CN106080957B - 一种用于潜水器的夹心复合材料耐压壳 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于潜水器的夹心复合材料耐压壳，属于潜水器的耐压壳领域。其包括多个呈圆环状的舱段、多个耐压环肋以及多个密封部，每个舱段均包括内壳、外壳以及设置在内壳和外壳之间的夹心层，每个舱段两端的端口均呈坡口状，外壳在端口处与内壳连成一体，耐压环肋整体呈圆盘状，其包括设置在边沿的环壁和同样设置在边沿且垂直环壁的肋壁，环壁粘贴在端口处，肋壁粘贴在端口处的内壳上，每个舱段端口处的耐压环肋的圆盘部紧密贴合且相互固定以用于将舱段连接为一体，密封部设置在两个坡口状端口对接后形成的环装槽口内，其中间厚两侧薄，其用于舱段间连接且使连接后的多个舱段外壁平整。本发明耐压壳在端口处的连接牢固稳定，水密性良好。

Description

一种用于潜水器的夹心复合材料耐压壳

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，涉及一种端口设计巧妙易于连接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。

对于潜水器上复合材料夹芯结构的耐压壳，首要满足的要求是水密性能和结构强度。对于小尺寸复合材料结构件，通常使用一体化成型技术，通过减少接缝达到水密的要求，同时减少应力集中使其满足强度要求。然而对于大尺寸复合材料夹芯结构，无法使用一体化成型技术，从而存在接缝的问题。

因此，需要开发一种易于连接且能保证水密性的复合材料夹芯结构耐压壳。

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夹心复合材料耐压壳，其目的在于，在端口处设置密封部和耐压环肋，将复合材料耐压壳连接为整体，其连接牢固且水密性较好。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于潜水器的夹心复合材料耐压壳，其包括多个呈圆环状的舱段、多个设置在舱段端口处的耐压环肋以及多个密封部，

每个舱段均包括内壳、外壳以及设置在内壳和外壳之间的夹心层，

每个舱段两端的端口均呈坡口状，所述外壳在端口处与所述内壳连成一体，

所述耐压环肋整体呈圆盘状，其包括设置在边沿的环壁和同样设置在边沿且垂直环壁的肋壁，所述环壁粘贴在所述端口处，所述肋壁粘贴在端口处的内壳上，

每个舱段端口处的耐压环肋的圆盘部紧密贴合且相互固定以用于将舱段连接为一体，

所述密封部设置在两个坡口状端口对接后形成的环装槽口内，其中间厚两侧薄，其用于舱段和舱段间连接且使连接后的多个舱段外壁平整。

进一步的，所述外壳、内壳以及耐压环肋均为纤维增强复合材料，所述夹心层为阻尼吸声材料。

进一步的，所述密封部为一体成型的纤维增强复合材料，

进一步的，所述阻尼吸声材料为聚氨酯发泡吸声材料、环氧吸声材料和吸声橡胶中的一种或者多种。

进一步的，所述纤维增强复合材料包括碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料、高强聚乙烯纤维增强复合材料、陶瓷纤维增强复合材料以及混杂纤维增强复合材料。

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：

1、将舱段的端口设计成坡口状，在坡口状端口对接形成的环状凹槽内设置密封部，密封部中间厚两侧薄，能较好的贴合在槽口处并将两舱段连接为一体，进一步的在舱段端口处设置耐压环肋，耐压环肋同时贴合在端口和内壳，通过固定不同端口处的耐压环肋，经进一步的将不同舱段连接固定，使得复合材料舱段间的连接牢固稳定。

2、外壳、内壳以及耐压环肋均为纤维增强复合材料，所述夹心层为阻尼吸声材料，所述密封部为一体成型的纤维增强复合材料，纤维增强复合材料能保证整个耐压壳质量轻，强度高，耐腐蚀，且可灵活根据工程需要整体成型，保证不同舱段连接处的水密性。

附图说明

图1是本发明实施例中潜水器耐压壳端口连接处的结构示意图。

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、耐压环肋 2、内壳 3、夹心层

4、外壳 5、螺栓 6、密封部

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是本发明实施例潜水器耐压壳端口连接处的结构示意图，有图可知，其包括个呈圆环状的舱段、多个设置在舱段端口处的耐压环肋1以及多个密封部6，每个舱段均包括内壳2、外壳4以及设置在内壳和外壳之间的夹心层3。每个舱段两端的端口均呈坡口状。所述外壳在端口处与所述内壳连成一体，更具体的，外壳在端口处逐渐向内壳以一定坡度靠近，直至两者相连成一体。在本发明的一个实施例中，舱段中间处呈圆环状，两端呈楔形状或者坡口状，端口最前沿最尖。此时，在端口最前沿处的夹心层厚度是最薄的。

耐压环肋6整体呈圆盘状，其包括设置在边沿的环壁和同样设置在边沿且垂直环壁的肋壁，所述环壁粘贴在所述端口处，所述肋壁粘贴在端口处的内壳上，每个舱段端口处的耐压环肋的圆盘部紧密贴合且相互固定以用于将舱段连接为一体。在本发明的一个优选实施例中，圆盘部间采用螺栓5进行固定。但是本发明对耐压环肋间的固定方式不进行具体限定。

密封部6设置在两个坡口状端口对接后形成的环装槽口内，其中间厚两侧薄，其用于舱段和舱段间连接且使连接后的多个舱段外壁平整。所述密封部为一体成型的纤维增强复合材料。所述外壳、内壳以及耐压环肋均为纤维增强复合材料，所述夹心层为阻尼吸声材料。所述阻尼吸声材料为聚氨酯发泡吸声材料、环氧吸声材料和吸声橡胶中的一种或者多种。所述纤维增强复合材料包括碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料、高强聚乙烯纤维增强复合材料、陶瓷纤维增强复合材料以及混杂纤维增强复合材料。

本发明涉及潜水器的夹芯复合材料耐压壳，尤其是耐压壳端口，夹心复合材料耐压壳端口包括外壳、内壳、夹心层、耐压环肋、密封部。所述外壳和内壳在端口处汇合成一体，并形成坡口。所述复合材料外壳和内壳形成复合材料表层，复合材料表层内包裹着夹心层或者称为芯材。夹芯复合材料耐压壳结构在端口处均为坡口设计，最外层为复合材料表层，内部为芯材。坡口结构的端口是在制备夹心复合材料舱段时候预制成型的，为后续连接做好准备和考虑。耐压环肋可以为复合材料制备而成，复合材料环肋为耐压壳在舱段端口处的环状结构，起到连接支架和承载的作用；在每个端口内壳处粘结有一个耐压环肋，两个端口相连接时，每个端口处的耐压环肋相紧密贴合，然后采用譬如螺栓将耐压环肋固定在一起。所述复合材料密封部在两个坡形端口栓接之后，通过一体化成型铺设在接口处，其起到连接作用的同时也有承载的功能。

本发明耐压壳端口连接段的设计充分利用了复合材料的高强度性能和良好的可设计性，通过栓接和二次一体化成型技术对复合材料夹芯耐压壳舱段进行连接，保证其使用强度以及水密性能。

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夹心复合材料耐压壳，其特征在于，其包括多个呈圆环状的舱段、多个设置在舱段端口处的耐压环肋以及多个密封部，

每个舱段均包括内壳、外壳以及设置在内壳和外壳之间的夹心层，

每个舱段两端的端口均呈坡口状，所述外壳在端口处与所述内壳连成一体，

所述耐压环肋整体呈圆盘状，其包括设置在边沿的环壁和同样设置在边沿且垂直环壁的肋壁，所述环壁粘贴在所述端口处，所述肋壁粘贴在端口处的内壳上，

每个舱段端口处的耐压环肋的圆盘部紧密贴合且相互固定以用于将舱段连接为一体，

具体的，耐压环肋为复合材料制备而成，起到连接支架和承载的作用，在每个端口内壳处粘结有一个耐压环肋，两个端口相连接时，每个端口处的耐压环肋相紧密贴合固定在一起，

所述密封部设置在两个坡口状端口对接后形成的环装槽口内，其中间厚两侧薄，其用于舱段和舱段间连接且使连接后的多个舱段外壁平整，

所述夹心层为阻尼吸声材料，阻尼吸声材料为聚氨酯发泡吸声材料、环氧吸声材料和吸声橡胶中的一种或者多种。

2.如权利要求1所述的一种用于潜水器的夹心复合材料耐压壳，其特征在于，所述外壳、内壳以及耐压环肋均为纤维增强复合材料。

3.如权利要求2所述的一种用于潜水器的夹心复合材料耐压壳，其特征在于，所述密封部为一体成型的纤维增强复合材料。

4.如权利要求2-3之一所述的一种用于潜水器的夹心复合材料耐压壳，其特征在于，所述纤维增强复合材料包括碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料、高强聚乙烯纤维增强复合材料、陶瓷纤维增强复合材料以及混杂纤维增强复合材料。