去流段是指船体在设计水线下，平行中体或最大横剖面以后的部分。其沿船长方向的长度称去流段长度。对棱形系数较大，航速较低的船舶，如兴波阻力不大，可将平行中体的位置向前移动，加长去流段，以防止边界层分离，增加旋涡阻力。去流段长度随弗劳德数和后体棱形系数而变化，通常不宜小于4.08 （Am为中剖面面积），以防产生涡流。1

某大型水下机器人运载舱体最大直径为Φ1.2m，除承受壳体内部各种设备载荷的重量外，主要承受200m外部水压的均布载荷。该运载舱体的去流段壳体线形为样条曲线，且其上开设了各种孔座，所以其受力情况相当复杂，采用传统的计算公式不易计算，只能采用有限元软件对其进行仿真计算。另外，在去流段艉部还有一个密封艉端盖，艉端盖上也开设了一些过缆密封孔，对艉端盖进行适当简化可以先采用传统的计算公式计算，然后再借助有限元软件进行校核。

去流段舱体由去流壳体、内部加强筋、各类孔座和艉端盖组成，如图1、图2所示。运载舱体被视作一个密闭的空间，承受最大200m水深压力，其计算载荷=2.4MPa。根据以往的工程经验，初步取壳体壁厚δ=13mm，艉端盖壁厚t=13mm，通过下面的理论计算和仿真分析来确定其壁厚。

球形艉端盖厚度计算

形艉端盖选用5A06铝合金材料，该材料的屈服强度 =170MPa，弹性模数 E=7×104MPa。球形艉端盖壳体中面半径R=1193.5mm，球形艉端盖的厚度t根据下式计算：

将相关参数代入式(1)计算得t≥8.4mm，根据设计、加工及方案阶段试验情况取t=13mm。

球形艉端盖稳定性校核

壳体承受均匀外压时，可以保持其球形受到均匀压缩，如果压力超过某一极限值，受压壳体的球形平衡状态将变得不稳定，从而导致球壳失稳（压坏）。对于球形艉端盖壳体，在球壳满足材料均匀、各向同性、有完善几何球形、无初始应力及应力应变关系为线性的条件下，根据卡门—钱学森公式推导出球壳失稳破坏压力为：

将相关参数代入式(2)计算可得艉端盖的失稳破坏压力为：=3.52MPa。

由上述结果可看出，计算载荷小于艉端盖失稳破坏压力，因此艉端盖在工作压力条件下不会出现失稳现象，设计满足作业要求。

艉端盖有限元分析

用ANSYS软件对去流段艉端盖进行仿真分析计算，结果如图3 、图4所示。

由图3可以看出，除个别应力集中点外（该集中应力在实际结构中会重新分布），艉端盖应力均小于材料的屈服极限，强度满足要求。

去流段壳体有限元分析

采用ANSYS有限元软件对去流段密封壳体进行仿真分析计算，结果如图5、图6所示。

由图5可以看出，除个别应力集中点外（该集中应力在实际结构中会重新分布），壳体的整体安全系数大于3，满足耐压壳体强度设计要求。从图6可以看出，壳体整体失稳安全系数Load Multipiler=6.6658>3，满足耐压壳体稳定性设计要求。

去流段舱体外形为样条曲线，线形复杂，采用传统的公式不易计算其强度和刚度；艉端盖为常规的外形，可以采用经典公式进行设计计算。本论文在利用经典公式设计计算的基础上，同时借助有限元软件对去流段舱体进行计算校核。仿真计算结果与经典计算结果具有一致性，具有一定的工程实际意义。2

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