CN206673112U - 一种复合材料耐压结构整流天线罩 - Google Patents

Abstract

一种复合材料耐压结构整流天线罩，涉及潜行器天线罩技术领域。本实用新型是为了解决现有潜行器的天线罩重量较大、流线形曲面精度不高罩体层间耐水压性能差、使用寿命短的问题。本实用新型所述的一种复合材料耐压结构整流天线罩，外壳为流线型曲面端盖结构，外壳的开口端与潜行器的艏部表面密封连接，支撑结构件为喇叭形，支撑结构件的大端与外壳内表面固定连接，支撑结构件的小端与潜行器的艏部表面固定连接，固定结构件为环形，固定结构件的外圆周与支撑结构件的内壁固定连接。本实用新型适用于潜行器天线罩。

Description

一种复合材料耐压结构整流天线罩

技术领域

本实用新型属于潜行器天线罩技术领域。

背景技术

目前随着深海资源的勘测和军事用途的需求，潜行器的探测深度越来越深，巡航速度越来越快，对其整体性能要求也越来越高，而潜行器上安装的天线防护罩外形上不仅要起到减阻整流的功能，还需满足天线的透波性能要求，同时罩体必须满足较为苛刻的耐压强度要求。

现有潜行器的天线罩多为金属合金骨架和天线罩外壳通过螺接构成的，这类制品重量较大。天线罩外壳和金属骨架需要各零件离模后进行后续装配，由于天线罩外壳自身刚度较差，离模后便容易发生形变，极大的影响了罩体的整流功能和其他接口的装配尺寸，所造成天线罩流线形曲面精度不高，影响航行器减阻整流性能从而造成潜行器耗能高和偏航。同时，金属骨架材料和天线罩材料冷热膨胀系数不一致，又采用螺接连接，应力集中效应对天线罩的结构强度造成很大的安全隐患，金属连接材料耐海水腐蚀性和绝缘性较差，易出现电化学腐蚀现象，这些问题导致天线罩在深海使用过程中出现过罩体破坏的渗漏现象。同时，现有的潜行器天线罩在深海水压下出现表面层和结构层的层间剥离海水渗入现象，造成了结构层长期浸泡在海水下被腐蚀，严重的影响了罩体的结构性能。此类结构天线罩使用寿命短，可靠性和安全性较低。现急需一种能满足这些关键性能指标要求的耐压结构整流天线罩，从而来提高潜行器的整体性能。

实用新型内容

本实用新型是为了解决现有潜行器的天线罩重量较大、流线形曲面精度不高罩体层间耐水压性能差、使用寿命短的问题，现提供一种复合材料耐压结构整流天线罩。

一种复合材料耐压结构整流天线罩，包括外壳、支撑结构件和固定结构件，外壳为流线型曲面端盖结构，外壳的开口端与潜行器的艏部表面密封连接，支撑结构件为喇叭形，支撑结构件的大端与外壳内表面固定连接，支撑结构件的小端与潜行器的艏部表面固定连接，固定结构件为环形，固定结构件的外圆周与支撑结构件的内壁固定连接。

支撑结构件的侧壁为支撑结构件的腹板，支撑结构件的两端分别固定一个翼板，位于腹板大端的翼板为喇叭形，位于腹板小端的翼板为圆环形。

支撑结构件的侧壁与外壳中轴的夹角范围为40°至45°，固定结构件与潜行器的艏部表面平行。

外壳、支撑结构件和固定结构件的材质层结构相同，材质层由外向内依次为外表面层、外表面隔离层、结构层、内表面隔离层、内表面层。

外表面层由外向内依次为外表面耐老化层、外表面短纤维层，内表面层由外向内依次为内表面短纤维层、内表面耐老化层。

外表面耐老化层为中温固化的环氧树脂胶衣层，环氧树脂胶衣层内混有玻璃鳞片结构，外表面耐老化层的厚度是均匀的，且厚度为0.15-0.2mm。

支撑结构件和固定结构件呈一体结构。

包括外壳的开口端设有一圈密封圈槽。

支撑结构件的另一端与潜行器的艏部表面之间通过预埋金属连接件固定连接。

固定结构件上设有预埋金属连接件，用于固定天线基座。

本实用新型的有益效果是：提供了一种复合材料耐压结构整流天线罩，能够使其内部设备在结构壳体的防护下正常工作，碳纤维复合材料内部结构件极大的减轻了天线罩自重，同时一体成型的高精度流线形曲面，降低了潜行器航行能耗；天线罩内设置的正压气体密封舱，显著的提高了罩体的耐压承载能力和密封性，从而增大了设备使用时的安全系数和可靠性；材质层采用多种功能材料、多层复合结构，显著的提高耐腐蚀性能和天线罩使用寿命。

附图说明

图1为潜行器外形结构示意图，其中1表示天线罩，2表示潜行器；

图2为具体实施方式一所述的一种复合材料耐压结构整流天线罩的侧剖视图；

图3为图2的右视图；

图4为具体实施方式四所述的材质层的结构示意图。

具体实施方式

为了提高耐压结构整流天线罩的一些关键性能，利用以下具体实施方式提出一种新型耐压结构整流天线罩。

具体实施方式一：参照图1至图3具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种复合材料耐压结构整流天线罩1包括外壳11、支撑结构件12和固定结构件13，

外壳11为流线型曲面端盖结构，外壳11的开口端与潜行器2的艏部表面密封连接，

支撑结构件12为喇叭形，支撑结构件12的大端与外壳11内表面固定连接，支撑结构件12的小端与潜行器2的艏部表面固定连接，

固定结构件13为环形，固定结构件13的外圆周与支撑结构件12的内壁固定连接。

本实施方式中，外壳11扣接在潜行器2的艏部表面，即：密封装配平面；外壳11、支撑结构件12与固定结构件13合围的空间为设备安装常压仓；外壳11、密封装配平面与固定结构件13合围的空间为正压气体密封舱，气压值为0.1～0.15MPa，其目的是为了提高罩体的外部耐压承载能力和密封性。外壳11、支撑结构件12和固定结构件13的结构形式通过力学模拟软件进行优化设计，外壳体在外形上起到减阻整流的功能；支撑结构件12起到外壳11与潜行器2连接并支撑外壳的作用；固定结构件13起到固定天线和补强支撑结构件12的作用。本实施方式保证了外壳11的流线型曲面精度和结构强度，使整体结构结构强度满足耐压性能要求。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种复合材料耐压结构整流天线罩作进一步说明，本实施方式中，支撑结构件12的侧壁为支撑结构件12的腹板22，

支撑结构件12的两端分别固定一个翼板21，

位于腹板22大端的翼板21为喇叭形，位于腹板22小端的翼板21为圆环形。

具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种复合材料耐压结构整流天线罩作进一步说明，本实施方式中，支撑结构件12的侧壁与外壳11中轴的夹角范围为40°至45°，固定结构件13与潜行器2的艏部表面平行。

具体实施方式四：参照图4具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的一种复合材料耐压结构整流天线罩作进一步说明，本实施方式中，外壳11、支撑结构件12和固定结构件13的材质层结构相同，材质层由外向内依次为外表面层、外表面隔离层105、结构层104、内表面隔离层103、内表面层。

本实施方式中，外壳11、支撑结构件12和固定结构件13的材料均为高强玻璃纤维织物或碳纤维织物与环氧树脂的复合材料。所述复合材料具有良好的力学性能、耐腐蚀性能和比重轻的特性。

外表面隔离层105和内表面隔离层103均采用高强玻璃纤维织物和高温固化的环氧树脂基体成型，厚度均匀，且厚度为0.26-0.3mm。所述材料具有较好的力学强度，同时具备良好的绝缘和耐腐蚀性能。

外壳11的结构层采用石英纤维织物和高温固化的环氧树脂基体成型，外壳11的结构层厚度根据电性能和结构优化设计厚度为10-18mm。石英纤维和高温固化的环氧树脂基体成型材料不仅结构强度满足设计要求，同时该材料具有非常优良的电磁透波性能，可以满足天线工作的电性能指标要求。

支撑结构件12和固定结构件13的结构层采用碳纤维织物和高温固化的环氧树脂基体成型，内部结构件根据结构设计厚度为8-12mm。碳纤维织物和高温固化的环氧树脂基体成型材料不仅结构强度满足设计要求，同时该材料比重仅为1.6，是钢比重的五分之一，是轻质高强首选的材料。

外表面层、外表面隔离层105和内表面隔离层103、内表面层所用的材料和厚度均相同，能够防止结构层两侧所用材料性质不同使该夹层结构内存在不同内应力，造成产品出现弯曲变形现象。

具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式四所述的一种复合材料耐压结构整流天线罩作进一步说明，本实施方式中，

外表面层由外向内依次为外表面耐老化层107、外表面短纤维层106，

内表面层由外向内依次为内表面短纤维层102、内表面耐老化层101。

具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式五所述的一种复合材料耐压结构整流天线罩作进一步说明，本实施方式中，外表面耐老化层107为中温固化的环氧树脂胶衣层，环氧树脂胶衣层内混有玻璃鳞片结构，外表面耐老化层107的厚度是均匀的，且厚度为0.15-0.2mm。

本实施方式中，所述的外表面层由外表面耐老化层107和外表面短纤维层106构成。外表面耐老化层107采用中温固化的环氧树脂胶衣和与之体积比20％的玻璃鳞片复合材料层，厚度均匀为0.15-0.2mm，是不含纤维的富树脂层。环氧树脂胶衣的耐腐蚀性能优良，而均匀混入玻璃鳞片结构剖面类似砖墙结构，形成了多层玻璃鳞片的隔离层，极大的提高了天线罩外壳体的耐化学腐蚀性；外表面短纤维层106厚度均匀为0.15-0.2mm，采用短纤维毡层和中温固化的环氧树脂基体成型，该层可使成型表面降低孔隙率更加密实，同时对耐老化层和后续的外表面隔离层具有良好的粘接过度作用，防止深海水压对内部结构层的形成的剥离破坏。

具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种复合材料耐压结构整流天线罩作进一步说明，本实施方式中，支撑结构件12和固定结构件13呈一体结构。

具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种复合材料耐压结构整流天线罩作进一步说明，本实施方式中，包括外壳11的开口端设有一圈密封圈槽14。

在实际应用时，外壳11的开口端与潜行器2的艏部表面之间设有密封圈，保证密封结构。

具体实施方式九：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种复合材料耐压结构整流天线罩作进一步说明，本实施方式中，支撑结构件12的另一端与潜行器2的艏部表面之间通过预埋金属连接件固定连接。

具体实施方式十：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种复合材料耐压结构整流天线罩作进一步说明，本实施方式中，固定结构件13上设有预埋金属连接件，用于固定天线基座。

Claims (10)

1.一种复合材料耐压结构整流天线罩，其特征在于，包括外壳(11)、支撑结构件(12)和固定结构件(13)，

外壳(11)为流线型曲面端盖结构，外壳(11)的开口端与潜行器(2)的艏部表面密封连接，

支撑结构件(12)为喇叭形，支撑结构件(12)的大端与外壳(11)内表面固定连接，支撑结构件(12)的小端与潜行器(2)的艏部表面固定连接，

固定结构件(13)为环形，固定结构件(13)的外圆周与支撑结构件(12)的内壁固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料耐压结构整流天线罩，其特征在于，支撑结构件(12)的侧壁为支撑结构件(12)的腹板(22)，

支撑结构件(12)的两端分别固定一个翼板(21)，

位于腹板(22)大端的翼板(21)为喇叭形，位于腹板(22)小端的翼板(21)为圆环形。

3.根据权利要求1所述的一种复合材料耐压结构整流天线罩，其特征在于，支撑结构件(12)的侧壁与外壳(11)中轴的夹角范围为40°至45°，固定结构件(13)与潜行器(2)的艏部表面平行。

4.根据权利要求1所述的一种复合材料耐压结构整流天线罩，其特征在于，外壳(11)、支撑结构件(12)和固定结构件(13)的材质层结构相同，

材质层由外向内依次为外表面层、外表面隔离层(105)、结构层(104)、内表面隔离层(103)、内表面层。

5.根据权利要求4所述的一种复合材料耐压结构整流天线罩，其特征在于，

外表面层由外向内依次为外表面耐老化层(107)、外表面短纤维层(106)，

内表面层由外向内依次为内表面短纤维层(102)、内表面耐老化层(101)。

6.根据权利要求5所述的一种复合材料耐压结构整流天线罩，其特征在于，外表面耐老化层(107)为中温固化的环氧树脂胶衣层，环氧树脂胶衣层内混有玻璃鳞片结构，

外表面耐老化层(107)的厚度是均匀的，且厚度为0.15-0.2mm。

7.根据权利要求1所述的一种复合材料耐压结构整流天线罩，其特征在于，支撑结构件(12)和固定结构件(13)呈一体结构。

8.根据权利要求1所述的一种复合材料耐压结构整流天线罩，其特征在于，包括外壳(11)的开口端设有一圈密封圈槽(14)。

9.根据权利要求1所述的一种复合材料耐压结构整流天线罩，其特征在于，支撑结构件(12)的另一端与潜行器(2)的艏部表面之间通过预埋金属连接件固定连接。

10.根据权利要求1所述的一种复合材料耐压结构整流天线罩，其特征在于，固定结构件(13)上设有预埋金属连接件，用于固定天线基座。