一个电池筒端盖面积不大。
在九十六兆帕压力下,它承受的总推力却超过九十吨。
正常情况下,推力由端盖圆角与筒体共同承担。
四十七只圆筒的裂纹恰好位于这条受力路径上。
箍环能压紧外壁,却挡不住端盖沿轴向向内移动。
周野设计了一对锥形外套。
前环套住端盖外缘,后环固定在筒体安全区域。两者通过六根细长拉杆连接。
海水压力作用在端盖上时,一部分轴向推力经前环、拉杆和后环绕过裂纹,传到筒体中段。
它像在受伤关节外加了一副骨架。
外骨架不能挡住端盖上的电连接器和安全泄压口。
前环绕过四个接口形成开口结构,第一版模型却把应力转移到了健康区域。
周野沿开口增加渐变厚度,让载荷像河流分叉一样绕过接口,再平缓汇入三根拉杆。
第一版外骨架很结实。
压力舱升到一百一十兆帕,裂纹也没有扩展。
重量却增加四百八十克。
四十七只就是二十多公斤。
万米潜航器对浮力极其敏感。增加一公斤耐压结构,就要增加相应浮力材料,体积和阻力随之上升。
韩启明给出的允许增重只有每筒一百八十克。
额外增加二十公斤,会让重心、浮心和姿态控制全部重做。
所以“能扛住”只是第一道要求,“轻到不改变整艇”才是第二道。
一克多余质量,都要由另一处浮力补回来。
“九十吨力,一百八十克结构。”陈大川看着数字,“这要求是不是有点不讲道理?”
梁师傅说道:“海水讲压力,不讲道理。做不到,它也不会给你打折。”
周野没有让六根拉杆都承受相同载荷。
端盖裂纹只占圆周一部分,完整区域仍能传递大多数推力。外骨架只需要在裂纹一侧补回缺失刚度,不必绕整圈平均加固。
他把六根拉杆改成三根。
裂纹正对面的一根最细,只负责保持姿态;裂纹两端的两根承担主要载荷。
锥形环也不再是完整厚环,而是沿低应力区域开出网格孔。
有限元计算减重到一百六十五克。
减重后的网格孔还承担散热作用。
完整厚环会包住端盖,阻碍电池热量流向冷却液。开孔让冷却液继续接触筒体,同时将三根拉杆附近流速控制在不会产生振动的范围。
样件压力测试却在九十二兆帕出现异常声响。
裂纹没有增长。
最粗的一根拉杆与锥环连接处发生轻微滑移。
螺纹连接在循环载荷下松动了两微米。
两微米不会立刻失效,却会让受力重新回到裂纹上。
螺母加防松胶不适合深海。
他们在振动台上复现潜航器机械臂工作时的低频摇摆。
那两微米滑移每十万次会再增加一点,随后突然停住。看似趋于稳定,却代表接触面已发生微动磨损。磨屑进入钛合金缝隙后,还可能诱发新的腐蚀。
加保险丝又需要钻孔,削弱细拉杆。
周野取消螺纹。
拉杆两端加工成膨大的冷镦头,像自行车辐条,但没有可旋转螺母。锥环加热膨胀后套入,冷却时同时给三根拉杆施加预拉力。
结构中没有会自己松开的界面。
预拉力通过冷却温差建立。
锥环冷却得太快,三根拉杆受力不均;太慢,又会把热量传到电池密封面。团队用三路冷气依次扫过,让主承载拉杆先拉紧,姿态杆最后就位。
装配后的三根预紧力差异小于百分之二。
第二版完成三百次全压力循环。
裂纹尖端应变始终低于未修复样品的百分之十二。
重量一百七十一克。
四十七只内圆角裂纹全部完成外骨架加固。
此时三千六百四十八只可用圆筒已全部处理完毕。
研究所用五十二只新制备替代件补齐报废数量。
三千七百个电池筒重新装入潜航器。
整艇压力测试开始。
大型压力舱缓慢升压。
三十兆帕。
六十兆帕。
九十六兆帕。
所有圆筒氦泄漏正常。
保压到第六小时,舱内却传来一声沉闷爆响。
监控屏上,三千七百个电池筒中有一只瞬间失去信号。
紧接着,相邻六只筒的应变同时跳升。
压力舱里的高速相机只拍到一道白色冲击云。
从信号消失到邻筒受力,不到两毫秒。任何电子保护都来不及动作,能救相邻设备的只能是事先布置好的机械隔离。
修复结构没有失效。
爆掉的是一只被判定为完全安全的原装筒。
而它的塌陷冲击,正在通过安装框架传向整个电池舱。