[發明專利]一種開孔圓柱形復合材料耐壓殼體的補強結構及密封方法

有效

• 申請號: 202110042859.9
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112896413B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 張新虎;潘光;施瑤;蔣雷雷;黃橋高;李準;姜軍
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B63B3/13
• 分類號: B63B3/13;F16J15/10
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 康進興

本發明公布了一種水下航行器開孔圓柱形復合材料耐壓殼體的補強結構及密封方法，包括套管、球形封頭和加強結構。復合材料殼體和加強結構通過膠接的方式粘接在一起。加強結構弧面上開有溝槽，套管上開有注膠口，可以使粘接劑能夠與粘接面充分接觸。本發明不僅可以保證開孔處的強度而且還能保證開口處的密封性能，尤其是這種開孔結構在受到靜水外壓時能夠保證它的可靠性，可廣泛用于承受靜水壓力的復合材料開孔結構的密封。

技術領域

本發明屬于纖維復合材料技術領域，特別涉及一種開孔圓柱形復合材料耐壓殼體的補強結構及密封方法。

背景技術

水下航行器的重量一直是制約航行器總體性能的重要指標之一。為了能夠提高航行器的續航能力和搭載能力，在保證航行器安全性的前提下必須設法減輕航行器的重量。目前建造水下航行器的材料以鋼、鋁合金、鈦合金為主。然而隨著航行深度的增加，這些材料已經不能達到減輕航行器重量的目的。近年來隨著復合材料的迅速發展以及其高比強度和高比模量的優點，使得復合材料在水下航行器耐壓殼體的應用上顯示出了極大的優越性。

但是，復合材料又存在一個很大的缺點：當它的纖維不連續時，其力學性能將大幅度降低，并且在纖維材料的不連續處結構很容易發生破壞。因在工作之前需要檢查航行器氣密性，另外為了航行器方便充電一般會在殼體上設計一個充電裝置，所以航行器殼體上不可避免的需要開有通孔。如果將復合材料用于航行器的耐壓殼體上，開孔就會導致復合材料纖維斷裂，從而降低其力學性能，同時對開孔處的密封性也有很高的要求。

現有技術中，專利CN201910552022.1“一種開孔復合材料封頭的密封結構及方法”給出了一種開孔復合材料封頭的密封方法，該方法是針對帶孔的球形\橢球形復合材料的封頭而言的。根據該專利的描述可知，在對開孔復合材料封頭進行密封時直接用一個帶有密封圈的堵頭將其插入孔中，然后再注入粘接劑將封頭與堵頭粘接在一起，即完成了對開孔復合材料封頭的密封，整個密封過程也沒有考慮開孔處結構的補強問題。

發明內容

本發明解決的技術問題是：為了能夠有效解決開孔之后耐壓殼體的補強及密封問題，本發明涉及一種開孔圓柱形復合材料耐壓殼體的補強結構及密封方法。

本發明的技術方案是：一種開孔圓柱形復合材料耐壓殼體的補強結構及密封方法，包括套管、球形封頭和加強結構；

所述加強結構整體為柱狀體，外壁為二階狀，大徑端端面為弧形，且該弧形的外徑與殼體內徑相同；大徑端位于復合材料圓柱耐壓殼體通孔內且端面與殼體內壁相互貼合，小徑端伸出殼體外；大徑端與殼體內壁貼合的端面上開有第二流通槽，小徑端上開有外螺紋，側壁上開有若干第一螺紋孔；其中側壁上沿軸線均布開有若干第一流通槽，且第一流通槽軸線與小徑端軸線相互平行；第一流通槽和第二流通槽相互貫通；所述管套整體為柱狀體，外壁為二階狀，管套的大徑端端面為弧形，且該弧形的內徑與殼體外徑相同；小徑端側壁上設有若干注膠孔和第二螺紋孔；

所述管套大徑端套在加強結構小徑端上后與殼體外壁面貼合，使得套管和加強結構對殼體形成夾緊力；套管小徑端內壁與加強結構小徑端外壁螺紋固連，此時第一流通槽和對應位置處的注膠孔相互重合；

所述球形封頭與加強結構小徑端進行螺紋連接，形成軸向密封。

本發明進一步的技術方案是：所述注膠孔沿管套小徑段環向均布，且注膠孔為非徑向開槽，軸線與管套軸線成60°角，便于灌膠。

本發明進一步的技術方案是：所述注膠槽數量與第一流通槽數量相同，并且當加強結構和套管安裝在殼體上之后，注膠槽和第一流通槽應相互對齊，以便膠粘劑能夠順利流到粘接面的任意位置。

本發明進一步的技術方案是：所述第二流通槽為閉合的方形體槽。

本發明進一步的技術方案是：所述套管采用金屬材料制成。

本發明進一步的技術方案是：所述加強結構采用金屬材料制成。