CN114750472B - 可收放轻质桅杆的制备方法、可收放轻质桅杆及帆船 - Google Patents

可收放轻质桅杆的制备方法、可收放轻质桅杆及帆船 Download PDF

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Abstract

本发明公开了可收放轻质桅杆的制备方法、可收放轻质桅杆和帆船。其中，制备方法包括：利用纤维丝束和热塑性树脂薄膜制备热塑性树脂纤维复合材料预浸带；干燥处理热塑性树脂纤维复合材料预浸带；将热塑性树脂纤维复合材料预浸带在多个方向、逐层铺设多次，得到多层相互叠合的热塑性树脂纤维复合材料预浸带层，进一步热压成型，得到具有设定长度、宽度、厚度的热塑性树脂纤维复合材料层合板；将两个热塑性树脂纤维复合材料层合板相互叠合，沿长度方向边缘部位进行热压复合，将两个热塑性树脂纤维复合材料层合板成型为一体结构；将具有一体结构的两个热塑性树脂纤维复合材料层合板的中间形成空腔，得到具有内部空腔的可收放轻质桅杆。

Description

可收放轻质桅杆的制备方法、可收放轻质桅杆及帆船
技术领域
本申请属于帆船技术领域，具体涉及可收放轻质桅杆的制备方法、可收放轻质桅杆及帆船。
背景技术
帆船是利用风力前进的船，是继舟、筏之后的一种古老的水上交通工具。随着经济的快速发展，热爱帆船的人逐渐将其发展为一种时尚的水上运动项目。帆船的桅杆通常安装在船体上，用于安装帆。
现有的桅杆大多由金属材料制成，笨重且强度刚度较低，而且由于金属桅杆质量大，除了增加帆船本身的质量外，还导致帆船的重心上升，在风力较大时，影响帆船航行的稳定性和航行效率。
发明内容
有鉴于此，一方面，一些实施例公开了可收放轻质桅杆的制备方法，该方法包括：
(1)利用纤维丝束和热塑性树脂薄膜制备热塑性树脂纤维复合材料预浸带；
(2)干燥处理热塑性树脂纤维复合材料预浸带；
(3)将热塑性树脂纤维复合材料预浸带在多个方向、逐层铺设多次，得到多层相互叠合的热塑性树脂纤维复合材料预浸带层，进一步热压成型，得到具有设定长度、宽度、厚度的热塑性树脂纤维复合材料层合板；
(4)将两个热塑性树脂纤维复合材料层合板相互叠合，沿长度方向边缘部位进行热压复合，将两个热塑性树脂纤维复合材料层合板成型为一体结构；
(5)将具有一体结构的两个热塑性树脂纤维复合材料层合板的中间形成空腔，得到由热塑性树脂纤维复合材料预浸带制备而成的具有内部空腔的可收放轻质桅杆；
可收放轻质桅杆的收放过程，具体包括：对具有内部空腔的轻质桅杆施加一定压力消除内部空腔，使得两个热塑性树脂纤维复合材料层合板相互叠合，然后将处于叠合状态的热塑性树脂纤维复合材料层合板进行收卷，实现对轻质桅杆的收卷；或者，将收卷的轻质桅杆释放，得到展开的热塑性树脂纤维复合材料层合板，施加作用力使其恢复内部空腔，作为轻质桅杆。
进一步，一些实施例公开的可收放轻质桅杆的制备方法，热塑性树脂纤维复合材料预浸带的制备方法包括：
(1-1)将纤维丝束在设定第一张力作用下宽展至预设宽度；
(1-2)将热塑性树脂薄膜在第一张力作用下牵引行进；
(1-3)将宽展至预设宽度的纤维丝束与热塑性树脂薄膜叠层、热压复合，经过分切，得到热塑性树脂纤维复合材料预浸带。
一些实施例公开的可收放轻质桅杆的制备方法，热塑性树脂纤维复合材料层合板的形成过程包括：
(3-1)设定热塑性树脂纤维复合材料层合板的长度、宽度和厚度；
(3-2)沿热塑性树脂纤维复合材料层合板的长度方向以0°、45°、90°、-45°、0°的角度逐层铺设热塑性树脂纤维复合材料预浸带，得到五层相互叠合的热塑性树脂纤维复合材料预浸带层；
(3-3)重复上述步骤(3-2)多次，并经过热压成型，得到预设长度、厚度和宽度的热塑性树脂纤维复合材料层合板。
一些实施例公开的可收放轻质桅杆的制备方法，热塑性树脂纤维复合材料预浸带的厚度在0.035～0.075mm之间。
一些实施例公开的可收放轻质桅杆的制备方法，热塑性树脂纤维复合材料层合板的厚度在0.30～1mm之间。
一些实施例公开的可收放轻质桅杆的制备方法，纤维包括碳纤维、玻璃纤维。
一些实施例公开的可收放轻质桅杆的制备方法，步骤(2)中热塑性树脂纤维复合材料预浸带的干燥温度为100～120℃，干燥时间为2～3小时。
一些实施例公开的可收放轻质桅杆的制备方法，步骤(4)中两个热塑性树脂纤维复合材料层合板成型为一体结构在成型模具中进行，具体包括：
(4-1)将热塑性树脂纤维复合材料层合板铺设热压模具的内表面，热塑性树脂纤维复合材料层合板的边缘铺设在热压模具的侧边上；
(4-2)将两个铺设有热塑性树脂纤维复合材料层合板的热压模具的侧边相互重合安装，并在热压模具内部设置与其内部形状适配的柔性定型模具；
(4-3)将两个热塑性树脂纤维复合材料层合板热压定型，得到具有一体化结构的热塑性树脂纤维复合材料层合板；
(4-4)将热塑性树脂纤维复合材料层合板一体化结构内部的柔性定型模具脱出，得到具有内部空腔的轻质桅杆。
另一方面，一些实施例公开了可收放轻质桅杆，由本发明实施例公开的可收放轻质桅杆的制备方法得到。
再一方面，一些实施例公开了帆船，该帆船包括本发明实施例公开的可收放轻质桅杆。
本申请实施例公开的可收放轻质桅杆的制备方法、可收放轻质桅杆和帆船，利用碳纤维、玻璃纤维以及热塑性树脂材料制备得到了热塑性树脂纤维复合材料预浸带，利用热塑性树脂纤维复合材料预浸带制备得到了可收放轻质桅杆，能够实现轻质桅杆的卷收和释放，便于使用或收纳；该可收放轻质桅杆具有中空结构，密度小，重量小，强度高，韧性好，可回收；大幅降低了帆船的重量，降低了帆船重心，提高了帆船航行效率、安全性，而且能够收卷或释放，便于收纳携行，在本技术领域有良好的应用前景。
附图说明
图1一些实施例公开的可收放轻质桅杆制备方法流程示意图；
图2一些实施例公开的热压模具结构示意图；
图3一些实施例公开的柔性定型模具与可收放轻质桅杆横截面示意图；
图4一些实施例公开的可收放轻质桅杆横截面示意图；
图5一些实施例公开的可收放轻质桅杆收卷示意图；
图6一些实施例公开的套筒结构示意图。
本文中附图没有严格依照比例绘制，仅为表述突出显示的技术特征。
附图标记
1 模具本体 2 柔性定型模具
3 可收放轻质桅杆 10 模具内腔
11 热压模具定位扣 31 第一层合板
32 第二层合板 4 套筒
41 桅杆成型端 42 桅杆收卷端
具体实施方式
在这里专用的词“实施例”，作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。本申请实施例中性能指标测试，除非特别说明，采用本领域常规试验方法。应理解，本申请中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本申请公开的内容。
除非另有说明，否则本文使用的技术和科学术语具有本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义；作为本申请中其它未特别注明的试验方法和技术手段均指本领域内普通技术人员通常采用的实验方法和技术手段。
本文所用的术语“基本”和“大约”用于描述小的波动。例如，它们可以是指小于或等于±5％，如小于或等于±2％，如小于或等于±1％，如小于或等于±0.5％，如小于或等于±0.2％，如小于或等于±0.1％，如小于或等于±0.05％。在本文中以范围格式表示或呈现的数值数据，仅为方便和简要起见使用，因此应灵活解释为不仅包括作为该范围的界限明确列举的数值，还包括该范围内包含的所有独立的数值或子范围。例如，“1～5％”的数值范围应被解释为不仅包括1％至5％的明确列举的值，还包括在所示范围内的独立值和子范围。因此，在这一数值范围中包括独立值，如2％、3.5％和4％，和子范围，如1％～3％、2％～4％和3％～5％等。这一原理同样适用于仅列举一个数值的范围。此外，无论该范围的宽度或所述特征如何，这样的解释都适用。
在本文中，包括权利要求书中，连接词，如“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“容纳”等被理解为是开放性的，即是指“包括但不限于”。只有连接词“由……构成”和“由……组成”是封闭连接词。
为了更好的说明本申请内容，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在实施例中，对于本领域技术人员熟知的一些方法、手段、仪器、设备等未作详细描述，以便凸显本申请的主旨。
在不冲突的前提下，本申请实施例公开的技术特征可以任意组合，得到的技术方案属于本申请实施例公开的内容。
在一些实施方式中，可收放轻质桅杆的制备方法包括：
(1)利用纤维丝束和热塑性树脂薄膜制备热塑性树脂纤维复合材料预浸带；
(2)干燥处理热塑性树脂纤维复合材料预浸带；对热塑性树脂纤维复合材料预浸带进行干燥处理，可以去除其中包含的水分，作为可选实施例，可以对热塑性树脂纤维复合材料预浸带进行加热处理，使其失去水分，实现干燥；例如，干燥温度为100～120℃，干燥时间为2～3小时；
作为可选实施例，热塑性树脂纤维复合材料预浸带的厚度在0.035～0.075mm之间；
(3)将热塑性树脂纤维复合材料预浸带在多个方向、逐层铺设多次，得到多层相互叠合的热塑性树脂纤维复合材料层，进一步热压成型，得到具有设定长度、宽度、厚度的热塑性树脂纤维复合材料层合板；
一般地，将热塑性树脂纤维复合材料预浸带沿着一定的方向铺设成层，得到第一层热塑性树脂纤维复合材料层，其宽度和长度与预设的热塑性树脂纤维复合材料层合板的宽度和长度分别相同，然后沿着不同的方向在前述热塑性树脂纤维复合材料层的基础上再次铺设成层，形成第二层热塑性树脂纤维复合材料层；依照类似的方法，重复铺设多次，可以得到多层相互重叠的热塑性树脂纤维复合材料层；进一步经过热压成型成型，可以得到具有设定长度、宽度和厚度的热塑性树脂纤维复合材料层合板；
一般地，多层热塑性树脂纤维复合材料层可以采用相同的热塑性树脂纤维复合材料预浸带铺设形成；也可以选用不同的热塑性树脂纤维复合材料预浸料铺设而成，例如，不同的纤维，例如碳纤维或者玻璃纤维，例如不同的热塑性树脂，例如聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)；例如，不同厚度的热塑性树脂纤维复合材料预浸料；
作为可选实施例，热塑性树脂纤维复合材料层合板的厚度在0.3～1mm之间；
(4)将两个热塑性树脂纤维复合材料层合板相互叠合，沿长度方向边缘部位进行热压复合，将两个热塑性树脂纤维复合材料层合板成型为一体结构；两个热塑性树脂纤维复合材料层合板的边缘部位热压复合后，相互融合成型，在两侧边缘形成两个牢固的结合部，而两个层合板的中间局域相互分离，能够形成内部空腔，使得两个层合板能够形成中空结构的管状桅杆；
(5)将具有一体结构的两个热塑性树脂纤维复合材料层合板的中间形成空腔，得到由热塑性树脂纤维复合材料预浸带制备而成的具有内部空腔的轻质桅杆；两个热塑性树脂纤维复合材料层合板的边缘部位经过热压复合成型后形成结合部，由于层合板自身的张力作用，需要施加一定的力克服该张力将层合板的中间部分发生形变，进一步形成内部空腔；
作为可选实施例，可以从两个位于两侧边缘的结合部向内施加压力，使两个层合板中间部分相互分离，形成内部空腔；
作为可选实施例，若两个层合板的热压成型过程在热压模具和成型模具的作用下进行，则只需将成型模具脱模，即可形成与成型模具相似的内部空腔；
得到的可收轻质桅杆可以发生形变而不影响其使用性能，因此可以实现对桅杆的收放；具体包括：
对具有内部空腔的轻质桅杆施加一定压力消除内部空腔，使得两个热塑性树脂纤维复合材料层合板相互叠合，然后将处于叠合状态的热塑性树脂纤维复合材料层合板进行收卷，实现对轻质桅杆的收卷；
或者，将收卷的轻质桅杆释放，得到展开的热塑性树脂纤维复合材料层合板，施加作用力使其恢复内部空腔，作为轻质桅杆。
作为可选实施例，热塑性树脂纤维复合材料预浸带的制备方法包括：
(1-1)将纤维丝束在设定第一张力作用下宽展至预设宽度；一般地，纤维丝束的宽展在宽展-浸渍设备上连续进行，将纤维丝束设置在宽展设备上，施加一定的第一张力，并使其获得一定的前行速度，在前行移动过程中逐渐变宽、变薄，宽展为具有一定厚度的纤维带；作为可选实施例，纤维丝束的宽展宽度预设为3～20mm；
(1-2)将热塑性树脂薄膜在第一张力作用下牵引行进；一般地，热塑性树脂薄膜设置在宽展-浸渍设备上，在第一张力的牵引作用下行进，通常与纤维带的行进速度保持一致，而且热塑性树脂薄膜受到的牵引力为第一张力，与纤维丝束受到的张力相同，纤维丝束与热塑性树脂薄膜在相同张力、相同行进速度的状态下相互接触、叠合，可以防止二者之间发生形变等不利现象，导致二者复合得到的复合材料不匀均；
(1-3)将宽展至预设宽度的纤维丝束与热塑性树脂薄膜叠层、热压复合，经过分切，得到热塑性树脂纤维复合材料预浸带；
一般地，在宽展-浸渍设备上宽展至一定宽度的纤维丝束形成纤维带，与设置在宽展-浸渍设备上的热塑性树脂薄膜同时获得相同的张力和前行速度，相互接触叠合后在相同的张力和前行速度状态下经过加热辊加热、加压，热塑性树脂薄膜熔融后充分浸渍到纤维带中，二者相互融合，纤维丝均匀分布在热塑性树脂薄膜中；相互复合的纤维丝和热塑性树脂薄膜经过冷却定型，得到热塑性树脂纤维复合材料预浸带，进一步根据需要对其进行分切，得到具有设定宽度的热塑性树脂纤维复合材料预浸带。
作为可选实施例，热塑性树脂纤维复合材料预浸带的宽度为3mm。
作为可选实施例，热塑性树脂纤维复合材料层合板的形成过程包括：
(3-1)设定热塑性树脂纤维复合材料层合板的长度、宽度和厚度；一般地，热塑性树脂纤维复合材料层合板的长度和宽度决定了可收放轻质桅杆的轴向长度和径向尺寸，热塑性树脂纤维复合材料层合板的厚度决定了可收放轻质桅杆的壁厚，所以，可以根据可收放轻质桅杆的规格，确定热塑性树脂纤维复合材料层合板的长度、宽度和厚度；
(3-2)沿热塑性树脂纤维复合材料层合板的长度方向以0°、45°、90°、-45°、0°的角度逐层铺设热塑性树脂纤维复合材料预浸带，得到五层相互叠合的热塑性树脂纤维复合材料预浸带层；即沿着热塑性树脂纤维复合材料层合板的长度方向铺设热塑性树脂纤维复合材料预浸带，得到预设长度和宽度的第一层热塑性树脂纤维复合材料层，然后在此基础上以45°角方向铺设热塑性树脂纤维复合材料预浸带形成第二层热塑性树脂纤维复合材料层，再以90°、-45°、0°角方向分别铺设热塑性树脂纤维复合材料预浸带形成第三层、第四层和第五层热塑性树脂纤维复合材料层；其中-45°角方向是指与45°角方向相反的方向；最后得到热塑性树脂纤维预浸带铺设方向各不相同的五层复合材料层，其中相邻的层中热塑性树脂纤维复合材料预浸带的铺设方向不相同，相互交叉，有利于加强每一层复合材料层的强度和多层复合材料层的整体强度；
(3-3)重复上述步骤(3-2)多次，并经过热压成型，得到预设长度、厚度和宽度的热塑性树脂纤维复合材料层合板。
一般地，多层热塑性树脂纤维复合材料层叠合后，需要在一定压力、温度下热压成型，获得预期的形状和强度，最终才能作为热塑性树脂纤维复合材料层合板使用；作为可选实施例，通常这种成型过程可以在压制模具中进行，将铺设的多层热塑性树脂纤维复合材料层设置在压制模具中，使得压制模具获得一定的温度和压力，经过一定时间后，获得热塑性树脂纤维复合材料层合板，其具有预期的长度、宽度、厚度和强度；通常，热压成型的压力和温度根据热塑性树脂的性能确定。
作为可选实施例，纤维包括碳纤维、玻璃纤维。
作为可选实施例，热塑性树脂包括聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚醚醚酮(PEEK)。
作为可选实施例，热塑性树脂纤维复合材料层合板的热压成型中，热压温度可以根据热塑性树脂的熔点确定，一般选取比热塑性树脂熔点高12～20℃的温度，例如，聚碳酸酯的热压温度可以为240℃，聚酰胺的热压温度为240℃，聚醚醚酮的热压温度可选360℃。
作为可选实施例，热塑性树脂纤维复合材料层合板的热压成型中，热压压力根据热塑性树脂在熔融状态下的粘度和流动性等进行确定，选取适合成型的压强。例如聚碳酸酯的热压压强为2～3MPa，聚酰胺的热压压强为2～4MPa，聚醚醚酮的热压压强为3～5MPa。
作为可选实施例，热塑性树脂纤维复合材料层合板的热压成型在一定的真空条件下进行，有利于减少层合板中的孔隙率；例如，可以在真空度为-0.065～-0.085MPa的条件下进行热压。
作为可选实施例，热塑性树脂纤维复合材料层合板相互叠合，沿长度方向边缘部位热压复合过程中，热压温度可以根据热塑性树脂的熔点确定，一般选取比热塑性树脂熔点高12～20℃的温度，例如，聚碳酸酯的热压温度可以为240℃，聚酰胺的热压温度为240℃，聚醚醚酮的热压温度可选360℃。
作为可选实施例，热塑性树脂纤维复合材料层合板相互叠合，沿长度方向边缘部位热压复合过程中，热压压力根据热塑性树脂在熔融状态下的粘度和流动性等进行确定，选取适合成型的压强。例如聚碳酸酯的热压压强为2～3MPa，聚酰胺的热压压强为2～4MPa，聚醚醚酮的热压压强为3～5MPa。
作为可选实施例，热塑性树脂纤维复合材料层合板相互叠合，沿长度方向边缘部位热压复合过程中，热压在一定的真空条件下进行，有利于加快热压成型速度；例如，可以在真空度为-0.065～-0.085MPa的条件下进行热压。
作为可选实施例，两个热塑性树脂纤维复合材料层合板成型为一体结构在成型模具中进行，具体包括：
将热塑性树脂纤维复合材料层合板铺设热压模具的内表面，热塑性树脂纤维复合材料层合板的边缘铺设在热压模具的侧边上；一般地，在热压成型过程中，设置在热压模具侧边上的边缘部相互融合成型，形成层合板的结合部；
将两个铺设有热塑性树脂纤维复合材料层合板的热压模具的侧边相互重合安装，并在热压模具内部设置与其内部形状适配的柔性定型模具；一般地，柔性定型模具设置在两个层合板之间，位于热压模具内腔中，在热压成型过程中，柔性定型模具与热压模具相互配合作用，得到轻质桅杆的内部空腔形状；一般地，柔性定型模具具有一定的形变能力，在层合板的热压成型过程中，有利于与热压模具的内腔形状适配性地发生形变，不会对层合板结构和表面造成损害；例如，柔性定型模具可选聚氨基甲酸酯、硅橡胶等材料制作；
将两个热塑性树脂纤维复合材料层合板热压定型，得到具有一体化结构的热塑性树脂纤维复合材料层合板；一般地，是指将热压模具设置在具有一定温度的环境中，对其施加压力，并保持预定时间实现两个层合板在边缘部位的良好融合，层合板之间内部空腔的定型；
将热塑性树脂纤维复合材料层合板一体化结构内部的柔性定型模具脱出，得到具有内部空腔的轻质桅杆。
作为可选实施例，可收放轻质桅杆的热压模具包括相互对称的两个热压模具半模，每个热压模具半模内部具有容纳热塑性树脂纤维复合材料层合板的空腔；具体地，如图2所示，热压模具半模包括一个模具本体1，该模具本体1内部设置有开放式半圆柱体型热压模具内腔10，形成该内腔的侧壁外侧设置有热压模具定位扣，两个热压模具半模适配安装后，两个定位扣位置相对，互相适配固定，可以固定热压模具半模的位置；同时两个热压模具半模内的内腔相互对应形成圆柱体型热压模具内腔，用于容纳热塑性树脂纤维复合材料层合板；例如，将热塑性树脂纤维复合材料层合板的两个边缘部设置在热压模具的侧壁上，热塑性树脂复合材料层合板本体部贴合在热压模具内壁上，进而将柔性定型模具设置在两个热压模具半模之间，两个设置有热塑性树脂纤维复合材料层合板的热压模具半模相互适配安装后，利用热压模具定位扣11固定二者的位置；
进一步地，将该热压模具放置在预设的热压温度环境中，施加设定的压力、真空度和温度，进行真空热压成型；
成型完成后，冷却至一定温度，将热压模具脱除；如图3所示，第一层合板31和第二层合板32的边缘部位相互叠合、热压复合定型后，得到可收放轻质桅杆3，可收放轻质桅杆3包裹在柔性定型模具2外部，进一步脱去柔性定型模具2，得到结构完整的可收放轻质桅杆3。
如图4所示，可收放轻质桅杆由两个相互叠合的热塑性树脂纤维复合材料层合板制备而成，其中，叠合的热塑性树脂纤维复合材料层合板的长度方向边缘部位在热压作用下相互复合、融合、成型，形成一体化结合部，两个热塑性树脂纤维复合材料层合板的中间区域在柔性定型模具的作用下形成了内部空腔。
具有内部空腔的可收放轻质桅杆可以作为帆船的桅杆使用，其具有良好的形状保持能力，还具有优质的强度和韧性。
可收放轻质桅杆还可以进行收卷，以便将其进行收纳，便于携带。作为可选实施例，可收放轻质桅杆的收卷过程具体包括：对具有内部空腔的可收放轻质桅杆施加一定压力消除内部空腔，使得两个热塑性树脂纤维复合材料层合板相互叠合，然后将处于叠合状态的热塑性树脂纤维复合材料层合板进行收卷，实现对轻质桅杆的收卷。如图5所示，消除内部空腔后的两个热塑性树脂纤维复合材料层合板相互叠合，从其左端施加如箭头所示的作用力，使其向右端方向弯曲，弯曲的热塑性树脂纤维复合材料层合板逐渐卷曲，直至最右端与其本体相互叠合。由于热塑性树脂纤维复合材料层合板具有优异的弯曲性能，收卷后不会发生永久性形变，释放作用力后能够恢复其原始形貌，不损害其使用性能。
作为可选实施例，可收放轻质桅杆的释放过程具体包括：将收卷的轻质桅杆释放，得到展开的热塑性树脂纤维复合材料层合板，施加作用力使其恢复内部空腔，作为轻质桅杆。一般地，收卷的轻质桅杆释放后，得到展开的热塑性树脂纤维复合材料层合板，其内部空腔不能够自行恢复。一般地，可以将展开的热塑性树脂纤维复合材料层合板通过与可收放轻质桅杆相同形同的套筒，使两个相互叠合的热塑性树脂纤维复合材料层合板相互分离，获得内部空腔，恢复可收放轻质桅杆的使用状态，作为桅杆使用。
一般地，需要对脱模得到的可收放轻质桅杆进行一些后处理，使其符合桅杆产品使用要求，例如去除毛刺，等。
一些实施方式公开的可收放轻质桅杆，由本发明实施例公开的轻质桅杆的制备方法得到。可收放轻质桅杆是有热塑性树脂纤维复合材料层合板相互叠合，在边缘部位热压复合成型后形成的内部具有空腔的管状部件，该管状部件的管壁即为热塑性树脂纤维复合材料层合板；管壁的两侧沿其长度方向具有两个层合板的结合部，将两个层合板形成一体化结构，其中，热塑性树脂纤维复合材料层合板为由热塑性树脂纤维复合材料预浸带沿着多个不同的方向连续铺设多次形成的多层结构，而且，其中相邻的热塑性树脂纤维复合材料层中预浸带的铺设方向不相同。
作为可选实施例，如图6所示，用于收卷可收放轻质桅杆的套筒4包括一个桅杆成型端41，桅杆成型端41具有与轻质桅杆形状相同的开口，一个桅杆收卷端42，桅杆收卷端42位于套筒4的另一端，其具有与叠合的热塑性树脂纤维复合层合板相同形状的开口；桅杆成型端41余桅杆收卷端42之间则为套筒过渡区域，实现套筒形状的逐渐过渡变化；
套筒4对轻质桅杆的形变作用过程包括：
轻质桅杆从桅杆成型端41进入套筒4后，逐渐经过套筒过渡区域，在其结构的约束下逐渐发生形变，最后从桅杆收卷端42通过，得到相互叠合的热塑性树脂纤维复合层合板，进一步在转动轴上收卷成型，便于收纳携行；
相反的方向，若收卷的轻质桅杆从桅杆收卷端42向桅杆成型端41移动，则轻质桅杆在套筒4内部结构的作用下逐渐恢复其内部空腔，从桅杆成型端41通过后，恢复为可收放轻质桅杆的形状，可作为桅杆使用。
一些实施方式公开的帆船，包括由热塑性树脂纤维复合材料预浸带制备而成的可收放轻质桅杆。通常，由热塑性树脂纤维复合材料预浸带制备而成的可收放轻质桅杆作为帆船的桅杆，安装在帆船船体上，用于安装帆，利用风力作为帆船的动力。为了便于实现可收放轻质桅杆的收卷和释放，通常可以在帆船上设置用于收卷可收放轻质桅杆的电动机，将可收放轻质桅杆的一端缠绕在电动机的转动轴上，利用其转动过程实现对轻质桅杆的收卷；同时为了实现释放的可收放轻质桅杆获得使用状态的形状，可以将可收放轻质桅杆设置在与其形状适配的套筒中，该套筒固定在帆船船体上，释放的可收放轻质桅杆通过套筒后，能够恢复其内部的空腔，恢复到可收放轻质桅杆的使用状态。
本申请实施例公开的可收放轻质桅杆的制备方法、可收放轻质桅杆和包括帆船，利用碳纤维、玻璃纤维以及热塑性树脂材料制备得到了热塑性树脂纤维复合材料预浸带，利用热塑性树脂纤维复合材料预浸带制备得到了可收放轻质桅杆，能够实现轻质桅杆的卷收和释放，便于使用或收纳；该可收放轻质桅杆具有中空结构，密度小，重量小，强度高，韧性好，可回收；大幅降低了帆船的重量，降低了帆船重心，提高了帆船航行效率、安全性，而且能够收卷或释放，便于收纳携行，在本技术领域有良好的应用前景。
本申请公开的技术方案和实施例中公开的技术细节，仅是示例性说明本申请的发明构思，并不构成对本申请技术方案的限定，凡是对本申请公开的技术细节所做的常规改变、替换或组合等，都与本申请具有相同的发明构思，都在本申请权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.可收放轻质桅杆的制备方法，其特征在于，包括：
(1)利用纤维丝束和热塑性树脂薄膜制备热塑性树脂纤维复合材料预浸带；
(2)干燥处理所述热塑性树脂纤维复合材料预浸带；
(3)将所述热塑性树脂纤维复合材料预浸带在多个方向、逐层铺设多次，得到多层相互叠合的热塑性树脂纤维复合材料层，进一步热压成型，得到具有设定长度、宽度、厚度的热塑性树脂纤维复合材料层合板；
(4)将两个热塑性树脂纤维复合材料层合板相互叠合，沿长度方向边缘部位进行热压复合，将两个热塑性树脂纤维复合材料层合板成型为一体结构；
(5)将具有一体结构的两个热塑性树脂纤维复合材料层合板的中间形成空腔，得到由热塑性树脂纤维复合材料预浸带制备而成的具有内部空腔的可收放轻质桅杆；
所述可收放轻质桅杆的收放过程，具体包括：
对具有内部空腔的轻质桅杆施加一定压力消除内部空腔，使得两个热塑性树脂纤维复合材料层合板相互叠合，然后将处于叠合状态的热塑性树脂纤维复合材料层合板进行收卷，实现对轻质桅杆的收卷；
或者，将收卷的轻质桅杆释放，得到展开的热塑性树脂纤维复合材料层合板，施加作用力使其恢复内部空腔，作为轻质桅杆。
2.根据权利要求1所述的可收放轻质桅杆的制备方法，其特征在于，所述热塑性树脂纤维复合材料预浸带的制备方法包括：
(1-1)将纤维丝束在设定第一张力作用下宽展至预设宽度；
(1-2)将热塑性树脂薄膜在第一张力作用下牵引行进；
(1-3)将宽展至预设宽度的纤维丝束与热塑性树脂薄膜叠层、热压复合，经过分切，得到热塑性树脂纤维复合材料预浸带。
3.根据权利要求1所述的可收放轻质桅杆的制备方法，其特征在于，所述热塑性树脂纤维复合材料层合板的形成过程包括：
(3-1)设定热塑性树脂纤维复合材料层合板的长度、宽度和厚度；
(3-2)沿热塑性树脂纤维复合材料层合板的长度方向以0°、45°、90°、-45°、0°的角度逐层铺设热塑性树脂纤维复合材料预浸带，得到五层相互叠合的热塑性树脂纤维复合材料预浸带层；
(3-3)重复上述步骤(3-2)多次，并经过热压成型，得到预设长度、厚度和宽度的热塑性树脂纤维复合材料层合板。
4.根据权利要求1所述的可收放轻质桅杆的制备方法，其特征在于，所述热塑性树脂纤维复合材料预浸带的厚度在0.035～0.075mm之间。
5.根据权利要求1所述的可收放轻质桅杆的制备方法，其特征在于，所述热塑性树脂纤维复合材料层合板的厚度在0.30～1mm之间。
6.根据权利要求1所述的可收放轻质桅杆的制备方法，其特征在于，所述纤维包括碳纤维、玻璃纤维。
7.根据权利要求1所述的可收放轻质桅杆的制备方法，其特征在于，步骤(2)中热塑性树脂纤维复合材料预浸带的干燥温度为100～120℃，干燥时间为2～3小时。
8.根据权利要求1所述的可收放轻质桅杆的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，两个热塑性树脂纤维复合材料层合板成型为一体结构在成型模具中进行，具体包括：
(4-1)将热塑性树脂纤维复合材料层合板铺设热压模具的内表面，热塑性树脂纤维复合材料层合板的边缘铺设在热压模具的侧边上；
(4-2)将两个铺设有热塑性树脂纤维复合材料层合板的热压模具的侧边相对拼装，并在热压模具内部设置与其内部形状适配的柔性定型模具；
(4-3)将两个热塑性树脂纤维复合材料层合板热压定型，得到具有一体化结构的热塑性树脂纤维复合材料层合板；
(4-4)将热塑性树脂纤维复合材料层合板一体化结构内部的柔性定型模具脱出，得到具有内部空腔的轻质桅杆。
9.可收放轻质桅杆，其特征在于，由权利要求1～8任一项所述的可收放轻质桅杆的制备方法得到。
10.帆船，其特征在于，包括权利要求9所述的可收放轻质桅杆。
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