CN210190673U - 复合材料发射筒 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种复合材料发射筒，所述复合材料发射筒包括复合材料筒体、位于复合材料筒体端部的端头法兰预埋结构、位于复合材料筒体上的若干接口预埋件和支脚预埋件、及固定安装于支脚预埋件上的支脚，端头法兰预埋结构包括法兰预埋件，所述复合材料筒体由内向外依次包括耐烧蚀层、内环向加强层、电磁屏蔽层、蜂窝层与局部实心层、外环向加强层及外表面油漆层，所述法兰预埋件、接口预埋件及支脚预埋件全部或部分设置于电磁屏蔽层和外环向加强层之间。本实用新型的复合材料发射筒结构简单，密封效果好，吊装承载能力强，耐烧蚀层粘接强度高，成型工艺简单，脱模方便，固化次数少。

Description

复合材料发射筒

技术领域

本实用新型属于复合材料结构设计技术领域，具体涉及一种复合材料发射筒。

背景技术

为了满足轻量化的需求，发射筒复材化的设计越来越广泛，但是结构设计的优劣和成型工艺的设计直接决定了生产效率高低和产品质量。目前现有的成型工艺和结构存在成型效率低和产品某些性能指标不过关等问题，比如固化次数过多，成型工艺过于繁琐，耐烧蚀层粘接强度低、易脱落，直线度差，吊装承载能力低等问题。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种复合材料发射筒。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种复合材料发射筒。

为了实现上述目的，本实用新型一实施例提供的技术方案如下：

一种复合材料发射筒，所述复合材料发射筒包括复合材料筒体、位于复合材料筒体端部的端头法兰预埋结构、位于复合材料筒体上的若干接口预埋件和支脚预埋件、及固定安装于支脚预埋件上的支脚，端头法兰预埋结构包括法兰预埋件，所述复合材料筒体由内向外依次包括耐烧蚀层、内环向加强层、电磁屏蔽层、蜂窝层与局部实心层、外环向加强层及外表面油漆层，所述法兰预埋件、接口预埋件及支脚预埋件全部或部分设置于电磁屏蔽层和外环向加强层之间。

一实施例中，所述蜂窝层与局部实心层位于同一铺层厚度区间，所述局部实心层位于蜂窝层与法兰预埋件、和/或蜂窝层与接口预埋件、和/或蜂窝层与支脚预埋件之间。

一实施例中，所述端头法兰预埋结构包括位于法兰预埋件外侧的纤维层，所述纤维层位于电磁屏蔽层和外环向加强层之间。

一实施例中，所述法兰预埋件包括3个1/3圆环结构的预埋件，每个预埋件上设有若干螺纹盲孔。

一实施例中，所述接口预埋件及支脚预埋件部分露出至复合材料筒体外部，露出部分通过局部加强筋进行固定，局部加强筋材料为碳纤维平纹编织预浸料，采用环向布块逐层铺贴的方式形成于复合材料筒体外部。

一实施例中，所述内环向加强层包括交替铺放的0°碳纤维预浸料铺层和90°碳纤维预浸料铺层，外环向加强层包括铺放比为6：4的0°碳纤维预浸料铺层和90°碳纤维预浸料铺层。

与现有技术相比，本实用新型中具有以下有益效果：

复合材料发射筒结构简单，密封效果好，吊装承载能力强，耐烧蚀层粘接强度高，成型工艺简单，脱模方便，固化次数少；

相比传统金属材质实现了轻量化设计；仅采用两次固化即可成型，相比行业内多次固化成型方法效率大大提高；端头法兰预埋结构可实现较为严苛的吊装要求；耐烧蚀层成型方法可满足多次发射和摩擦后漆面完好、无脱落等优点；结构形式和成型方法值得推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一具体实施例中复合材料发射筒的立体示意图；

图2为本实用新型一具体实施例中端头法兰预埋结构辅助成型的示意图；

图3为本实用新型一具体实施例中端头法兰预埋结构成型后的端部剖视图；

图4为本实用新型一具体实施例中复合材料筒体的局部剖视图；

图5为本实用新型一具体实施例中复合材料发射筒的成型方法流程图。

其中：

1—复合材料筒体、2—端头法兰预埋结构、3—接口预埋件、4—支脚预埋件、5—支脚、11—耐烧蚀层、12—内环向加强层、13—电磁屏蔽层、14—蜂窝层、15—局部实心层、16—外环向加强层、17—外表面油漆层、18—局部加强筋、21—法兰预埋件、22—纤维层、23—定位盘、24—双头螺栓、25—螺母。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细描述。但该等实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

参图1所示，本实用新型一具体实施例中的复合材料发射筒，包括复合材料筒体1、位于复合材料筒体端部的端头法兰预埋结构2、位于复合材料筒体上的若干接口预埋件3和支脚预埋件4、及固定安装于支脚预埋件上的支脚5。

其中，参图3、图4所示，复合材料筒体1的材质主要为碳纤维预浸料，其由内向外依次包括耐烧蚀层11、内环向加强层12、电磁屏蔽层13、蜂窝层14与局部实心层15、外环向加强层16及外表面油漆层17。

结合图2、图3所示，端头法兰预埋结构2包括法兰预埋件21及纤维层22，法兰预埋件21及纤维层22均位于电磁屏蔽层和外环向加强层之间。

法兰预埋件21全部设置于电磁屏蔽层13和外环向加强层16之间，法兰预埋件包括3个1/3圆环结构的预埋件，每个预埋件上设有若干螺纹盲孔。

具体地，端头法兰预埋结构2位于整个复合材料管体1的端头位置，纤维层22和法兰预埋件21均在复合材料筒体的包覆之内，其中，法兰预埋件21预埋之后经过加工与纤维层22具有相同的外径尺寸，然后外侧包覆有复合材料筒体的外环向加强层16。

参图3所示，端头法兰预埋结构2由定位盘23、双头螺栓24、螺母25辅助成型。定位盘23的材质为金属材质，以45号钢为宜，定位盘23端面与纤维层22直接接触，定位盘23端面上沿圆周均匀加工有通孔；法兰预埋件21材质以选用铝合金材料为宜，为1/3圆环结构，3个预埋件形成一个完整的圆环，法兰预埋件21上均匀加工有3个螺纹盲孔，用于安装双头螺栓24，安装完成后螺栓杆外圆与纤维层21的表面相切。双头螺栓24一端与法兰预埋件21螺纹连接，另一端穿过定位盘23与螺母25通过螺纹连接，所有的螺母通过扭力扳手控制预紧力大小。

接口预埋件3及支脚预埋件4部分设置于电磁屏蔽层13和外环向加强层16之间。接口预埋件3及支脚预埋件4部分露出至复合材料筒体外部，露出部分通过局部加强筋18进行固定，局部加强筋18材料为碳纤维平纹编织预浸料，采用环向布块逐层铺贴的方式形成于复合材料筒体外部。

参图1并结合图4所示，本实施例中包括两种接口预埋件，接口预埋件3材质为金属材料，以铝合金为宜，截面形状类似“T”形，与复合材料筒体的主粘接面采用和筒体相同的弧面形状，接口预埋件与纤维层接触部分进行喷砂等粗糙化处理，增加粘胶剂的附着量，以此增加粘接强度和密封性。接口预埋件的边角均采用圆角化处理，避免对纤维层产生割伤。

两种预埋件的预埋工艺保持一致，根据功能性的不同，其露出管体部分分别为圆柱形和矩形，均能实现较好的密封和预埋效果，可根据实际功能需求在截面形状保持“T”形的同时，外形尺寸可任意更改。

支脚预埋件4和支脚5的材质为金属材料，以铝合金为宜，其中支脚预埋件4为片状圆环形状，边角均采用圆角化处理，同时所有面均进行喷砂等粗糙化处理，支脚预埋件4完全预埋在外环向加强层16内，产品固化后在外侧进行钻孔攻丝加工，在支脚预埋件4上加工螺纹盲孔，然后与支脚5通过螺栓实现紧固。

本实施例中蜂窝层14与局部实心层15位于同一铺层厚度区间，局部实心层15位于蜂窝层14与法兰预埋件21、蜂窝层14与接口预埋件3、以及蜂窝层14与支脚预埋件4之间。

另外，本实施例的复合材料筒体中：

耐烧蚀层选用有机硅树脂为粘胶剂，添加其他功能性无机填料的涂料；

内环向加强层、外环向加强层、蜂窝层及局部实心层的材料为碳纤维预浸料；

电磁屏蔽层的材料为铝箔；

具体地，内环向加强层包括交替铺放的0°铺层(轴向)和90°铺层(环向)，外环向加强层包括铺放比为6：4的0°铺层(轴向)和90°铺层(环向)。

参图5所示，本实施例中复合材料发射筒的成型方法具体包括以下步骤：

提供芯模，并进行表面处理；

在芯模表面喷涂耐烧蚀层，并固化；

在耐烧蚀层外侧铺放内环向加强层；

在内环向加强层外侧铺放电磁屏蔽层；

在筒体端部进行端头法兰预埋结构成型；

在电磁屏蔽层外侧铺放蜂窝层及局部实心层；

在蜂窝层及局部实心层外侧通过BOPP缠带进行预压实；

在烘箱内进行第一次固化处理；

进行不脱模机加处理，去除法兰预埋件多余部分，并加工预埋槽孔；

在预埋槽孔内预埋接口预埋件和支脚预埋件；

在蜂窝层、局部实心层及法兰预埋件外侧铺放外环向加强层；

在接口预埋件和支脚预埋件上铺放局部加强筋；

在烘箱内进行第二次固化处理；

脱模处理，并在筒体外侧喷涂外表面油漆层。

本实施例中，“第一次固化处理”具体为：

第一阶段，以1.5℃/min的升温速率升温至80℃，保温20min；

第二阶段，以1.5℃/min的升温速率升温至130℃，保温100min；

“第二次固化处理”具体为：

第一阶段，以1.5℃/min的升温速率升温至80℃，保温20min；

第二阶段，以1.5℃/min的升温速率升温至130℃，保温180min。

本实施例中，“铺放内环向加强层”具体为：

交替铺放0°铺层和90°铺层，其中，90°铺层采用缠带机进行碳带缠绕；

“铺放外环向加强层”具体为：

铺放0°铺层和90°铺层，铺放比为6：4，其中，90°铺层采用缠带机进行碳带缠绕。

以下对本实施例中的复合材料发射筒及其成型方法进行详细说明。

本实施例中的复合材料发射筒，复合材料筒体长度为6700±1mm，筒体内径

筒壁厚度14mm，耐烧蚀层厚度0.5mm，筒体的碳纤维层选用T700单向预浸料和T300织物预浸料。

复合材料发射筒的具体成型过程如下：

模具准备及处理：

首先根据复合材料筒体的内径加工一根芯模模具，芯模表面抛光处理，芯模两端加工成阶梯型，方便脱模机脱模。芯模的外径尺寸要略小于筒体的内径，具体尺寸需要根据热膨胀率计算热膨胀量。

根据芯模模具外径加工两端定位盘，在成型过程中定位盘通过螺栓安装到芯模上，实现复材筒长度定位。

采用丙酮对芯模表面进行处理，然后涂刷液体脱模剂，按照脱模剂使用要求涂抹充分、均匀。

耐烧蚀层：

表面喷涂耐烧蚀层，第一遍喷涂厚度在0.5mm左右，芯模的回转速度在10rad/min左右，其他尺寸芯模可根据比例适当换算。第一次喷涂完成后室温晾置表干，然后继续喷涂，喷涂厚度在1.1mm左右，4次完成整个喷涂。然后在烘箱内按照涂料的固化曲线进行固化处理。

涂层喷涂完成后，固化之前，耐烧蚀层表面铺放一层脱模布，然后固化之后将脱模布剥离，在耐烧蚀层表面生成粗糙面，然后包裹一层胶膜。

内环向加强层：

采用内环向加强层第一层需要铺放一层T300织物预浸布，该层的作用是后加工打孔操作时避免避免出现劈裂、起层现象。

内环向加强层采用0°/90°交替铺层，其中，90°铺层采用缠带机进行碳带缠绕的方式，缠带张力设置为30KG，通过环向缠带方式代替常规BOPP带预压实工序，进一步提高了生产效率。

电磁屏蔽层：

铝箔铺放之前，首先铺放一层玻璃纤维织物预浸布，选用0.1mm厚度为宜，然后铝箔双侧涂刷树脂，增加粘接性，铝箔铺放完成后，铺放一层玻璃纤维织物预浸布，通过BOPP缠带预压实。

端头法兰预埋结构：

端头法兰预埋结构铺布时，首先将纤维层铺放完成，采用T300织物预浸料铺放，通过裁布机裁切预定形状，然后将法兰预埋件包裹胶膜后放如预定位置，然后用双头螺栓和螺母将法兰预埋件、纤维层、定位盘进行定位，通过扭力扳手将扭力控制在0.35N.m左右。

蜂窝层+局部实心层：

蜂窝层和局部实心层位于同一铺层厚度区间，金属预埋位置采用局部实心结构，其余全部采用蜂窝结构。局部实心区域以90°碳带缠绕为主，间隙穿插0°方向铺层。蜂窝铺放之前正反面粘贴胶膜，最后以夹芯结构形式整体铺放。

蜂窝层外侧铺放2层碳布，然后缠绕BOPP带进行预压实，放入烘箱进行固化处理。

升温速率控制在1.5℃/min；第一阶段，升温至80℃，然后保温20min；第二阶段，升温至130℃，保温100min。

最后随炉温将至60℃后出炉，此时完成第一次固化工序。

第一次固化后进行不脱模机加处理，其中包括车床加工去除预埋法兰多余部分，然后通过铣床加工预埋槽孔。

接口预埋件和支脚预埋件：

接口预埋件和支脚预埋件预埋时首先将预埋槽孔清理干净，然后在槽孔内进行涂抹适量的粘胶剂，然后将金属件包裹一层胶膜，预埋工作完成后通过工装将金属件进行固定，晾置粘胶剂初步固化后进行外环向加强层的铺布操作。

外环向加强层：

外环向加强层0°与90°铺放比例控制在6:4，保证管体整体的直线度要求，管体成型后筒内直线度实测≦1mm；最外层增加2层T300织物预浸料铺层，用于表面打磨工序。

布局外环向加强层采用T300织物预浸料，通过裁布机裁切预定尺寸布块，进行阶梯状铺层，预埋件金属件与局部加强层接触部分粘贴一层胶膜，增加界面粘接强度和密封性。

升温速率控制在1.5℃/min；第一阶段，升温至80℃，然后保温20min；第二阶段，升温至130℃，保温180min。

降温至60℃以下后，通过专用20m脱模机完成复材筒脱模处理。

两次固化完成后即完成素材生产环节，由于缠带工艺导致管体表面效果为螺纹和波浪形状，通过打磨工序去除0.3mm左右的织物预浸料，保证表面平整度较好。

外表面油漆层：

筒体外表面喷涂底漆和面漆，即完成复材筒的加工。

由以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下有益效果：

复合材料发射筒结构简单，密封效果好，吊装承载能力强，耐烧蚀层粘接强度高，成型工艺简单，脱模方便，固化次数少；

相比传统金属材质实现了轻量化设计；仅采用两次固化即可成型，相比行业内多次固化成型方法效率大大提高；端头法兰预埋结构可实现较为严苛的吊装要求；耐烧蚀层成型方法可满足多次发射和摩擦后漆面完好、无脱落等优点；结构形式和成型方法值得推广应用。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种复合材料发射筒，其特征在于，所述复合材料发射筒包括复合材料筒体、位于复合材料筒体端部的端头法兰预埋结构、位于复合材料筒体上的若干接口预埋件和支脚预埋件、及固定安装于支脚预埋件上的支脚，端头法兰预埋结构包括法兰预埋件，所述复合材料筒体由内向外依次包括耐烧蚀层、内环向加强层、电磁屏蔽层、蜂窝层与局部实心层、外环向加强层及外表面油漆层，所述法兰预埋件、接口预埋件及支脚预埋件全部或部分设置于电磁屏蔽层和外环向加强层之间。

2.根据权利要求1所述的复合材料发射筒，其特征在于，所述蜂窝层与局部实心层位于同一铺层厚度区间，所述局部实心层位于蜂窝层与法兰预埋件、和/或蜂窝层与接口预埋件、和/或蜂窝层与支脚预埋件之间。

3.根据权利要求1所述的复合材料发射筒，其特征在于，所述端头法兰预埋结构包括位于法兰预埋件外侧的纤维层，所述纤维层位于电磁屏蔽层和外环向加强层之间。

4.根据权利要求3所述的复合材料发射筒，其特征在于，所述法兰预埋件包括3个1/3圆环结构的预埋件，每个预埋件上设有若干螺纹盲孔。

5.根据权利要求1所述的复合材料发射筒，其特征在于，所述接口预埋件及支脚预埋件部分露出至复合材料筒体外部，露出部分通过局部加强筋进行固定。

6.根据权利要求1所述的复合材料发射筒，其特征在于，所述内环向加强层包括交替铺放的0°碳纤维预浸料铺层和90°碳纤维预浸料铺层，外环向加强层包括铺放比为6：4的0°碳纤维预浸料铺层和90°碳纤维预浸料铺层。

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