一种轻质高强复合材料合金实心舵板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种轻质高强复合材料合金实心舵板及其制备方法，包括舵板本体，所述舵板本体由钢骨架、浇注于钢骨架外侧的复合材料合金芯材以及包覆于所述复合材料合金芯材外表面的蒙皮组成，其中，所述复合材料合金芯材采用刚性空心玻璃微珠增强互穿聚合物网络(IPN)结构合金材料浇注而成，所述蒙皮为玻璃钢复合材料蒙皮。本发明专利技术结构简单，良好的阻尼性能，有效减弱舵轴传递过来的振动、流激振动和声辐射，并大幅度减轻舵板的重量，使舵板水中姿态调整更灵活，同时，保障了舵板在水下工作环境中的刚性要求。作环境中的刚性要求。作环境中的刚性要求。

【技术实现步骤摘要】
一种轻质高强复合材料合金实心舵板及其制备方法

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[0001]本专利技术涉及水下潜用舰艇使用的非金属舵板领域，具体涉及一种轻质高强复合材料合金实心舵板及其制备方法。

技术介绍
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[0002]传统钢质舵板重量大，阻尼性能差，难以阻隔舵轴传递过来的振动、流激振动；而发泡塑料填充复合材料舵，抗压强度低，吸水率较大，特别是高压下的吸水性较高，且发泡材料的声目标强度较大。为进一步提高潜用舵板的隐身性能，需在保持复合材料舵板阻尼特性的同时，减轻舵板的水中重量，减弱舵板的声目标强度。

技术实现思路
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[0003]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种轻质高强复合材料合金实心舵板，以解决传统钢质舵板重量大、操纵性差、阻尼减隔振性差以及传统泡沫复合材料舵板舵板刚性差、表面声反射强、声隐身性差的问题。
[0004]本专利技术的技术解决方案是，提供一种轻质高强复合材料合金实心舵板,包括舵板本体，所述舵板本体由钢骨架、浇注于钢骨架外侧的复合材料合金芯材以及包覆于所述复合材料合金芯材外表面的蒙皮组成，其中，所述复合材料合金芯材采用刚性空心玻璃微珠增强互穿聚合物网络(IPN)结构合金材料浇注而成，所述蒙皮为玻璃钢复合材料蒙皮。
[0005]复合材料合金芯材采用刚性空心玻璃微珠增强IPN结构合金材料，极大地增强了复合材料合金刚性的同时，大幅度降低了芯材的密度，复合材料合金芯材良好的阻尼性能，有效减弱舵轴传递过来的振动、流激振动和声辐射，并且大幅度减轻舵板的重量，使舵板水中姿态调整更灵活。另外，复合材料合金芯材较高的声透射系数，降低了舵板的声目标强度，增强了舵板的声隐身性能。而钢骨架设计，增加了舵板的刚性和强度，解决了传统泡沫复合材料舵板刚性差，形变大的问题。
[0006]作为优选，所述钢骨架由纵加强板和横加强板交错切口焊接而成，所述纵加强板和所述横加强板采用完整的船用钢切割成型，且所述纵加强板和所述横加强板线形与舵板线形一致。
[0007]作为优选，所述钢骨架还包括分布于所述纵加强板和所述横加强板上的多个螺钉型结构桩，所述螺钉型结构桩包覆于所述复合材料合金芯材内部。且所述钢骨架表面采用环氧防腐漆处理。螺钉型结构桩包覆在复合材料合金芯材内部，且钢骨架表面采用环氧防锈漆处理，进一步增加钢骨架与芯材的粘合强度。
[0008]作为优选，述玻璃钢复合材料蒙皮采用与所述复合材料合金芯材同基体的树脂纤维复合材料，并一体式包覆于所述复合材料合金芯材外固化成型，增强玻璃钢复合材料蒙皮与复合材料合金芯材的粘合作用。玻璃钢复合材料蒙皮外表面涂刷防污涂层，避免了海洋生物在舵板表面的附着和海水腐蚀。
[0009]作为优选，所述复合材料合金芯材一体式浇注在钢骨架的纵加强板和横加强板之
间并固化成型。
[0010]本专利技术还提供一种轻质高强复合材料合金实心舵板的制备方法，包括以下步骤，
[0011]步骤1，按尺寸要求，采用完整的船用钢切割成型纵加强板和横加强板，切割好的纵加强板和横加强板交错切口焊接，并在纵加强板、横加强板上固定多个螺钉型结构桩而形成钢骨架；
[0012]步骤2，钢骨架表面采用环氧防腐漆进行预处理；
[0013]步骤3，在钢骨架的纵加强板和横加强板之间一体式浇注刚性空心玻璃微珠增强IPN结构聚合物合金材料并固化形成复合材料合金芯材；
[0014]步骤4，复合材料合金芯材与钢骨架固化成型后采用机加工的方式进一步修整舵板整体线形；
[0015]步骤5，在线形修整后的复合材料合金芯材上直接手糊成型玻璃钢复合材料蒙皮，待其固化后外表面进行打磨、线形修整，最后涂刷防污涂层。
[0016]采用以上方案后与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0017]在上述方案中，复合材料合金芯材是刚性空心玻璃微珠增强IPN结构合金材料，具有良好的阻尼性能，有效减弱舵轴传递过来的振动、流激振动和声辐射。
[0018]并且复合材料合金芯材密度低，其密度仅为水的密度的一半，大幅度减轻舵板的重量，使舵板水中姿态调整更灵活。
[0019]同时，复合材料合金芯材刚性大，保障了舵板在水下工作环境中的刚性要求。
[0020]另外，复合材料合金芯材吸水率低，可以使舵板在水中长期工作时重量保持稳定。并且复合材料合金芯材与钢骨架界面粘合强度高，满足舵板工作环境下界面要求，解决了泡沫复合材料舵板在水下工作时芯材与骨架易脱落的问题。
[0021]复合材料合金芯材在2kHz～10kHz频段范围内，平均透射系数达95％，使舵板具有良好的声透射性能和声隐身性。
[0022]钢骨架增加了舵板的刚性和强度，有效保障了舵工作时对舵板的刚性要求。钢骨架纵、横加强板线形与舵板线形一致，各加强板由完整的钢板切割成型，纵、横加强板相交位置切口交错焊接，避免了多块拼接带来的应力薄弱区，保障了加强板的强度和刚性。钢骨架纵、横加强板上分布多个螺钉型结构桩，螺钉型结构桩包覆在复合材料合金芯材内部，且钢骨架表面采用环氧防锈漆处理，进一步增加钢骨架与芯材的粘合强度。
[0023]玻璃钢复合材料蒙皮采用与轻质高强复合材料合金芯材同基体的树脂纤维复合材料，增强玻璃钢复合材料蒙皮与芯材的粘合作用。蒙皮外表面涂刷防污涂层，避免了海洋生物在舵板表面的附着和海水腐蚀。
[0024]在工艺上，与以往的泡沫复合材料舵不同，复合材料合金芯材与钢骨架一体式固化成型，芯材与钢骨架界面粘合强度高，钢骨架完全包覆在复合材料内部，避免了在海水中长期浸泡和内部结构腐蚀严重的问题。同时，实心舵板的设计，避免了舵板内部泥沙淤积以及操纵舵板产生的表面振动和流激噪声等问题。
附图说明：
[0025]图1为轻质高强复合材料合金舵板结构示意图；
[0026]图2为钢骨架结构示意图。
[0027]图中，1、复合材料合金芯材；2、钢骨架；3、蒙皮；4、横加强板；5、纵加强板；6、螺钉型结构桩。
具体实施方式：
[0028]下面结合附图就具体实施方式对本专利技术作进一步说明：
[0029]如图1
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2所示，一种轻质高强复合材料合金实心舵板,包括舵板本体，舵板本体由钢骨架2、复合材料合金芯材1以及蒙皮3组成，其中，复合材料合金芯材1采用刚性空心玻璃微珠增强互穿聚合物网络(IPN)结构合金材料浇注而成，蒙皮3为玻璃钢复合材料蒙皮。
[0030]具体的，钢骨架1其框架由纵加强板5和横加强板4交错切口焊接而成，纵加强板5和横加强板4采用完整的船用钢切割成型，并且纵加强板5和横加强板4线形与舵板线形一致。纵加强板5和横加强板4上分布有多个螺钉型结构桩6，螺钉型结构桩6完全包覆于复合材料合金芯材1内部。另外为增加钢骨架1与复合材料合金芯材2的粘合强度，钢骨架1表面采用环氧防锈漆处理。
[0031]复合材料合金芯材2可采用一体式浇注方式在钢骨架的纵加强板5和横加强板4之间浇注并固化成型，从而将钢骨架1完全或至少大部分包覆于复合材料合金芯材内部。
[0032]本实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻质高强复合材料合金实心舵板,包括舵板本体，其特征在于：所述舵板本体由钢骨架、浇注于钢骨架外侧的复合材料合金芯材以及包覆于所述复合材料合金芯材外表面的蒙皮组成，其中，所述复合材料合金芯材采用刚性空心玻璃微珠增强IPN结构合金材料浇注而成，所述蒙皮为玻璃钢复合材料蒙皮。2.根据权利要求1所述的轻质高强复合材料合金实心舵板，其特征在于：所述钢骨架由纵加强板和横加强板交错切口焊接而成，所述纵加强板和所述横加强板采用完整的船用钢切割成型，且所述纵加强板和所述横加强板线形与舵板线形一致。3.根据权利要求1所述的轻质高强复合材料合金实心舵板，其特征在于：所述钢骨架还包括分布于所述纵加强板和所述横加强板上的多个螺钉型结构桩，所述螺钉型结构桩包覆于所述复合材料合金芯材内部。4.根据权利要求1所述的轻质高强复合材料合金实心舵板，其特征在于：所述钢骨架表面采用环氧防腐漆处理。5.根据权利要求1所述的轻质高强复合材料合金实心舵板，其特征在于：所述玻璃钢复合材料蒙皮采用与所述复...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洁，张德志，徐江兵，张振，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一五研究所，
类型：发明
国别省市：