CN114654767A - 用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装、复合材料帆体的脱模方法及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装、复合材料帆体的脱模方法及制备方法，其中，用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装，包括至少一个支撑架，所述支撑架使用刚性材料制成，所述支撑架的外轮廓与大型薄壳复合材料帆体的纵向上一处的内轮廓相贴合；所述支撑架的外轮廓上与大型薄壳复合材料帆体的纵筋对应的位置处设有用于固定所述纵筋的凹槽，所述凹槽的设置方向与所述纵筋的方向一致。利用该脱模工装辅助大型薄壳复合材料帆体的脱模与粘接，可防止脱模、粘接时大尺寸薄壳帆体帆面变形，使得大型薄壳复合材料帆体的制造具有了可行性。

Description

用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装、复合材料帆体的脱 模方法及制备方法

技术领域

本发明属于大型复合材料帆体的制备技术领域，具体涉及用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装、复合材料帆体的脱模方法及制备方法。

背景技术

采用复合材料制备的超大型翼型风帆不仅可利用海风的助航作用降低大型油轮的燃油消耗和污染排放，亦可利用复合材料耐腐蚀、抗疲劳、轻质高强的特点降低船舶的重心并延长服役周期。

大型的复合材料结构件通常采用真空灌注工艺制作，复合材料风帆同样采用该工艺制备。复合材料风帆为内封闭结构，为方便制作，需要将帆体分为迎风面和背风面，分别制作后再将两部分粘接为一体，这给大型薄壳结构的复合材料风帆帆体的制作带来了困难。由于大尺寸复合材料风帆背风面帆体和迎风面帆体在粘接过程中，需要首先将一面脱模，然后再将脱模后的这一面固定到另一面的上方，再对迎风面、背风面进行粘接，过程中，由于复合材料风帆为大尺寸薄壳结构，其脱模时极易因刚度不大而造成变形；复合材料风帆迎风面和背风面粘接时，型面稳定性不佳，且型面对应性不易保持。

因此，需要提供一种适用于大尺寸薄壳结构复合材料风帆脱模和粘接状态维持的工装，可与复合材料模具配合，对大尺寸薄壳结构复合材料风帆的脱模和粘接过程提供辅助。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装、复合材料帆体的脱模方法及制备方法，利用该脱模工装辅助大型薄壳复合材料帆体的脱模与粘接，可防止脱模、粘接时大尺寸薄壳帆体帆面变形，使得大型薄壳复合材料帆体的制造具有了可行性。

为了解决上述问题，本发明的一个方面提供一种用于具有纵筋的大型薄壳复合材料制品的脱模工装，包括至少一个支撑架，所述支撑架使用刚性材料制成，所述支撑架的外轮廓与具有纵筋的大型薄壳复合材料制品的纵向上一处的内轮廓相贴合；所述支撑架的外轮廓上与所述具有纵筋的大型薄壳复合材料制品的纵筋对应的位置处设有用于固定所述纵筋的凹槽，所述凹槽的设置方向与所述纵筋的方向一致。

其中，刚性材料指在外力作用下变形很小或者可以忽略不计的材料，例如可以是铁、钢等材质。

优选地，所述支撑架包括：

骨架，所述骨架为由刚性材料杆件制成的平面框架，所述骨架的外轮廓与所述具有纵筋的大型薄壳复合材料制品的纵向上一处的内轮廓相贴合；所述骨架上与所述具有纵筋的大型薄壳复合材料制品的纵筋对应的位置处设有凹槽；

多个竖杆，所述竖杆位于所述骨架所在的平面内，且所述竖杆支撑于所述骨架的顶边与底边之间。

本发明的另一方面提供一种用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装，包括至少一个支撑架，所述支撑架使用刚性材料制成，所述支撑架的外轮廓与大型薄壳复合材料帆体的纵向上一处的内轮廓相贴合；所述支撑架的外轮廓上与大型薄壳复合材料帆体的纵筋对应的位置处设有用于固定所述纵筋的凹槽，所述凹槽的设置方向与所述纵筋的方向一致。

优选地，所述支撑架包括：

骨架，所述骨架为由刚性材料杆件制成的平面框架，所述骨架的外轮廓与所述大型薄壳复合材料帆体的纵向上一处的内轮廓相贴合；所述骨架上与所述大型薄壳复合材料帆体的纵筋对应的位置处设有凹槽；

多个竖杆，所述竖杆位于所述骨架所在的平面内，且所述竖杆支撑于所述骨架的顶边与底边之间。

优选地，所述支撑架为多个，多个所述支撑架沿所述大型薄壳复合材料帆体的纵向排列设置，相邻的所述支撑架之间通过横杆连接。

优选地，所述骨架所在的平面与所述纵筋的长度方向垂直。

优选地，所述横杆与所述骨架所在的平面垂直。

优选地，所述竖杆包括：

顶部杆，所述顶部杆的顶端与所述骨架的顶边连接；

正反扣调节螺栓，所述正反扣调节螺栓的顶端与所述顶部杆的底端连接；

底部杆，所述底部杆的顶端与所述正反扣调节螺栓的底端连接，所述底部杆的底端与所述骨架的底边连接。

本发明的再一方面提供一种大型薄壳复合材料帆体的脱模方法，利用上述的用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装进行脱模，包括以下步骤：

S1.通过将所述纵筋与对应的所述凹槽进行连接，使所述支撑架的底面与制作完成且未脱模的大型薄壳复合材料帆体的第一面连接；

S2.通过拉起所述用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装使所述大型薄壳复合材料帆体的第一面脱模；

S3.将带有所述大型薄壳复合材料帆体的第一面的所述用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装翻转，然后放置于所述大型薄壳复合材料帆体的第二面的模具上方，通过将所述纵筋与对应的所述凹槽进行连接，使所述支撑架的顶面与制作完成且未脱模的所述大型薄壳复合材料帆体的第二面连接；

S4.将所述大型薄壳复合材料帆体的第二面与所述大型薄壳复合材料帆体的第一面粘接，然后通过拉起所述用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装使所述大型薄壳复合材料帆体的第二面脱模，完成所述大型薄壳复合材料帆体的脱模。

本发明的再一方面提供一种大型薄壳复合材料帆体的制备方法，包括以下步骤：

A1.利用模具制作大型薄壳复合材料帆体的第一面、第二面；

A2.采用上述的大型薄壳复合材料帆体的脱模方法使所述大型薄壳复合材料帆体的第一面、第二面脱模；

A3.将所述用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装拆除，得到大型薄壳复合材料帆体。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.本发明的用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装，在制备大型薄壳复合材料帆体或其他具有纵筋的大型薄壳复合材料制品时，采用模具制备得到复合材料制品的一面后，可通过纵筋与凹槽的配合连接将该面与该用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装的对应的边连接，通过吊起该脱模工装将复合材料制品的该面吊起完成该面的脱模，在脱模工装的支撑下，保证大型薄壳复合材料帆体的该面在脱模时不会产生变形；然后将脱模的该面放置在另一面的制作模具上方，通过另一面上的纵筋与工装对应边上的凹槽的配合连接，将该面与工装的对应边连接，然后将与制备完成的复合材料制品的另一面进行粘接，在该脱模工装的支撑下，可保证大型薄壳复合材料帆体或其他具有纵筋的大型薄壳复合材料制品的两面进行粘接时型面的稳定性，保持粘接过程中型面的对应性；该用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装具有高精度调节和装配特性，并可随意拆卸，重复使用；

2.本发明的大型薄壳复合材料帆体的脱模方法、制备方法，利用脱模工装与帆体的一面连接，通过吊起该脱模工装将帆体的该面脱模，在脱模工装的支撑下，可保证大型薄壳复合材料帆体的该面在脱模时不会产生变形；还利用脱模工装与帆体的另一面进行连接，由于工装的支撑、连接作用，可保证大型薄壳复合材料帆体的两面进行粘接时型面的稳定性，保持粘接过程中型面的对应性。

附图说明

图1是本发明实施例1所述的用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装的结构示意图；

图2是本发明实施例1所述的用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装中支撑架的结构示意图；

图3是图2中A处的局部放大图；

图4是本发明实施例2所述的大型薄壳复合材料帆体的脱模方法的操作示意图；

图5是本发明实施例2中纵筋与凹槽的连接结构示意图；

图6是本发明实施例1中大型薄壳复合材料帆体的纵向上一处的横截面图。

其中：1-多个支撑架；11-骨架；12-竖杆；2-凹槽；3-帆体迎风面；4-帆体背风面；5-纵筋；6-横杆。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例所述的一种用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装，包括：

多个支撑架1，所述支撑架1使用刚性材料制成，每个所述支撑架1的外轮廓与大型薄壳复合材料帆体的纵向上一处的内轮廓相贴合；所述支撑架1的外轮廓上与大型薄壳复合材料帆体的纵筋对应的位置处设有用于固定所述纵筋的凹槽2，所述凹槽2的设置方向与所述纵筋的方向一致。

如图6所示，为大型薄壳复合材料帆体的纵向上一处的横截面图，帆体迎风面3、帆体背风面4两面的内侧设有若干个纵筋5。

作为一种优选的实施方式，本实施例中，如图2、图3所示，所述支撑架1包括：

骨架11，所述骨架11为由刚性材料杆件制成的平面框架，所述骨架11的外轮廓与所述大型薄壳复合材料帆体的纵向上一处的内轮廓相贴合；所述骨架11上与所述大型薄壳复合材料帆体的纵筋5对应的位置处设有凹槽2；

多个竖杆12，所述竖杆12位于所述骨架11所在的平面内，且所述竖杆12支撑于所述骨架11的顶边与底边之间。

作为一种优选的实施方式，本实施例中，骨架11为采用多个不锈钢方管焊接形成的与大型薄壳复合材料帆体的横截面的内轮廓相贴合的骨架；竖杆12为不锈钢圆管，方便在其上设置正反扣调节螺栓；竖杆与骨架焊接连接。

作为一种优选的实施方式，本实施例中，所述支撑架1为多个，多个所述支撑架1沿所述大型薄壳复合材料帆体的纵向排列设置，相邻的所述支撑架之间通过横杆6连接。

作为一种优选的实施方式，本实施例中，所述骨架11所在的平面与所述纵筋5的长度方向垂直。

作为一种优选的实施方式，本实施例中，所述横杆6与所述骨架11所在的平面垂直。

作为一种优选的实施方式，本实施例中所述竖杆包括：顶部杆，所述顶部杆的顶端与所述骨架的顶边连接；

正反扣调节螺栓，所述正反扣调节螺栓的顶端与所述顶部杆的底端连接；

底部杆，所述底部杆的顶端与所述正反扣调节螺栓的底端连接，所述底部杆的底端与所述骨架的底边连接。

在制备大型薄壳复合材料帆体或其他具有纵筋的大型薄壳复合材料制品时，采用模具制备得到复合材料制品的一面后，可通过纵筋与凹槽的配合连接将该面与该用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装的对应的边连接，通过吊起该脱模工装将复合材料制品的该面吊起完成该面的脱模，在脱模工装的支撑下，保证大型薄壳复合材料帆体的该面在脱模时不会产生变形；然后将脱模的该面放置在另一面的制作模具上方，通过另一面上的纵筋与工装对应边上的凹槽的配合连接，将该面与工装的对应边连接，然后将与制备完成的复合材料制品的另一面进行粘接，在该脱模工装的支撑下，可保证大型薄壳复合材料帆体或其他具有纵筋的大型薄壳复合材料制品的两面进行粘接时型面的稳定性，保持粘接过程中型面的对应性。

实施例2

本实施例所述的一种大型薄壳复合材料帆体的脱模方法，利用实施例1所述的用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装进行脱模，如图4为该脱模方法的操作示意图，包括以下步骤：

S1.通过将所述纵筋与对应的所述凹槽进行连接，使所述支撑架的底面与制作完成且未脱模的大型薄壳复合材料帆体的迎风面连接，其中，大型薄壳复合材料帆体的纵筋的结构与公开号为CN113733584A，名称为一种嵌套式风帆及其加工模具和加工方法的专利中公开的风帆的纵骨架的结构相同，其中，纵筋与凹槽之间通过贯穿的螺栓进行连接，先在纵筋上进行打孔，然后将螺栓穿过凹槽、孔之后将螺母拧紧，完成二者连接，连接结构如图5所示；

S2.通过拉起所述用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装使所述大型薄壳复合材料帆体的迎风面脱模；

S3.将带有所述大型薄壳复合材料帆体的迎风面的所述用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装翻转，然后放置于所述大型薄壳复合材料帆体的背风面的模具上方，通过将所述纵筋与对应的所述凹槽进行连接，使所述支撑架的顶面与制作完成且未脱模的所述大型薄壳复合材料帆体的背风面连接；

S4.通过调节正反扣调节螺栓，调节所述用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装的底面与顶面之间的距离，将所述大型薄壳复合材料帆体的背风面与所述大型薄壳复合材料帆体的迎风面粘接，然后通过拉起所述用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装使所述大型薄壳复合材料帆体的背风面脱模，完成所述大型薄壳复合材料帆体的脱模。

该大型薄壳复合材料帆体的脱模方法，利用脱模工装与帆体的一面连接，通过吊起该脱模工装将帆体的该面脱模，在脱模工装的支撑下，可保证大型薄壳复合材料帆体的该面在脱模时不会产生变形；还利用脱模工装与帆体的另一面进行连接，由于工装的支撑、连接作用，可保证大型薄壳复合材料帆体的两面进行粘接时型面的稳定性，保持粘接过程中型面的对应性。

实施例3

本实施例的大型薄壳复合材料帆体的制备方法，包括以下步骤：

A1.利用模具制作大型薄壳复合材料帆体的迎风面、背风面；

A2.采用实施例2的大型薄壳复合材料帆体的脱模方法使所述大型薄壳复合材料帆体的迎风面、背风面脱模；

A3.将所述用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装拆除，得到大型薄壳复合材料帆体。

该大型薄壳复合材料帆体的制备方法，利用脱模工装与帆体的一面连接，通过吊起该脱模工装将帆体的该面脱模，在脱模工装的支撑下，可保证大型薄壳复合材料帆体的该面在脱模时不会产生变形；还利用脱模工装与帆体的另一面进行连接，由于工装的支撑、连接作用，可保证大型薄壳复合材料帆体的两面进行粘接时型面的稳定性，保持粘接过程中型面的对应性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种用于具有纵筋的大型薄壳复合材料制品的脱模工装，其特征在于：

包括至少一个支撑架，所述支撑架使用刚性材料制成，所述支撑架的外轮廓与具有纵筋的大型薄壳复合材料制品的纵向上一处的内轮廓相贴合；所述支撑架的外轮廓上与所述具有纵筋的大型薄壳复合材料制品的纵筋对应的位置处设有用于固定所述纵筋的凹槽，所述凹槽的设置方向与所述纵筋的方向一致。

2.根据权利要求1所述的用于具有纵筋的大型薄壳复合材料制品的脱模工装，其特征在于，所述支撑架包括：

骨架，所述骨架为由刚性材料杆件制成的平面框架，所述骨架的外轮廓与所述具有纵筋的大型薄壳复合材料制品的纵向上一处的内轮廓相贴合；所述骨架上与所述具有纵筋的大型薄壳复合材料制品的纵筋对应的位置处设有凹槽；

多个竖杆，所述竖杆位于所述骨架所在的平面内，且所述竖杆支撑于所述骨架的顶边与底边之间。

3.一种用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装，其特征在于：

包括至少一个支撑架，所述支撑架使用刚性材料制成，所述支撑架的外轮廓与大型薄壳复合材料帆体的纵向上一处的内轮廓相贴合；所述支撑架的外轮廓上与大型薄壳复合材料帆体的纵筋对应的位置处设有用于固定所述纵筋的凹槽，所述凹槽的设置方向与所述纵筋的方向一致。

4.根据权利要求3所述的用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装，其特征在于，所述支撑架包括：

骨架，所述骨架为由刚性材料杆件制成的平面框架，所述骨架的外轮廓与所述大型薄壳复合材料帆体的纵向上一处的内轮廓相贴合；所述骨架上与所述大型薄壳复合材料帆体的纵筋对应的位置处设有凹槽；

多个竖杆，所述竖杆位于所述骨架所在的平面内，且所述竖杆支撑于所述骨架的顶边与底边之间。

5.根据权利要求4所述的用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装，其特征在于：

所述支撑架为多个，多个所述支撑架沿所述大型薄壳复合材料帆体的纵向排列设置，相邻的所述支撑架之间通过横杆连接。

6.根据权利要求5所述的用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装，其特征在于：

所述骨架所在的平面与所述纵筋的长度方向垂直。

7.根据权利要求6所述的用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装，其特征在于：

所述横杆与所述骨架所在的平面垂直。

8.根据权利要求4所述的用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装，其特征在于，所述竖杆包括：

顶部杆，所述顶部杆的顶端与所述骨架的顶边连接；

正反扣调节螺栓，所述正反扣调节螺栓的顶端与所述顶部杆的底端连接；

底部杆，所述底部杆的顶端与所述正反扣调节螺栓的底端连接，所述底部杆的底端与所述骨架的底边连接。

9.一种大型薄壳复合材料帆体的脱模方法，其特征在于，利用如权利要求3-8任一所述的用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装进行脱模，包括以下步骤：

S1.通过将所述纵筋与对应的所述凹槽进行连接，使所述支撑架的底面与制作完成且未脱模的大型薄壳复合材料帆体的第一面连接；

S2.通过拉起所述用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装使所述大型薄壳复合材料帆体的第一面脱模；

S3.将带有所述大型薄壳复合材料帆体的第一面的所述用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装翻转，然后放置于所述大型薄壳复合材料帆体的第二面的模具上方，通过将所述纵筋与对应的所述凹槽进行连接，使所述支撑架的顶面与制作完成且未脱模的所述大型薄壳复合材料帆体的第二面连接；

S4.将所述大型薄壳复合材料帆体的第二面与所述大型薄壳复合材料帆体的第一面粘接，然后通过拉起所述用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装使所述大型薄壳复合材料帆体的第二面脱模，完成所述大型薄壳复合材料帆体的脱模。

10.一种大型薄壳复合材料帆体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1.利用模具制作大型薄壳复合材料帆体的第一面、第二面；

A2.采用如权利要求9所述的大型薄壳复合材料帆体的脱模方法使所述大型薄壳复合材料帆体的第一面、第二面脱模；

A3.将所述用于大型薄壳复合材料帆体的脱模工装拆除，得到大型薄壳复合材料帆体。

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