[发明专利]一种开孔圆柱形复合材料耐压壳体的补强结构及密封方法

说明书

本发明公布了一种水下航行器开孔圆柱形复合材料耐压壳体的补强结构及密封方法，包括套管、球形封头和加强结构。复合材料壳体和加强结构通过胶接的方式粘接在一起。加强结构弧面上开有沟槽，套管上开有注胶口，可以使粘接剂能够与粘接面充分接触。本发明不仅可以保证开孔处的强度而且还能保证开口处的密封性能，尤其是这种开孔结构在受到静水外压时能够保证它的可靠性，可广泛用于承受静水压力的复合材料开孔结构的密封。

技术领域

本发明属于纤维复合材料技术领域，特别涉及一种开孔圆柱形复合材料耐压壳体的补强结构及密封方法。

背景技术

水下航行器的重量一直是制约航行器总体性能的重要指标之一。为了能够提高航行器的续航能力和搭载能力，在保证航行器安全性的前提下必须设法减轻航行器的重量。目前建造水下航行器的材料以钢、铝合金、钛合金为主。然而随着航行深度的增加，这些材料已经不能达到减轻航行器重量的目的。近年来随着复合材料的迅速发展以及其高比强度和高比模量的优点，使得复合材料在水下航行器耐压壳体的应用上显示出了极大的优越性。

但是，复合材料又存在一个很大的缺点：当它的纤维不连续时，其力学性能将大幅度降低，并且在纤维材料的不连续处结构很容易发生破坏。因在工作之前需要检查航行器气密性，另外为了航行器方便充电一般会在壳体上设计一个充电装置，所以航行器壳体上不可避免的需要开有通孔。如果将复合材料用于航行器的耐压壳体上，开孔就会导致复合材料纤维断裂，从而降低其力学性能，同时对开孔处的密封性也有很高的要求。

现有技术中，专利CN201910552022.1“一种开孔复合材料封头的密封结构及方法”给出了一种开孔复合材料封头的密封方法，该方法是针对带孔的球形\椭球形复合材料的封头而言的。根据该专利的描述可知，在对开孔复合材料封头进行密封时直接用一个带有密封圈的堵头将其插入孔中，然后再注入粘接剂将封头与堵头粘接在一起，即完成了对开孔复合材料封头的密封，整个密封过程也没有考虑开孔处结构的补强问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为了能够有效解决开孔之后耐压壳体的补强及密封问题，本发明涉及一种开孔圆柱形复合材料耐压壳体的补强结构及密封方法。

本发明的技术方案是：一种开孔圆柱形复合材料耐压壳体的补强结构及密封方法，包括套管、球形封头和加强结构；

所述加强结构整体为柱状体，外壁为二阶状，大径端端面为弧形，且该弧形的外径与壳体内径相同；大径端位于复合材料圆柱耐压壳体通孔内且端面与壳体内壁相互贴合，小径端伸出壳体外；大径端与壳体内壁贴合的端面上开有第二流通槽，小径端上开有外螺纹，侧壁上开有若干第一螺纹孔；其中侧壁上沿轴线均布开有若干第一流通槽，且第一流通槽轴线与小径端轴线相互平行；第一流通槽和第二流通槽相互贯通；所述管套整体为柱状体，外壁为二阶状，管套的大径端端面为弧形，且该弧形的内径与壳体外径相同；小径端侧壁上设有若干注胶孔和第二螺纹孔；

所述管套大径端套在加强结构小径端上后与壳体外壁面贴合，使得套管和加强结构对壳体形成夹紧力；套管小径端内壁与加强结构小径端外壁螺纹固连，此时第一流通槽和对应位置处的注胶孔相互重合；

所述球形封头与加强结构小径端进行螺纹连接，形成轴向密封。

本发明进一步的技术方案是：所述注胶孔沿管套小径段环向均布，且注胶孔为非径向开槽，轴线与管套轴线成60°角，便于灌胶。

本发明进一步的技术方案是：所述注胶槽数量与第一流通槽数量相同，并且当加强结构和套管安装在壳体上之后，注胶槽和第一流通槽应相互对齐，以便胶粘剂能够顺利流到粘接面的任意位置。

本发明进一步的技术方案是：所述第二流通槽为闭合的方形体槽。

本发明进一步的技术方案是：所述套管采用金属材料制成。

本发明进一步的技术方案是：所述加强结构采用金属材料制成。