一种碳纤维复合材料深潜耐压舱及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维复合材料深潜耐压舱及其制备方法。所述耐压舱的一端为半球壳的圆柱壳体采用外刚内强增强环向及厚度方向抗压能力的新型圆柱形复合材料耐压壳结构，另一个端盖半球壳采用同方法单独制备，通过RTM复合工艺与热固性树脂进行固化复合，同时在该端封头上设置轴向和径向“〇”圈来达密封防水的目的，最后对耐压舱进行表面防水处理。本发明专利技术采用碳纤维三维立体编织的结构设计和RTM复合工艺的制备方法，以满足保证结构重量最小情况下，提升水下稳定性能，并满足耐压舱高压缩强度使用条件，相比于其他材料结构的耐相同海水深度的耐压舱，本发明专利技术质量明显降低，排水比增加，能够提供更多的有效载荷，所以更具优势。

A Carbon Fiber Composite Deep Submergence Pressure Chamber and Its Preparation Method

The invention discloses a carbon fiber composite deep diving ballast chamber and a preparation method thereof. The cylindrical shell with hemispherical shell at one end of the ballast tank adopts a new cylindrical composite pressure shell structure with external rigidity and internal strength to enhance the compressive capacity in the circumferential and thickness directions. The hemispherical shell with the other end cap is prepared separately by the same method and cured by RTM composite technology and thermosetting resin, at the same time, the end cap is installed on the head. Axial and radial \rings\ are installed to achieve the purpose of sealing and waterproofing. Finally, surface waterproofing treatment is carried out for the ballast tank. The invention adopts the structural design of three-dimensional braided carbon fibers and the preparation method of RTM composite process, so as to improve the underwater stability and meet the service conditions of high compression strength of the ballast chamber under the condition of ensuring the minimum weight of the structure. Compared with the ballast chamber of other material structures with the same seawater depth, the quality of the invention is better. It can provide more payloads, so it has more advantages.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维复合材料深潜耐压舱及其制备方法
本专利技术涉及一种深潜耐压舱的制备，特别涉及一种碳纤维复合材料深潜耐压舱及其制备方法，属于装备材料领域。
技术介绍
为满足各项深海作业任务需求，水下滑翔机正趋于大潜深、长航程、高航速的发展方向。其中，耐压舱是其核心部件，需要保证结构在超过3000米(＞30MPa)水下的强度和稳定性，不会出现裂纹、塌陷或断裂失效等现象；同时需要满足低浮力系数(质量/排水量比)，以提升其有效承载效率。传统水下滑翔机耐压舱的结构选材主要为轻质合金材料。然而随着作业深度的增加，选用金属材料作为耐压舱体会使整个载体重量和体积过大。树脂基纤维增强复合材料具有比强度高、比刚度大、材料性能设计性强和密度低等一系列优点，是大深度水下滑翔机耐压舱理想的选材。研究资料显示，目前用于耐压舱的复合材料多为层合或缠绕结构形式。该类复合材料具有明确的层间构成，且无法一体成型，面外设计性差。这类复合材料面临的深水静压环境效应极为显著，复合材料内部易出现微观纤维裂纹萌生及界面脱粘，进而导致分层及宏观失稳破坏。三维编织技术是二维编织技术的拓展，主要应用于复合材料增强织物的织造。三维编织复合材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维复合材料深潜耐压舱，其特征在于，所述深潜耐压舱包括半球壳端盖和一端为半球壳的圆柱壳体两部分，半球壳端盖和一端为半球壳的圆柱壳体之间通过连接件、密封圈连接；半球壳端盖和一端为半球壳的圆柱壳体均包括碳纤维复合材料层和防水渗透涂层两部分，所述防水渗透涂层覆盖在碳纤维复合材料层外表面，所述碳纤维复合材料层为浸渍了树脂的碳纤维编织层；所述碳纤维编织层的编织结构由外层向内层依次为正交三维交织表面层、面内准各向三维交织过渡层和多层角联交织内层，并最终由贯穿厚度加强法向纱连接为整体，其中，所述面内准各向三维交织过渡层包含0°、90°、+θ和‑θ四个系列纱线，其中θ为30°～60°；所述多层角联交...

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维复合材料深潜耐压舱，其特征在于，所述深潜耐压舱包括半球壳端盖和一端为半球壳的圆柱壳体两部分，半球壳端盖和一端为半球壳的圆柱壳体之间通过连接件、密封圈连接；半球壳端盖和一端为半球壳的圆柱壳体均包括碳纤维复合材料层和防水渗透涂层两部分，所述防水渗透涂层覆盖在碳纤维复合材料层外表面，所述碳纤维复合材料层为浸渍了树脂的碳纤维编织层；所述碳纤维编织层的编织结构由外层向内层依次为正交三维交织表面层、面内准各向三维交织过渡层和多层角联交织内层，并最终由贯穿厚度加强法向纱连接为整体，其中，所述面内准各向三维交织过渡层包含0°、90°、+θ和-θ四个系列纱线，其中θ为30°～60°；所述多层角联交织内层的交织结构为2.5D、经向增强2.5D、纬向增强2.5D、法向增强2.5D、经纬双向增强2.5D或经法双向增强2.5D中一种或多种。2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料深潜耐压舱，其特征在于，所述碳纤维复合材料深潜耐压舱长度为50mm-2000mm，长度和直径的比例为1～15。3.根据权利要求1或2所述的一种碳纤维复合材料深潜耐压舱，其特征在于，所述碳纤维复合材料层的径厚比为1～20，所述径厚比为碳纤维复合材料层的内径和其厚度的比例。4.根据权利要求1～3任一所述的一种碳纤维复合材料深潜耐压舱，其特征在于，所述碳纤维为强度大于3000MPa，模量大于200Gpa的碳纤维。5.根据权利要求1～4任一所述的一种碳纤维复合材料深潜耐压舱，其特征在于，所述正交三维交织表面层、面内准各向三维交织过渡层和多层角联交织内层的厚度分别为碳纤维编织层厚度的15％-50％、20％-50％、20％-50％。6.根据权利要求1～5任一所述的一种碳纤维复合材料深潜耐压舱，其特征在于，所述树脂的体积占...

【专利技术属性】
技术研发人员：张典堂，王晓旭，钱坤，宗晟，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32