一种潜艇耐压壳体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种潜艇耐压壳体，包括钢骨架和壳本体，所述钢骨架固定在所述壳本体内表面，所述壳本体由内至外依次由内衬层、增强层和外防护层复合而成，所述增强层是由粘附有氨基树脂的竹篾片缠绕若干层复合而成，所述内衬层和所述外防护层均是由竹纤维无纺布和环氧乙烯基酯树脂复合而成。还公开了一种潜艇耐压壳体的制备方法，包括竹篾片预处理，树脂配制，设计厚度，制备舯艉部壳本体，制备舯艏部壳本体，连接钢骨架，舯艉部壳本体与舯艏部壳本体连接，以上步骤均在环境湿度低于40％RH的条件下进行。本发明专利技术制得的潜艇耐压壳体，绿色环保，质量轻，成本低，从而提高行驶速度和续航里程，并且抗形变能力强，阻尼性能好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水下舰艇
，更具体地，涉及一种潜艇耐压壳体。此外，本专利技术还涉及一种潜艇耐压壳体的制备方法。
技术介绍
潜艇是海军作战的重要舰艇之一，它可以在水下机动灵活地运动，用于攻击对方水面上的战舰和水中的潜艇，也可以袭击陆地上的重要军事目标，必要时它还可以担负布雷、侦察及运输兵员和重要军事物资的重任。潜艇具有很好的隐蔽性和突然袭击能力，在水中可以长时间、长距离的持续航行。潜艇结构有单壳体、双壳体、单双混合壳体三种，单壳体为耐压壳体，双壳体为在耐压壳体外还具有一层非耐压壳体。随着声呐探测技术的不断发展和探测能力的不断提高，作为海军常规和战略武器装备的潜艇的隐蔽性受到了严重的挑战。单壳体潜艇与双壳体潜艇相比，耐压舱容积相同时湿表面积更小，从而声反射面积小，同样吨位下耐压舱空间更大，利于布设庞大复杂的声呐、降噪设备，隐蔽性更高，正在成为主流潜艇结构。目前，潜艇壳体一般采用HY-80、HY-100等高强度钢制成，但钢材的制造过程能耗高，会排放大量的有害气体，造成严重的大气污染。并且钢材本身质量大，限制了其行驶速度。因此，如何使潜艇壳体绿色环保，质量更轻，以提高其行驶速度，是本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术的以上问题，本专利技术的目的在于提供一种潜艇耐压壳体，绿色环保，比钢材质量更轻，提高行驶速度和续航里程。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种潜艇耐压壳体，包括钢骨架和壳本体，所述钢骨架固定在所述壳本体内表面，所述壳本体由内至外依次由内衬层、增强层和外防护层复合而成，所述增强层是由浸润有氨基树脂的竹篾片缠绕若干层复合而成，所述内衬层和所述外防护层均是由竹纤维无纺布和环氧乙烯基酯树脂复合而成。优选地，所述氨基树脂和所述环氧乙烯基酯树脂中均添加有纳米材料。优选地，所述钢骨架通过环氧树脂粘接在所述壳本体内表面。本专利技术还提供了一种制备上述潜艇耐压壳体的方法，具体包括如下步骤：竹篾片预处理：将原竹开成竹片，去青、去黄，将剩余的竹肉部分弦剖成竹篾片，将所述竹篾片经过脱脂处理后干燥至含水率不高于10％，选取拉伸强度不低于90MPa的竹篾片备用；树脂胶黏剂配制：在氨基树脂中按比例加入纳米材料、生物填料，充分搅拌，混合均匀，之后按比例加入固化剂，再充分搅拌，混合均匀；在环氧乙烯基酯树脂中按比例加入增韧剂、稀释剂、纳米材料，充分搅拌，混合均匀，之后按比例加入固化剂，再充分搅拌，混合均匀；设计厚度：根据潜艇设计模型分别计算出内衬层、增强层、外防护层设计厚度；制备舯艉部壳本体：舯艉部内衬层制备：在潜艇舯艉部模具表面涂覆一层脱模剂，然后将被配制好的环氧乙烯基酯树脂浸透的竹纤维无纺布缠绕在潜艇舯艉部模具上，缠绕若干层至内衬层设计厚度制得舯艉部内衬层；舯艉部增强层制备：将备用的竹篾片浸入配制好的氨基树脂中，使竹篾片被氨基树脂完全包覆，然后将竹篾片缠绕在舯艉部内衬层表面，缠绕若干层至增强层设计厚度，在舯部端保留第一宽度仅缠绕部分厚度的增强层，制得舯艉部增强层；舯艉部外防护层制备：将被配制好的环氧乙烯基酯树脂浸透的竹纤维无纺布缠绕在舯艉部增强层上，缠绕若干层至外防护层设计厚度，在舯部端第一宽度内不缠绕外防护层，制得舯艉部外防护层；固化：对由内至外依次缠绕有舯艉部内衬层、舯艉部增强层和舯艉部外防护层的潜艇舯艉部模具进行加热固化，固化完成后，脱模，舯艉部内衬层、舯艉部增强层和舯艉部外防护层复合成为舯艉部壳本体；制备舯艏部壳本体：在潜艇舯艏部模具上采用与制备舯艉部壳本体相同的方式依次制备舯艏部内衬层、舯艏部增强层和舯艏部外防护层，同样在舯部端保留第一宽度仅缠绕部分厚度的增强层且不缠绕外防护层，对由内至外依次缠绕有舯艏部内衬层、舯艏部增强层和舯艏部外防护层的潜艇舯艏部模具进行加热固化，固化完成后，脱模，舯艏部内衬层、舯艏部增强层和舯艏部外防护层复合成为舯艏部壳本体；连接钢骨架：分别在制备好的舯艉部壳本体和舯艏部壳本体的内表面上涂覆环氧树脂，之后粘接钢骨架，经加热固化后，钢骨架固定在舯艉部壳本体和舯艏部壳本体的内表面上；舯艏部壳本体与舯艉部壳本体连接：将舯艏部壳本体与舯艉部壳本体对接，对接处填塞环氧树脂，之后在该保留出的相对接的两段第一宽度内共同缠绕被氨基树脂完全包覆的竹篾片至增强层设计厚度，之后缠绕被配制好的环氧乙烯基酯树脂浸透的竹纤维无纺布至外防护层的设计厚度，经过加热固化，完成壳本体的制备；以上步骤均在环境湿度低于40％RH的条件下进行。优选地，所述仅缠绕内衬层和部分厚度的增强层的第一宽度部分与具有完整内衬层、增强层和外防护层的其余部分之间形成棱面，所述棱面为粗糙不平的倾斜面。优选地，所述固化方式为从模具内部向外和从模具外部向内共同加热固化，并且从模具内部向外的固化速率高于从模具外部向内的固化速率；从制备内衬层开始就进行持续加热固化，直至制备完成外防护层并使外防护层固化完成。优选地，所述舯艏部壳本体与舯艉部壳本体连接处内表面粘接有多层碳纤维布进行加固。优选地，所述竹篾片宽度为5mm-20mm，厚度为0.3mm-2mm。优选地，所述氨基树脂胶黏剂包括氨基树脂100质量份数，生物填料15-30质量份数，纳米材料1-3质量份数。优选地，所述环氧乙烯基酯树脂胶黏剂包括环氧乙烯基酯树脂100质量份数，增韧剂3-5质量份数，稀释剂12-15质量份数，纳米碳纤维1-3质量份数。本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于潜艇壳体内衬层和外防护层采用竹纤维无纺布作为原材料，增强层采用竹篾作为原材料，绿色环保，资源可再生，不会受到资源限制，成本低，而且竹材质量轻，强度高，韧性好，利用竹篾片的高比强度、比模量，采用缠绕工艺可以充分发挥其轴向拉伸强度，使缠绕出的壳体力学强度高。内衬层和外防护层保护增强层不被腐蚀，延长增强层的使用寿命，并且内衬层和外防护层的基体树脂选用环氧乙烯基酯树脂，耐海水性能好，这样的内衬层、增强层、外防护层复合而成的壳体耐海水性能好，能够达到潜艇耐压要求，且质量轻，进而能够增加载弹量，提高续航里程，提升行驶速度。另外，由于竹材的弹性模量高，使制得的壳体抗形变能力强。而且，这样制得的竹复合壳体较钢材壳体阻尼性能更好，具有一定的吸声效果，提高潜艇壳体的声隐身能力。本专利技术所提供的制备方法中，通过对竹篾片的选材、剖切方式、预处理方式、环境条件进行控制，以增大竹篾片的力学强度，便于氨基树脂渗透进入竹篾，增大竹篾与氨基树脂的界面粘结性能，减少水分子对界面的破坏，进而增大耐海水性能。通过对树脂的配制，增大环氧乙烯基酯树脂的冲击强度、浸润性能，增大氨基树脂的强度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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是本专利技术中一种具体实施方式所提供的潜艇耐压壳体结构示意图；图2是本专利技术中一种具体实施方式所提供的舯艉部壳本体和舯艏部壳本体结构示意图。附图中标记如下：1-钢骨架，2-壳本体，21-内衬层，22-增强层，23-外防护层，3-第一宽度，31-棱面，32-对接处，4-舯艉部壳本体，41-舯艉部内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种潜艇耐压壳体，其特征在于，包括钢骨架和壳本体，所述钢骨架固定在所述壳本体内表面，所述壳本体由内至外依次由内衬层、增强层和外防护层复合而成，所述增强层是由浸润有氨基树脂的竹篾片缠绕若干层复合而成，所述内衬层和所述外防护层均是由竹纤维无纺布和环氧乙烯基酯树脂复合而成。

【技术特征摘要】
1.一种潜艇耐压壳体，其特征在于，包括钢骨架和壳本体，所述钢骨架固定在所述壳本体内表面，所述壳本体由内至外依次由内衬层、增强层和外防护层复合而成，所述增强层是由浸润有氨基树脂的竹篾片缠绕若干层复合而成，所述内衬层和所述外防护层均是由竹纤维无纺布和环氧乙烯基酯树脂复合而成。2.如权利要求1所述的潜艇耐压壳体，其特征在于，所述氨基树脂和所述环氧乙烯基酯树脂中均添加有纳米材料。3.如权利要求1所述的潜艇耐压壳体，其特征在于，所述钢骨架通过环氧树脂粘接在所述壳本体内表面。4.一种制备权利要求1或2或3所述的潜艇耐压壳体的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：竹篾片预处理：将原竹开成竹片，去青、去黄，将剩余的竹肉部分弦剖成竹篾片，将所述竹篾片经过脱脂处理后干燥至含水率不高于10％，选取拉伸强度不低于90MPa的竹篾片备用；树脂胶黏剂配制：在氨基树脂中按比例加入纳米材料、生物填料，充分搅拌，混合均匀，之后按比例加入固化剂，再充分搅拌，混合均匀；在环氧乙烯基酯树脂中按比例加入增韧剂、稀释剂、纳米材料，充分搅拌，混合均匀，之后按比例加入固化剂，再充分搅拌，混合均匀；设计厚度：根据潜艇设计模型分别计算出内衬层、增强层、外防护层设计厚度；制备舯艉部壳本体：舯艉部内衬层制备：在潜艇舯艉部模具表面涂覆一层脱模剂，然后将被配制好的环氧乙烯基酯树脂浸透的竹纤维无纺布缠绕在潜艇舯艉部模具上，缠绕若干层至内衬层设计厚度制得舯艉部内衬层；舯艉部增强层制备：将备用的竹篾片浸入配制好的氨基树脂中，使竹篾片被氨基树脂完全包覆，然后将竹篾片缠绕在舯艉部内衬层表面，缠绕若干层至增强层设计厚度，在舯部端保留第一宽度仅缠绕部分厚度的增强层，制得舯艉部增强层；舯艉部外防护层制备：将被配制好的环氧乙烯基酯树脂浸透的竹纤维无纺布缠绕在舯艉部增强层上，缠绕若干层至外防护层设计厚度，在舯部端第一宽度内不缠绕外防护层，制得舯艉部外防护层；固化：对由内至外依次缠绕有舯艉部内衬层、舯艉部增强层和舯艉部外防护层的潜艇舯艉部模具进行加热固化，固化完成后，脱模，舯艉部内衬层、舯艉部增强层和舯艉部外防护层复合成为舯艉部壳本体；制备舯艏部壳本体：在潜艇舯艏部模具上采用与制备舯艉...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶柃，牛琳，马建新，
申请(专利权)人：浙江鑫宙竹基复合材料科技有限公司，叶柃，
类型：发明
国别省市：浙江;33