一种承压筒制作方法、承压筒及应急上浮系统的承压壳体技术方案

本发明专利技术涉及海洋技术装备领域，特别涉及一种承压筒制作方法。其包括以下步骤：第一步，制备模具；第二步，将浸渍环氧树脂的碳纤维缠绕到所述模具表面，形成结构层；第三步，将所述结构层进行高温固化，使所述环氧树脂进一步硬化；第四步，高温固化完成后，将所述结构层内的所述模具脱除；第五步，对脱模后的所述结构层的端面和配合面进行加工；第六步，在所述结构层外表面喷涂聚脲和/或聚氨酯，形成功能层，即得到所述承压筒。本发明专利技术的目的在于提供一种承压筒制作方法、承压筒及应急上浮系统的承压壳体，以解决现有的应急上浮系统的承压壳体存在重量大、耐腐蚀性差和透声效果不好的问题。

A Manufacturing Method of Pressure Cylinder, Pressure Cylinder and Pressure Shell of Emergency Floating System

The invention relates to the field of marine technical equipment, in particular to a method for manufacturing a pressure cylinder. It includes the following steps: the first step is to prepare the die; the second step is to wrap the carbon fibers impregnated with epoxy resin around the surface of the die to form a structural layer; the third step is to cure the structural layer at high temperature to further harden the epoxy resin; the fourth step is to remove the die in the structural layer after high temperature curing is completed; and the fifth step is to remove the said die after demoulding. The end face and the mating surface of the structural layer are processed; the sixth step is to spray polyurea and/or polyurethane on the outer surface of the structural layer to form a functional layer, that is, to obtain the pressure cylinder. The object of the present invention is to provide a method for manufacturing a pressure cylinder, a pressure cylinder and a pressure shell of an emergency floating system, so as to solve the problems of large weight, poor corrosion resistance and poor sound transmission effect of the pressure shell of an existing emergency floating system.

【技术实现步骤摘要】
一种承压筒制作方法、承压筒及应急上浮系统的承压壳体
本专利技术涉及海洋技术装备领域，特别涉及一种承压筒制作方法、承压筒及应急上浮系统的承压壳体。
技术介绍
水下机器人在海洋开发和军事战争中发挥着越来越重要的作用。随着陆地资源的枯竭，世界各国高度重视海洋资源的开发和利用，水下机器人被用于海洋环境监测、海洋资源开发和海洋科学研究等。同时，水下机器人也成为世界各国军事装备的研发重点，在水下侦察、探测识别、猎扫雷和打捞回收等作战任务中发挥着作用。由于工作环境的复杂性，水下机器人可能会出现能源耗尽、机体损伤、渗漏失效等故障，而急需浮出水面。应急上浮系统能够帮助水下机器人快速浮出水面，保护数据和设备装置。水下机器人的应急上浮系统由传感器、中央控制器、点火器、气囊和承压壳体等组成。应急上浮系统的承压壳体需要承受长期深海外压载荷和燃气快速释放时的内压冲击。目前，承压壳体大多采用高强度钢、铝合金和钛合金等金属材料制作，存在重量大、耐腐蚀性差和透声效果不好等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种承压筒制作方法、承压筒及应急上浮系统的承压壳体，以解决现有的应急上浮系统的承压壳体存在重量大、耐腐蚀性差和透声效果不好的问题。本专利技术的目的是由下述技术方案实现的：一种承压筒制作方法，其包括以下步骤：第一步，制备模具；第二步，将浸渍环氧树脂的碳纤维缠绕到所述模具表面，形成结构层；第三步，将所述结构层进行高温固化，使所述环氧树脂进一步硬化；第四步，高温固化完成后，将所述结构层内的所述模具脱除；第五步，对脱模后的所述结构层的端面和配合面进行加工；第六步，在所述结构层外表面喷涂聚脲和/或聚氨酯，形成功能层，即得到所述承压筒。进一步的，第二步中，将所述模具按照10°～88°的螺旋角度缠绕所述碳纤维；所述碳纤维的厚度为0.1～0.5mm。进一步的，第二步中，所述结构层的厚度为11-13mm。进一步的，第三步中，所述高温固化具体为，先升温到93-97℃，保温1.5-2.5小时，再升温到123-127℃，保温2.5-3.5小时，最后，升温到158-162℃，保温4.5-5.5小时；其中，升温速率为0.5℃～2℃/分钟。进一步的，第六步中，所述功能层的厚度为0.5～2mm。一种承压筒，其由以上任一所述的承压筒制作方法制备而成。一种应急上浮系统的承压壳体，其包括以上所述的承压筒。进一步的，还包括安装在所述承压筒两端的堵盖，所述堵盖与所述承压筒通过螺栓连接。进一步的，所述堵盖由陶瓷材料制成。进一步的，所述承压筒与所述堵盖之间安装有橡胶密封圈。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：1.本专利技术所述的承压筒，由所述结构层和所述功能层组成，所述结构层采用所述碳纤维浸渍所述环氧树脂缠绕成型，再经过高温固化；所述功能层采用聚脲喷涂成型；本专利技术所述承压筒具有较轻的重量，与同尺寸、同规格的金属壳体相比可减重30％～50％，对于水下机器人应急上浮系统的质心平衡和稳定性提高有较明显的效果；同时，本专利技术所述承压筒较金属壳体耐腐蚀性提高，有利于延长应急上浮系统的使用寿命，提高水下机器人的长期可靠性，降低使用维护费用；此外，本专利技术所述承压筒利于传递声呐信号，降低金属材料壳体带来的信号衰减问题，对于提高水下机器人的综合性能，具有较为重要的意义。2.本专利技术所述的承压筒制作方法，所述模具按照10°～88°的螺旋角度缠绕所述碳纤维；所述碳纤维的厚度为0.1～0.5mm，所述结构层的厚度为11-13mm，采用上述范围的螺旋角度交替缠绕可以优化承压筒所受轴向和环向应力的分配，使承压筒的结构重量降低；采用薄层叠加成型，可以降低内部缺陷，使层间应力合理分配，有利于强度的发挥。3.本专利技术所述的承压筒，所述堵盖由陶瓷材料制成；陶瓷材料具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点，具有耐压、透声的作用，降低金属材料带来的信号衰减问题。附图说明图1为本专利技术所述应急上浮系统的承压壳体结构图；其中，1-承压筒、101-结构层、102-功能层、2-橡胶密封圈、3-堵盖、4-螺栓。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。实施例1参见图1，一种承压筒制作方法，其包括以下步骤：第一步，制备模具；所述模具用于支撑圆筒成型，所述模具的外径与所述承压筒的内径一致；用于制作所述模具的材质一般为钢质，如45号钢或30CrMnSi等；本领域技术人员可根据常规方法进行模具的制备；作为本实施例的优选实现方式，还包括在所述模具使用前进行表面处理的步骤，在所述模具表面涂覆硅脂、润滑剂等脱模材料；第二步，缠绕成型，在所述模具表面按照一定的螺旋角度，将浸渍环氧树脂的一定厚度的碳纤维缠绕到所述模具表面，形成结构层101；所述结构层厚度为11mm；所述碳纤维采用T700SC-12K或T800、T1000等更高强度级别；所述环氧树脂采用E51型号或TDE86型号，所述环氧树脂与胺类固化剂按照100份∶(20～45)份的重量比配制；所述螺旋角度为10°～88°；所述碳纤维厚度为0.1～0.5mm；所述碳纤维可以由玻璃纤维和芳纶纤维代替；所述环氧树脂可由乙烯基酯树脂和聚酯树脂代替；第三步，高温固化，将所述结构层进行高温固化，使所述环氧树脂进一步硬化；固化设备采用高温固化炉，可按照一定的升温速率进行调节；高温固化过程为，从室温升温到95℃，保温2小时，升温到125℃，保温3小时，升温到160℃，保温5小时，其中升温速率为0.5℃～2℃/分钟；所述环氧树脂在加温过程中逐渐产生交联反应，分子量逐步扩大，最终形成坚硬的固体化合物，同时，在温度控制过程中所述碳纤维的表面会与所述环氧树脂进一步浸润，产生物理和化学结合力，两种材料在复合效应作用下生成高强度的结构层，材料制作经历高温过程后，能够有效降低内应力，避免产生内部缺陷，提高了使用可靠性。第四步，脱模，高温固化完成后，需将所述结构层内的所述模具脱除；可以采用脱模机对所述模具施加拉伸牵引力，将所述模具从所述结构层内部拔出；第五步，机械加工，对脱模后的所述结构层的端面和配合面进行加工；以便于后期处理和安装；所述机械加工包括但不限于切割、抛光、打磨。第六步，表面喷涂，在所述结构层外表面喷涂聚脲涂层，形成功能层102；所述功能层的厚度为0.5～2mm；作为本实施例可替换的实现方式，所述聚脲涂层可由聚氨酯涂层代替；所述功能层的设置，可以起到密封、防渗漏的作用。参见图1，一种应急上浮系统的承压壳体，其包括本实施例上述方法制备得到的所述的承压筒1；还包括安装在所述承压筒两端的堵盖3，所述堵盖与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种承压筒制作方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，制备模具；第二步，将浸渍环氧树脂的碳纤维缠绕到所述模具表面，形成结构层；第三步，将所述结构层进行高温固化，使所述环氧树脂进一步硬化；第四步，高温固化完成后，将所述结构层内的所述模具脱除；第五步，对脱模后的所述结构层的端面和配合面进行加工；第六步，在所述结构层外表面喷涂聚脲和/或聚氨酯，形成功能层，即得到所述承压筒。

【技术特征摘要】
1.一种承压筒制作方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，制备模具；第二步，将浸渍环氧树脂的碳纤维缠绕到所述模具表面，形成结构层；第三步，将所述结构层进行高温固化，使所述环氧树脂进一步硬化；第四步，高温固化完成后，将所述结构层内的所述模具脱除；第五步，对脱模后的所述结构层的端面和配合面进行加工；第六步，在所述结构层外表面喷涂聚脲和/或聚氨酯，形成功能层，即得到所述承压筒。2.根据权利要求1所述的承压筒制作方法，其特征在于：第二步中，将所述模具按照10°～88°的螺旋角度缠绕所述碳纤维；所述碳纤维的厚度为0.1～0.5mm。3.根据权利要求1所述的承压筒制作方法，其特征在于：第二步中，所述结构层的厚度为11-13mm。4.根据权利要求1所述的承压筒制作方法，其特征在于：第三步中，所述高温固化具体为，先升温到93-97℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖文刚，仙宝君，张丽英，江亚彬，杨克伦，刘魏魏，王鹏飞，
申请(专利权)人：北京玻钢院复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11