CN106080956B - 一种用于潜水器的复合材料耐压壳 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于潜水器的复合材料耐压壳，属于潜水器的耐压壳领域。其包括设置在壳体上的用于进出潜水器的开口部，开口部包括复合材料表层、夹心层、预制件、钢质预制件、水密橡胶以及埋头螺栓，开口部最外层为复合材料表层，夹心层被所述复合材料表层包裹，预制件设置在复合材料表层与夹心层之间，用于开口部的结构增强，水密橡胶粘贴在开口部的复合材料表层上，其用于开口部的水密作用，钢质预制件贴合安装在水密橡胶上，并采用埋头螺栓将所述钢质预制件、水密橡胶以及所述复合材料表层固定，钢质预制件用于起到机构增强的作用。本发明复合材料耐压壳开口部具有较好的结构稳定性和水密性。

Description

一种用于潜水器的复合材料耐压壳

技术领域

本发明属于大尺寸潜水器的耐压壳领域，更具体地，涉及一种开口处设计巧妙、稳定牢固、水密性好的大尺寸潜水器的耐压壳。

背景技术

复合材料具有高比强度和高比刚度的力学性能，作为大尺寸结构材料具有优良的性能。然而大尺寸复合材料结构件需要有较大的厚度来保持结构的稳定性。夹芯复合材料很好的解决了这个问题。

夹芯复合材料是近20年来在船舶和飞机制造行业广泛采用的一种复合材料结构形式，其一般由较强较薄的表层和较厚的芯材构成。夹芯复合材料结构较同强度的复合材料单层板结构具有更高的抗弯刚度，从而能大大提高抗压稳定性；而与等刚度的钢质壳结构相比，夹芯复合材料结构具有更低的面密度，且能实现结构承载与功能的一体化。

复合材料夹芯结构非常适合用于制造大尺寸潜水器的耐压壳，其壳体可设计为夹芯结构或者多层复合结构的形式，夹芯复合材料结构的芯材可为约束阻尼层，采用高阻尼芯材的复合材料壳体结构可对振源能量进行有效吸收，从而具有较好的减振效果，大幅降低水下的辐射噪声。同时新型复合材料的耐腐蚀性可以彻底解决钢质艇体的腐蚀问题，从而增大潜水器的维修间隔周期，减少维修时间，提高潜水器的寿命和使用率。

对于大尺寸潜水器耐压壳，其存在一定大小口径的开口，该开口作为乘员出入口或者用于安装仪器。对于大尺寸夹芯复合材料潜水器耐压壳的开口需要进行结构设计，使其在一定的静水压力下能够保持结构强度、同时具有稳定性和较好的水密性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于潜水器的复合材料耐压壳，其目的在于，通过对开口部进行结构设计，使得潜水器的复合材料耐压壳开口部具有较好的结构稳定性和水密性。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于潜水器的复合材料耐压壳，其包括设置在壳体上的用于进出潜水器的开口部，所述开口部包括复合材料表层、夹心层、预制件、钢质预制件、水密橡胶以及埋头螺栓，其中，所述开口部最外层为复合材料表层，所述夹心层被所述复合材料表层包裹，所述预制件设置在复合材料表层与夹心层之间，用于开口部的结构增强，所述水密橡胶粘贴在开口部的的复合材料表层上，其用于开口部的水密作用，所述钢质预制件贴合安装在所述水密橡胶上，并采用埋头螺栓将所述钢质预制件、所述水密橡胶以及所述复合材料表层固定，所述钢质预制件用于起到机构增强的作用。

以上发明构思中，预制件用于支撑复合材料表层的上表层和下表层，其横截面可以是呈“U”型的，也可以是其它形状。

进一步的，所述预制件、所述复合材料表层均为纤维增强复合材料。这样的设计，有助于预制件、复合材料表层间牢固连接以及加工成型。

进一步的，所述开口部的开口壁面包括平面壁和坡口壁，所述钢质预制件同时贴合在所述平面壁和所述坡口壁上。

进一步的，在所述平面壁和所述坡口壁上均设置有埋头螺栓，以将所述钢质预制件、所述水密橡胶以及所述复合材料表层牢固连接。

进一步的，所述钢质预制件为整体铸造成型，整体铸造成型的结构强度更好。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案能够取得下列有益效果：

在复合材料耐压壳的开口部里面设置有预制件，在开口壁面上设置了水密橡胶以及钢质预制件，同时在里面和外面设置不同的预制件，能显著增强复合材料耐压壳开口处的结构强度，同时在开口壁面处设置了水密橡胶，能防止开口壁面漏水，使其具有良好的水密性。本方面耐压壳充分利用了复合材料的高强度、高刚度性能和良好的可设计性，通过局部加强保证了开口结构能在一定的静水压力下保持形状且保证了水密性。

附图说明

图1是本发明实施例中耐压壳开口处结构示意图，其为耐压壳开口的一侧；

图2是本发明实施例中耐压壳开口处结构示意图，其为耐压壳开口的另一侧。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-夹心层 2-复合材料表层 3-水密橡胶

4-预制件 5-埋头螺栓 6-钢质预制件

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本发明实施例中耐压壳开口处结构示意图，其为耐压壳开口的一侧，图2是本发明实施例中耐压壳开口处结构示意图，其为耐压壳开口的另一侧，由图可知，其为复合材料耐压壳开口部截面图的两个侧面。耐压壳的开口用于工作人员或者设备进出潜水器。

其中，所述开口部包括复合材料表层2、夹心层1、预制件4、钢质预制件6、水密橡胶3以及埋头螺栓5。所述开口部成圆台形，其包括平面壁和坡口壁。开口部最外层为复合材料表层2，所述夹心层1被所述复合材料表层2包裹。所述预制件4设置在复合材料表层2与夹心层1之间，用于开口部的结构增强。

预制件4用于支撑复合材料表层的上表层和下表层，其横截面可以是呈“U”型的，也可以是其它形状。所述水密橡胶3粘贴在开口部的的复合材料表层上，其用于开口部的水密作用，水密橡胶3的形状根据开口部的形状灵活设计，本发明的实施例中，开口部成圆台形，其包括平面壁和坡口壁，水密橡胶3同时贴合在平面壁和开口壁上。

钢质预制件6贴合安装在所述水密橡胶上，具体的，所述钢质预制件6同时贴合在所述平面壁和所述坡口壁上。所述钢质预制件6为整体铸造成型，整体铸造成型的结构强度更好。在所述平面壁和所述坡口壁上均设置有埋头螺栓5，采用埋头螺栓5将所述钢质预制件6、所述水密橡胶3以及所述复合材料表层2固定，所述钢质预制件用于起到机构增强的作用。

在本发明的一个实施例中，所述预制件4、所述复合材料表层2均为纤维增强复合材料。这样的设计，有助于预制件、复合材料表层间牢固连接以及加工成型。

夹芯复合材料耐压壳开口包括复合材料表层以及设置两表层之间的夹心层，还包括预制件、钢质预制件、水密橡胶、埋头螺栓。所述预制件为复合材料，所述复合材料预制件起到在开口处局部增强的作用，形状呈环形结构，横截面为“U”字截面；所述钢制预制件形状如漏斗状，设置在开口的最外层，也起到一定的结构加强作用；所述水密橡胶埋设在钢制预制件和复合材料表层之间，起到开口水密的作用；所述埋头螺栓用于固定钢制预制件、水密橡胶以及复合材料表层，起到固定水密橡胶和钢制预制件的作用。

本发明的耐压壳口口结构充分利用了复合材料的高强度、高刚度性能和良好的可设计性，通过局部加强保证了开口结构能在一定的静水压力下保持形状且保证水密。

本发明中的夹心复合材料制备的耐压壳的比强度、比模量高，可大大降低潜水器结构重量，从而增大潜水器的水下装载能力，可解决大潜深潜水器结构重量过重的问题。其开口的设计巧妙合理，既具有一定的结构强度，也具有良好的水密性。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于潜水器的复合材料耐压壳，其特征在于，其包括设置在壳体上的用于进出潜水器的开口部，所述开口部包括复合材料表层、夹心层、预制件、钢质预制件、水密橡胶以及埋头螺栓，其中，

所述开口部最外层为复合材料表层，所述夹心层被所述复合材料表层包覆，

所述预制件设置在复合材料表层与夹心层之间，用于开口部的结构增强，

所述水密橡胶粘贴在开口部的复合材料表层上，其用于开口部的水密封，

所述钢质预制件贴合安装在所述水密橡胶上，并采用埋头螺栓将所述钢质预制件、所述水密橡胶以及所述复合材料表层固定，所述钢质预制件用于起到结构增强的作用，

所述预制件、所述复合材料表层均为纤维增强复合材料。

2.如权利要求1所述的一种用于潜水器的复合材料耐压壳，其特征在于，所述开口部的开口壁面包括平面壁和坡口壁，所述钢质预制件同时贴合在所述平面壁和所述坡口壁上。

3.如权利要求2所述的一种用于潜水器的复合材料耐压壳，其特征在于，在所述平面壁和所述坡口壁上均设置有埋头螺栓，以将所述钢质预制件、所述水密橡胶以及所述复合材料表层牢固连接。

4.如权利要求3所述的一种用于潜水器的复合材料耐压壳，其特征在于，所述钢质预制件为整体铸造成型。