有机玻璃探测器的赤道柔性支撑结构

技术领域

本发明属于机械设备领域，涉及一种探测器结构，尤其涉及一种有机玻璃 探测器的支撑结构。

背景技术

现有中微子探测器大多选用有机玻璃作为中微子探测器主体结构的材料， 使探测器本身对光的吸收和干扰降到最小，以此提高中微子探测的精度。加拿 大SNO中微子探测器采用绳索悬挂支撑结构，由固定于赤道处的数根合成纤维 绳将有机玻璃球体悬挂在空中。这种支撑方式对绳索的要求很高，且悬挂部位 的受力不均匀，应力集中现象明显，仅适用于球体直径较小的探测器。而石油 化工行业中大量使用的大型球形储罐，普遍采用支柱式支撑结构。研究表明， 该支撑方式也会在赤道支撑部位产生明显的应力集中现象，如在有机玻璃探测 器上使用，不仅应力分布较复杂，制作困难，而且遮光率高，可在一定程度上 降低中微子探测的精度。为提高中微子探测的技术水平、精准度和规模，有必 要提出一种结构简单，运行安全可靠的探测器结构。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种有机玻璃探测器的赤道柔 性支撑结构。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种有机玻璃探测器的赤道 柔性支撑结构，用于支撑有机玻璃探测器的有机玻璃球体；有机玻璃球体具有 赤道凸台，所述赤道柔性支撑结构包括：支撑拉杆、环形槽钢、筋板、下橡胶 垫圈、侧橡胶垫圈、上橡胶垫圈；其中，所述环形槽钢包括若干段弧形槽钢， 所述弧形槽钢两端均焊接钢板，相邻弧形槽钢的钢板之间通过螺栓、螺母连接； 在钢板与弧形槽钢连接处焊接筋板，环形槽钢的槽形口与有机玻璃球体上的赤 道凸台相嵌；在赤道凸台与环形槽钢的上下配合面上分别置有上橡胶垫圈和下 橡胶垫圈，侧配合面上置有侧橡胶垫圈；环形槽钢上均匀连接多根支撑拉杆， 支撑拉杆的另一端均固定在外围墙体上，支撑拉杆与水平面的夹角均为锐角且 相等。

进一步地，还包括加强板，所述加强板固定在有机玻璃球体内。

进一步地，所述加强板的材质为有机玻璃。

进一步地，所述有机玻璃球体的直径约为5米到50米。

本发明具有以下有益效果是：

1、整体结构通过有机玻璃球体的赤道凸台提供支撑力，实现受力的均匀分布， 避免了局部应力集中的现象。

2、环形槽钢与赤道凸台间放置橡胶垫圈，橡胶垫圈具有一定的弹性，故实现柔 性支撑，可吸收地震能量，提高结构的稳定性和安全性。

3、弧形槽钢两端的钢板上开有长圆形螺栓孔，可以产生一定的径向位移，从而 减缓温度、载荷变化下支撑结构以及有机玻璃球体的应力。

4、钢板与弧形槽钢连接处设置筋板，提高结构强度和刚度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明局部剖视图；

图3为钢板与筋板的连接示意图；

图4是图3的俯视图；

图中，有机玻璃球体1、支撑拉杆2、螺栓3、螺母4、钢板5、环形槽钢6、 进液管7、筋板8、下橡胶垫圈9、侧橡胶垫圈10、赤道凸台11、上橡胶垫圈 12、加强板13、长圆孔14。

具体实施方式

以下参照附图，对本发明作进一步说明。

参照图1-图4，本发明的有机玻璃探测器的赤道柔性支撑结构，用于支撑有 机玻璃探测器的有机玻璃球体1；有机玻璃球体1具有赤道凸台11，所述赤道 柔性支撑结构包括：支撑拉杆2、环形槽钢6、筋板8、下橡胶垫圈9、侧橡胶 垫圈10、上橡胶垫圈12。

环形槽钢6包括若干段弧形槽钢，所述弧形槽钢两端均焊接钢板5，相邻 弧形槽钢的钢板5之间通过螺栓3、螺母4连接；在钢板5与弧形槽钢连接处焊 接筋板8，以提高环形槽钢6的强度和刚度。环形槽钢6的槽形口与有机玻璃球 体1上的赤道凸台11相嵌；在赤道凸台11与环形槽钢6的上下配合面上分别 置有上橡胶垫圈12和下橡胶垫圈9，侧配合面上置有侧橡胶垫圈10，起到柔性 支撑的作用；环形槽钢6上均匀连接多根支撑拉杆2，支撑拉杆2的另一端均固 定在外围墙体（图中未示出）上，支撑拉杆2与水平面的夹角均为锐角且相等。

有机玻璃球体1的顶部连接进液管7。有机玻璃球体1中空，其内可固定加 强板13，以提高有机玻璃球体1的结构强度。加强板13材质为有机玻璃。有机 玻璃球体1的直径为约5米到50米。

如图3、图4所示，在钢板5对应的位置上开有两个相同尺寸、用于固定螺 栓的长圆孔14，螺栓3依次穿过钢板5上的长圆孔14，并拧紧螺母4，从而实 现弧形槽钢的连接。

本发明的工作过程如下：整体结构通过有机玻璃球体1的赤道凸台11提供 支撑力，实现受力的均匀分布，避免了局部应力集中的现象。空载时，仅考虑 有机玻璃球体1重力作用，下侧橡胶垫圈9受压。压力通过下侧橡胶垫圈9、环 形槽钢6以及支撑拉杆2传递，作用在外围墙体上，支撑拉杆2受压力作用。 工作时，有机玻璃球体1浸入水中，将液体闪烁体通过进液管7注入到有机玻 璃球体1内，灌装完毕后，球体内部为液体闪烁体，外部为液体水，内外压差 作用下，有机玻璃球体1受向上的浮力作用，上侧橡胶垫圈12受压。橡胶垫圈 具有一定的弹性，可缓冲吸收地震能量，提高结构的安全性和可靠性。浮力通 过上侧橡胶垫圈12、环形槽钢6以及支撑拉杆2传递，作用在墙体上，此时支 撑拉杆2受拉力所用。弧形槽钢两端焊接的钢板5上开有长圆形螺栓孔14，可 以产生一定的径向位移，从而减缓温度、载荷变化下支撑结构以及有机玻璃球 体1的应力。钢板5与环形槽钢6连接处置有筋板8，提高结构强度和刚度。