[發明專利]一種與碳纖維艇體一體成型的武器基座結構及其設計方法

在審

• 申請號: 202211280631.4
• 申請日: 2022-10-19
• 公開（公告）號: CN115535199A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 張倩璇;周維星;陳三桂;張艷;李德智
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: B63G1/00
• 分類號: B63G1/00;F41A23/52;B63B71/10;G06F30/23;G06F30/15
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

本發明公開了一種與碳纖維艇體一體成型的武器基座結構，其包括預埋在碳纖維艇體甲板上的武器基座，且所述武器基座置于碳纖維艇體甲板的凹槽處；所述武器基座上設有螺栓孔。本發明還提供一種與碳纖維艇體一體成型的武器基座結構設計方法。本發明通過將武器基座預埋在碳纖維艇體內，解決了武器基座在碳纖維艇體上的安裝難點。

技術領域

本發明屬于船舶工程船體結構設計領域，具體涉及一種與碳纖維艇體一體成型的武器基座結構及其設計方法。

背景技術

為有效降低艇體重量、增強無人艇的隱身性能，艇體結構采用碳纖維復合材料。遙控機槍等武器在船體甲板上工作時，對安裝基座施加自重靜載荷和沖擊載荷。因此，武器基座一般采用具有較高強度和剛度的金屬材料，如輕質鋁合金板，或采用根據武器基座受力進行針對性鋪層設計的碳纖維層合板。不同于金屬材質船體，基座無法采用焊接方式直接安裝在碳纖維艇體上。那怎樣將武器基座安設在碳纖維復合材料艇體上就成為研究的重點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種與碳纖維艇體一體成型的武器基座結構及其設計方法，該結構及設計方法通過將武器基座預埋在碳纖維艇體內，解決了武器基座在碳纖維艇體上的安裝難點。

本發明所采用的技術方案是：

一種與碳纖維艇體一體成型的武器基座結構，其包括預埋在碳纖維艇體甲板上的武器基座，且所述武器基座置于碳纖維艇體甲板的凹槽處；所述武器基座上設有便于與武器連接的螺栓孔。

按上述方案，在武器基座與碳纖維艇體甲板之間設有PVC夾芯層，且PVC夾芯層和武器基座的上下表面采用碳纖維蒙皮封裝，以提高武器基座結構的強度和剛度。

按上述方案，武器基座與PVC夾芯層連接面處采用結構膠膠接；所述武器基座為鋁合金/復合材料層合板基座。

按上述方案，凹槽的立壁，及立壁兩端的環形甲板為增厚甲板；增厚甲板的厚度為碳纖維艇體甲板厚度的1.4～1.8倍；以提高武器基座結構的強度和剛度。

按上述方案，PVC夾芯層的厚度與碳纖維艇體甲板的厚度相同。

按上述方案，立壁與環形甲板的連接處圓形倒角(立壁與環形甲板的連接角隅區圓形倒角)，以降低角隅區應力集中現象。

按上述方案，所述圓形倒角的半徑為40-60mm。

按上述方案，武器基座下設有橫艙壁，該橫艙壁的下端與龍骨連接；在橫艙壁旁設置有橫艙壁垂向加強筋，橫艙壁垂向加強筋的上端與與甲板縱桁連接，橫艙壁垂向加強筋的下端與龍骨連接；進一步增加武器基座區域的強度和剛度。

按上述方案，第一肘板呈三角形，其一邊與橫艙壁垂向加強筋連接，另一邊與甲板縱桁連接；

第二肘板呈三角形，其一邊與橫艙壁垂向加強筋連接，另一邊與龍骨連接。

本發明還提供一種與碳纖維艇體一體成型的武器基座結構的設計方法，所述方法包括如下步驟：

(1)基座預埋件材料選型

根據無人艇典型武器安裝對強度、剛度、沖擊/溫度、應力釋放等方面性能參數的需求，以及根據碳纖維艇體結構特點，選擇T700碳纖維增強PMI樹脂復合材料板或高強度鋁合金板作為預埋的武器基座，通過力學分析對復合材料板碳纖維鋪層方式或高強度鋁合金板厚度，以及基座艇體船體結構形式等進行針對性優化設計，以滿足武器發射對基座及艇體的強度、剛度、成本、溫度等多種參數綜合需求；

(2)一體化基座結構強度、剛度分析

1)有限元建模

針對復合材料武器基座結構方案，按照基座實際尺寸進行有限元建模分析，節點總數不低于46000個；利用通用有限元計算軟件進行網格劃分和有限元分析，對其中涉及到的特殊復合材料以及加強模型，進行擴展分析；