[发明专利]一种轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体及其一体化成型工艺

权利要求书

1.一种轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体，其特征在于，包括：

依次铺设的第一蒙皮(1)和抗压浮力层(2)、以及第二蒙皮(3)，所述第一蒙皮(1)包括第一表面耐老化层(11)和第一表面短纤维层(12)、以及第一表面结构层(13)；

所述第二蒙皮(3)包括第二表面耐老化层(31)和第二表面短纤维层(32)、以及第二表面结构层(33)，所述第一表面结构层(13)和第二表面结构层(33)靠近所述抗压浮力层(2)；

所述抗压浮力层(2)的上表面和下表面上设有槽道(21)，且沿所述抗压浮力层(2)的厚度方向上设有槽孔(24)，所述槽道(21)内所述槽孔(24)填充有粘结树脂。

2.根据权利要求1所述的轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体，其特征在于，所述槽道(21)包括横向槽体(22)和纵向槽体(23)，所述横向槽体(22)和纵向槽体(23)交叉设置。

3.根据权利要求1所述的轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体，其特征在于，所述第一表面耐老化层(11)和第一表面短纤维层(12)、第二表面耐老化层(31)、以及第二表面短纤维层(32)的厚度为0.15-0.2mm。

4.根据权利要求3所述的轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体，其特征在于，所述第一表面耐老化层(11)和第二表面短纤维层(32)由环氧树脂胶衣和2％(质量分数)气相二氧化硅组成。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体，其特征在于，所述第一表面结构层(13)和第二表面结构层(33)为树脂基增强纤维增强复合材料层合板。

6.根据权利要求5所述的轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体，其特征在于，所述树脂基增强纤维增强复合材料层合板包括多层碳纤维多轴向布，相邻的两层所述碳纤维多轴向布相互垂直设置。

7.根据权利要求6所述的轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体，其特征在于，多层所述碳纤维多轴向布分别沿0°和90°错缝铺放。

8.根据权利要求6所述的轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体，其特征在于，多层所述碳纤维多轴向布沿±45°错缝铺放。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体，其特征在于，每层所述碳纤维斜纹布的厚度0.2～0.6mm。

10.一种权利要求1-9中任一项所述的轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体的一体化成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1，根据承载结构壳体的外形和结构提供满足要求的模具，模具上设有多个成粘结树脂注入口和抽真空负压接口(3)5；

S2，在所述模具上使用毛滚滚涂一层环氧树脂胶衣和2％(质量分数)气相二氧化硅，并组成第一表面耐老化层(11)，滚涂完成后待室温固化，复合材料层的厚度为0.1～0.15mm；

S3，在已固化的第一表面耐老化层(11)均匀喷涂适量纤维固定胶，并铺放第一表面短纤维层(12)，然后将第一表面结构层(13)铺设在第一表面短纤维层(12)上，所述第一表面短纤维层(12)的第一层碳纤维多轴向布沿与所述承载结构壳体的轴向一致的方向铺放，每个幅宽碳纤维多轴向布间对接铺放，当碳纤维多轴向布铺满整个模具表面后，在第一层碳纤维多轴向布上喷涂适量纤维固定胶，沿与第一层碳纤维多轴向布接缝的45°方向铺放第二层碳纤维多轴向布，后续依次按此方法铺放剩余的-45°和90°碳纤维多轴向布；

S4，抗压浮力层(2)为多块拼接而成整体，铺放时控制拼接缝隙，缝隙要求小于0.5mm，并将每块抗压浮力层(2)上表面和下表面上的槽道(21)一一对正；

S5，第二表面结构层(33)铺设在抗压浮力层(2)上，所述第二表面结构的第一层碳纤维多轴向布沿与所述承载结构壳体的轴向一致的方向铺放在抗压浮力层(2)上，每个幅宽碳纤维多轴向布间对接铺放，当碳纤维多轴向布铺满整个模具表面后，在第一层碳纤维多轴向布上喷涂适量纤维固定胶，沿与第一层碳纤维多轴向布接缝的45°方向铺放第二层碳纤维多轴向布，后续依次按此方法铺放剩余的-45°和90°碳纤维多轴向布；

S6，对第二表面结构均匀喷涂适量纤维固定胶，并铺放第二短纤维层，在所述第二短纤维层上使用毛滚滚涂一层环氧树脂胶衣和2％(质量分数)气相二氧化硅，并组成第二表面耐老化层(31)，滚涂完成后待室温固化，复合材料层的厚度为0.1～0.15mm；

S7，在第一蒙皮1表面依次铺放辅材层，辅材层包括脱模层6、第一导气层7、粘结树脂流道、第一层密封袋膜(8)、第二导气层(9)、第二层密封袋膜(10)；

S8，将环氧树脂和固化剂进行混合搅拌均匀组成粘结树脂，粘结树脂凝胶时间为4～6小时，粘结树脂的粘度为0.15～0.25Pa·s；将一端连接模具的粘结树脂流道的管路连接至粘结树脂注入端，将真空负压管路连接至模具的粘结树脂排出口，第一层密封袋膜(8)内真空压力需达到-0.07MPa～-0.08MPa，第二层密封袋(10)膜真空压力需达到-0.09MPa～-0.1MPa，粘结树脂在注射设备正压力和真空负压的作用下被导入所述模具的模腔内，粘结树脂先流经辅材层，辅材层被粘结树脂浸透后，第二蒙皮(3)被浸透，然后粘结树脂通过抗压浮力层(2)的槽道(21)和抗压浮力层(2)内的槽孔(24)流入至第一蒙皮(1)，并将第一蒙皮(1)逐渐浸透；

当每个粘结树脂排出口都溢出粘结树脂，说明粘结树脂已将辅材层和第二蒙皮(3)、抗压浮力层(2)、以及第一蒙皮(1)浸渍完全，即可停止粘结树脂注入，但需持续保持真空负压端的真空压力，直至粘结完全固化后，再停止真空负压；

S9，对承载结构壳体在模状态进行加热固化。