[發明專利]一種用于超重力離心機信號數據管線加強的結構

有效

• 申請號: 201911310314.0
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN110947527B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 鄭傳祥;林嬌;蔣建群;林偉岸;竇丹陽;黃維;顏加明;陳云敏
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B04B7/00
• 分類號: B04B7/00;B29C70/22;B29C70/30
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種用于超重力離心機信號數據管線加強的結構。加強結構安裝于超重力離心機的高速轉臂上，加強結構裝在高速轉臂頂面上，加強結構內部布置固定各類管線，加強結構包括分別在各類管線上下兩側對稱布置的結構單元和結構單元外的增強碳纖維復合層，上下兩側的結構單元分別包裹在管線的上面和下面，在相鄰兩根管線之間結構單元的內凹部分采用增強碳纖維復合層進行填平，結構單元和增強碳纖維復合層是由纖維布置不同的多層碳纖維復合材料層層疊構成。本發明的信號數據線加強結構可以在使用過程中克服由于超重力離心機高速旋轉下帶來的巨大拉力，防止信號數據線在離心機高速運轉下被甩出、拉斷。信號數據線固定牢靠，結構簡單。

技術領域

本發明涉及超重力離心場下的結構加強結構設計領域的一個超重力離心機內部結構，特別是涉及了一種超重力離心場信號數據線加強結構設計。

背景技術

超重力離心機是研究地質過程演變、土體污染物遷移、深地深海工程災變等問題的縮時縮尺實驗的重要實驗裝置，然而在超重力環境下，巨大的離心力作用使得如傳感器、數據線、水氣等進出管線等承受巨大的離心力，且巨大的離心力極易使得這些信號數據線、物料進出管線在固定后被拉裂、拉斷。因此，為了保證信號數據線、物料輸送管線在超重力場測量過程中可以正常使用，需要對其結構上進行加強和固定。

發明內容

本發明的目的在于克服超重力場下信號數據線難以固定和使用過程中易被拉斷損壞的缺點，設計一種信號數據線的固定加強結構，可以使得包含信號數據線在內的加強結構在使用過程中承受很大的拉力，防止信號數據線在超重力離心機高速運轉下被甩出、拉斷。適用于超重力離心機以及其他高速運轉的設備。

本發明采用的技術方案是：

本發明加強結構安裝于超重力離心機的高速轉臂上，加強結構通過內六角螺釘和防松墊片固定定位裝在高速轉臂頂面上，同時加強結構下表面用粘結劑粘結在高速轉臂頂面上；加強結構內部布置固定各類管線，各類管線的一端通過管線入艙接頭進入超重力實驗艙內與各儀器儀表連接，各類管線的另一端向超重力離心機的中心轉軸延伸并穿設進入中心轉軸中空腔內并與中心轉軸上的滑環機構連接，經過滑環機構后連接到管線引出接頭引出到超重力離心機的離心室外面。

各類管線包括金屬管、導線、光纖類數據線、非金屬管、屏蔽絕緣類管線和傳感器引線。

所述的加強結構包括分別在各類管線上下兩側對稱布置的碳纖維復合材料層和增強碳纖維補平層，上下兩側的纖維復合材料層和增強碳纖維補平層分別包裹在管線的上面和下面，在相鄰兩根管線之間結構單元的內凹部分采用增強碳纖維補平層進行填平，從而形成三明治復合加強夾層結構；復合加強夾層結構是由五層或者更多層不同纖維方向的碳纖維復合材料層層合構成，單層碳纖維復合材料層是由數根增強碳纖維平行間隔埋設于環氧樹脂基體中構成，五層碳纖維復合材料層中的增強碳纖維平行布置方向不同，上側的五層結構單元中的增強碳纖維平行布置方向從下到上分別為連續的兩個沿垂直于管線方向、沿平行于管線方向、連續的兩個沿和管線方向之間夾角為60°和-60°；增強碳纖維補平層也是由數根增強碳纖維平行間隔埋設于環氧樹脂基體中構成，增強碳纖維補平層的增強碳纖維平行布置方向平行于管線方向。

所述的碳纖維復合材料層用增強玻璃纖維、增強芳綸纖維或硼纖維等替代。

所述的環氧樹脂基體用雙馬酰胺樹脂、酚醛樹脂等替代。

本發明的有益效果是：

本發明的信號數據線加強固定結構，由于信號數據線埋置于碳纖維層中間，當轉軸帶動轉臂高速旋轉時，信號數據線承受的巨大離心力作用，將分布到碳纖維層上，幾乎全部由碳纖維層承擔。由于碳纖維復合材料質量非常小，因此離心力也非常小具，且具有極高的軸向抗拉強度，因此碳纖維層可以克服離心力帶來的巨大拉力。

考慮到泊松效應，同時對碳纖維層設計為多角度鋪設，可增強該信號數據線加強結構的不同方向的抗拉強度。在該加強結構下信號數據線固定牢靠，結構簡單。