[發明專利]一種激光沖擊強化船體的裝置與方法

在審

• 申請號: 202110213945.1
• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN112941301A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 任旭東;孫禺州;朱彬;郭二廓;吳忠;李成義;陳蘭
• 申請（專利權）人: 江蘇大學;江蘇大津重工有限公司
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00;B63B73/00
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 周琪

本發明涉及一種激光沖擊強化船體的方法，首先將運載裝置（1）吸附在待強化船體的表面；調整轉向管（23）和聚焦管（24），使聚焦管（24）垂直于帶強化船體的表面；噴漆嘴（43）向基體表面噴上黑漆，形成吸收層；噴水嘴（46）向吸收層上噴水，形成約束層；最后調整導向桿組的位置和各個活動關節內的反射鏡（29）角度，使經過擴束器（32）擴展后的平行激光束通過反射鏡（29），沿著導向桿（22）和轉向管（23）到達聚焦管（24）內，并在透視鏡（210）的作用下聚焦于吸收層上，產生激光沖擊，強化基體。本發明的優點是結構便攜小巧，適用范圍廣，強化了船體結構，使船體可以經受更強的沖擊。

技術領域

本發明涉及激光沖擊強化技術領域，尤其是一種激光沖擊強化船體的裝置與方法。

背景技術

隨著船舶技術的發展，對船體的強度要求大幅提升。如破冰船的船體需要受到大量沖擊，船體表面需要使用更高強度的鋼材。破冰船是用于破碎水面冰層，開辟航道，保障艦船進出冰封港口、錨地，或引導艦船在冰區航行的勤務船，主要分為江河、湖泊、港灣或海洋破冰船。船身短而寬，長寬比值小，底部首尾上翹，首柱尖削前傾，總體強度高，首尾和水線區用厚鋼板和密骨架加強。推進系統多采用雙軸和雙軸以上多螺旋槳裝置，以柴油機為原動力的動力推進。螺旋槳和舵有防護和加強。破冰時，首部壓擠冰層在行進中連續破冰或反復突進破冰，因此，對于其強度和耐沖擊的要求是非常高的。

激光沖擊強化技術是利用強激光束產生的等離子沖擊波，提高金屬材料的抗疲勞、耐磨損和抗腐蝕能力的一種高新技術。它具有非接觸、無熱影響區、可控性強以及強化效果顯著等突出優點。涂層的作用主要是保護工件不被激光灼傷并增強對激光能量的吸收，目前常用的涂層材料有黑漆和鋁箔等。約束層除了能約束等離子體的膨脹，從而提高沖擊波的峰值壓力外，還能通過對沖擊波的反射延長其作用時間，目前常用的約束層為流水和K9玻璃。

目前，傳統的激光沖擊強化技術只適用與較小的部件，對于類似于整個船體的大型部件，無法實現激光沖擊強化。

發明內容

本發明目的就是為了解決現有破冰船體強度不高、強化技術不適用的問題，提供了一種激光沖擊強化船體的裝置，結構便攜小巧，可適用于各種船體，適用范圍廣，強化了船體結構，提升了其強度，使得船體可以經受更強的沖擊，提高船體的使用壽命。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種激光沖擊強化船體的裝置，包括一組相互配合的運載裝置、激光導向裝置、發生裝置和輔助吸收裝置。

所述運載裝置包括一個底盤，底盤的四角處分別連有一個輪胎，且底盤的內部設有一組磁鐵，以用于將運載裝置吸附在待強化船體表面。

所述激光導向裝置包括一個與底盤垂直相連的第一旋轉柱，第一旋轉柱的上端連有一個第二旋轉柱，第二旋轉柱上連接一組導向桿，第一旋轉柱上連有一根轉向管，轉向管再與一個聚焦管相連；

相鄰兩個導向桿之間的連接處均設有一個第一活動關節，導向桿與第二旋轉柱的連接處設有一個第二活動關節，第一旋轉柱與轉向管的連接處設有一個第三活動關節，轉向管與聚焦管的連接處設有一個第四活動關節；

第一、第二、第三和第四活動關節內分別設有一個反光鏡，聚焦管內設有一面透射鏡，透射鏡垂直于聚焦管的軸線設置，第一旋轉柱、第二旋轉柱和導向桿均為中空管狀結構，以便于光束通過。

所述發生裝置包括一個激光發生器和一個擴束器，激光發生器的發射端與擴束器相連，擴束器的出口端正對著導向桿的入口端設置，以用于通過擴束器將激光束擴展為平行光束后輸入導向桿內。

進一步地，所述輔助吸收裝置包括一個黑漆箱，黑漆箱的出口與一根第一軟管相連，第一軟管的出口端與一個噴漆嘴相連，噴漆嘴連接在聚焦管的一側，且噴漆嘴的噴嘴方向平行于聚焦管的軸線設置，以用于將黑漆噴至船體表面形成吸收層。