于450kg/m3-550kg/m3的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權利要求2或3所述的框架，其特征在于，核心材料的抗壓強度處于20MPa-80MPa的范圍內(nèi)，更有益地為35MPa_45MPa。
6.根據(jù)權利要求I所述的框架，其特征在于，所述殼體(12a)是流體密封的。
7.根據(jù)權利要求I所述的框架，其特征在于，所述構架(11)由多個核心元件(111)構成，所述核心元件(111)借助多種方式結合在一起，所述多種方式取自由粘合劑(16)以及桿狀和/或板狀的連接元件(17)構成的組。
8.根據(jù)權利要求I所述的框架，其特征在于，所述構架(11)包括一個或多個強化元件(112)，所述一個或多個強化元件(112)由不同于核心材料的材料形成。
9.根據(jù)權利要求I所述的框架，其特征在于，所述可固化材料是強化的塑料合成物(121、122)。
10.根據(jù)權利要求9所述的框架，其特征在于，所述強化的固化塑料合成物(121、122)包括多層的纖維玻璃織物。
11.一種建造用于遠程操作運載工具的框架(I)的方法，其中，多個框架元件(12)提供由浮力材料形成的構架(11 )，其特征在于，所述方法包括以下步驟 形成多個浮力材料的核心元件(111); 通過將核心元件(111)結合到一起來形成所述構架(11)； 將可固化材料(121)涂覆到所述構架(11)的表面；以及 形成整合到所述可固化材料(121)內(nèi)的用于運載工具構件的多個安裝部(13)。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 通過將各所述核心元件(111)結合到一起來形成一個或多個框架段(la、lb)，并且將所述可固化材料(121)涂覆到所述構架(11)的表面的至少一部分； 將所述多個框架段(la、lb)與剩余的核心元件(111)結合到一起； 將所述可固化材料(121)涂覆到所述核心元件(111)的未被覆蓋的表面；以及 借助所述可固化材料(121)，在所述多個框架段(la、lb)與相鄰的框架元件(12)之間形成元件連接部(14)。
13.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，所述構架(11)由聚合泡沫的塊體材料 形成的多個核心元件(111)構成。
14.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述構架(11)由環(huán)氧基樹脂基體的塊體材料形成的、具有由玻璃微球形成的閉合孔的多個核心元件(111)構成。
15.根據(jù)權利要求13或14所述的方法，其特征在于，核心材料的比重處于60kg/m3-710kg/m3的范圍內(nèi)，更有益地處于350kg/m3_600kg/m3的范圍內(nèi)，甚至更加有益地處于450kg/m3-550kg/m3 的范圍內(nèi)。
16.根據(jù)權利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述核心材料的抗壓強度處于20MPa-80MPa的范圍內(nèi)，更有益地為35MPa_45MPa。
17.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，所述構架(11)由多個核心元件(111)提供，這些核心元件(111)借助多種方式結合在一起，所述多種方式取自由粘合劑(16)以及桿狀和/或板狀的連接元件(17)構成的組。
18.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，所述構架(11)由一個或多個強化元件(112)來強化，所述一個或多個強化元件(112)由不同于被整合到所述構架(11)內(nèi)的核心材料的材料形成。
19.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，所述可固化材料(121)是強化塑料合成物，其包括多層交叉的纖維玻璃織物(122)。
全文摘要
一種用于遠程操作運載工具的框架(1)，其中，多個框架元件(12)提供由浮力材料形成的構架(11)，且其中，框架元件(12)由設置在構架(11)的表面上的可固化材料(121)設置，由此形成圍繞構架(11)的剛性的殼體。還描述了一種建造用于遠程操作運載工具的框架(1)的方法，其中，多個框架元件(12)提供由浮力材料形成的構架(11)，該方法包括以下步驟形成多個浮力材料的核心元件(111)；通過將核心元件(111)結合在一起來形成構架(11)；將可固化材料(121)涂覆到構架(11)的表面；以及形成整合到可固化材料(121)內(nèi)的用于運載工具構件的多個安裝部(13)。
文檔編號B63B3/13GK102905966SQ201180022562
公開日2013年1月30日 申請日期2011年5月5日 優(yōu)先權日2010年5月5日
發(fā)明者托·居納爾·阿爾貝斯塔德, 阿尼·英厄馬爾·利夫, 艾德賓德·米勒 申請人:Ikm海底有限公司