CN107867380A - 一种陶瓷空心浮力球表面防护结构及其制备方法 - Google Patents

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张培志
何成贵
吴芬
韩伟月
郭方全
祁海
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    • B63C11/52—Tools specially adapted for working underwater, not otherwise provided for
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    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor

Abstract

本发明提供了一种陶瓷空心浮力球表面防护结构及其制备方法，包括同一构思的两种不同的技术方案。方案一：防护结构包括缓冲层和弹性层，缓冲层套在空心浮力球外表面，弹性层套在缓冲层外表面，缓冲层采用由泡沫塑料类材料制成的网袋，网袋具有透水网眼，弹性层采用由橡胶类材料制成的球形护套，球形护套表面具有透水孔。方案二：防护结构是涂覆在空心浮力球外表面的发泡层，发泡层由发泡聚氨酯类材料制成，发泡层具有连通的多孔结构。本发明的有益效果是：采用软质弹性材料作为陶瓷空心浮力球的防护结构，避免陶瓷空心浮力球在搬运、安装的所有环节受到撞击伤害。

Description

一种陶瓷空心浮力球表面防护结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种球体防护结构，具体涉及一种陶瓷空心浮力球表面防护结构及其制备方法，属于材料防护技术领域。
背景技术
深潜技术是国防安全和海洋资源开发技术的重要部分。海洋资源，尤其是深海资源的开发和利用，在各发达国家的发展战略中均占有重要地位。深海探测技术是深海资源开发利用的关键，而深海浮力材料则是实现深海探测的重要保证。为了提高具有足够净浮力的深潜拖体、深潜器和水下机器人的耐压性、结构稳定性，轻质高强固体浮力材料的制备是最关键的环节之一。
美国伍德霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution，WHOI)研制出的“海神号”无人潜水器装备了可在11000m的深海中使用的氧化铝陶瓷空心球，但遗憾的是“海神号”发生了陶瓷球海底内爆的事故，原因在于其陶瓷球制造工艺为旋转注浆整球，球体壁厚不均匀，最致命的是其力学性能数据的韦伯(Weibull)模数低，材料可靠性差，而又因其为整球，无法用热等静压(Hot Isostatic Pressing，HIP)处理以提高可靠性；尽管如此性能，“海神号”也是在经过多次、各种试验的基础上才使用陶瓷球的，况且已多次使用。有一种分析认为“海神号”这次发生的陶瓷球海底内爆原因是某个或几个陶瓷球在搬运、安装的某个环节受到撞击，球表面产生了微裂纹，导致陶瓷球可靠性进一步降低，终于在某个条件下发生了内爆。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何使陶瓷空心浮力球在搬运、安装的所有环节受到撞击后，球表面不产生缺陷(如微裂纹等)。
为了解决上述技术问题，本发明提供了陶瓷空心浮力球表面防护结构，以下是两种不同的技术方案：
方案一：防护结构包括缓冲层和弹性层，缓冲层套在空心浮力球外表面，弹性层套在缓冲层外表面。
优选地，缓冲层采用由泡沫塑料类材料制成的网袋，网袋具有透水网眼。
优选地，弹性层采用由橡胶类材料制成的球形护套，球形护套表面具有透水孔。
更优选地，球形护套的厚度范围是0.1～10毫米。
更优选地，球形护套由第一半球护套和第二半球护套组合形成。
上述方案一中的防护结构的形成方法是：
方法一：合封后的空心浮力球先包覆缓冲层，将包覆好缓冲层的空心浮力球放置到第一半球护套内，再套上第二半球护套，通过锁定组件将第一半球护套和第二半球护套合成球形护套；锁定组件包括相互配合的第一锁定构件和第二锁定构件，第一锁定构件设置在第一半球护套，第二锁定构件设置在第二半球护套。
方法二：合封后的空心浮力球先包覆缓冲层，将包覆好缓冲层的空心浮力球放置到第一半球护套内，再套上第二半球护套，通过热压和胶黏剂作用将第一半球护套和第二半球护套合封成球形护套。
方案二：防护结构是涂覆在合封后的空心浮力球外表面的发泡层。
优选地，发泡层由发泡聚氨酯类材料制成，发泡层具有连通的多孔结构。
优选地，发泡层的厚度范围是1～20毫米。
上述方案二中的防护结构的形成方法是：在合封后的空心浮力球上涂覆发泡层形成防护结构。
本发明的有益效果：采用软质弹性材料作为陶瓷空心浮力球的防护结构，避免陶瓷空心浮力球在搬运、安装的所有环节受到撞击伤害。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明实施例一中防护结构的第一半球护套的整体示意图；
图2是图1中第一半球护套的正视图；
图3是图1中第一半球护套的侧面图；
图4是本发明实施例一中防护结构的第二半球护套的整体示意图；
图5是图4中第二半球护套的正视图；
图6是图4中第二半球护套的侧面图；
图7是本发明实施例二中防护结构的整体示意图；
图8是图7中防护结构的正视图；
图9是图7中防护结构的侧面图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则所有的百分比和份数均按重量计。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
实施例1
图1至图6所示是本实施例的防护结构。防护结构包括套在空心浮力球1外表面的缓冲层2以及套在缓冲层2外表面的弹性层3。缓冲层2采用由泡沫塑料类材料制成的网袋，网袋具有透水网眼。泡沫塑料类材料包括但不仅限于以下品种：聚氨酯(PUR)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、酚醛树脂(PF)等材料制成的泡沫塑料。能起到缓冲吸能的其他材料也可以用于制造网袋。
弹性层3采用由橡胶类材料制成的球形护套，球形护套表面具有透水孔。橡胶类材料包括但不仅限于以下品种：丁苯橡胶、丁腈橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶等。其他具有适当结构强度的弹性材料也可以用于制造球形护套。球形护套的厚度范围是0.1～10毫米。
球形护套由第一半球护套(图1至图3所示)和第二半球护套(图4至图6所示)通过锁定组件(图中未示出)合成一体，锁定组件包括相互配合的第一锁定构件和第二锁定构件，第一锁定构件设置在第一半球护套，第二锁定构件设置在第二半球护套。本发明的锁定组件是指可使分体部件合成整体并牢固结合的各种结构设计。例如，包括但不仅限于各种形式的卡扣。
防护结构的形成方法是：在合封后的空心浮力球上先套上网袋，再套上两个半球护套并扣上形成整个球形护套，网袋和球形护套配合形成防护结构。
空心浮力球采用陶瓷空心浮力球，也可采用玻璃空心浮力球等。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于组成球形护套的两个半球护套的结合方式：本实施例中使用热压或胶黏剂。
球形护套同样由橡胶类材料制成的，球形护套表面具有透水孔。橡胶类材料包括但不仅限于以下品种：丁苯橡胶、丁腈橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶等。其他具有适当结构强度的弹性材料也可以用于制造球形护套。球形护套的厚度范围是0.1～10毫米。
防护结构的形成方法是：在合封后的空心浮力球上先套上网袋，再套上两个半球护套，通过热压和胶黏剂作用将两个半球护套合封成球形护套，网袋和球形护套配合形成防护结构。
实施例3
图7至图9所示是本实施例的防护结构，防护结构是涂覆在空心浮力球1外表面的发泡层4。发泡层4由发泡聚氨酯类材料制成，发泡层4具有连通的多孔结构。发泡层4的厚度范围是1～20毫米。
防护结构的形成方法是：在合封后的空心浮力球上涂覆发泡层形成防护结构。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种空心浮力球表面防护结构，其特征在于，所述防护结构包括缓冲层和弹性层，所述缓冲层套在所述空心浮力球外表面，所述弹性层套在所述缓冲层外表面。
2.根据权利要求1所述的一种空心浮力球表面防护结构，其特征在于，所述缓冲层采用由泡沫塑料类材料制成的网袋，所述网袋具有透水网眼。
3.根据权利要求1所述的一种空心浮力球表面防护结构，其特征在于，所述弹性层采用由橡胶类材料制成的球形护套，所述球形护套表面具有透水孔。
4.根据权利要求3所述的一种空心浮力球表面防护结构，其特征在于，所述球形护套的厚度范围是0.1～10毫米。
5.根据权利要求3所述的一种空心浮力球表面防护结构，其特征在于，所述球形护套由第一半球护套和第二半球护套组合形成。
6.根据权利要求5所述的一种空心浮力球表面防护结构的制备方法，其特征在于，将包覆好所述缓冲层的空心浮力球放置到所述第一半球护套内，再套上所述第二半球护套，通过锁定组件将所述第一半球护套和所述第二半球护套合成所述球形护套；所述锁定组件包括相互配合的第一锁定构件和第二锁定构件，所述第一锁定构件设置在所述第一半球护套，所述第二锁定构件设置在所述第二半球护套。
7.根据权利要求5所述的一种空心浮力球表面防护结构的制备方法，其特征在于，将包覆好所述缓冲层的空心浮力球放置到所述第一半球护套内，再套上所述第二半球护套，通过热压和胶黏剂作用将所述第一半球护套和所述第二半球护套合封成所述球形护套。
8.一种空心浮力球表面防护结构，其特征在于，所述防护结构是涂覆在合封后的空心浮力球外表面的发泡层。
9.根据权利要求8所述的一种空心浮力球表面防护结构，其特征在于，所述发泡层由发泡聚氨酯类材料制成，所述发泡层具有连通的多孔结构。
10.根据权利要求8所述的一种空心浮力球表面防护结构，其特征在于，所述发泡层的厚度范围是1～20毫米。
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