[发明专利]多曲面自平衡低刚度橡胶软管

说明书

本发明涉及一种多曲面自平衡低刚度橡胶软管，橡胶管体采用橡胶作为基质材料与骨架层硫化成整体，橡胶管体外侧部分内扣，缠绕在中间法兰上，并且由外法兰和压紧法兰进行紧固，硫化成的三法兰一体结构,抗拔脱性好。骨架层是由交叉缠绕的偶数层纤维帘线构成，使橡胶软管在管内流体工作压力作用下，轴向基本不变形，不会给系统带来附加力和位移。橡胶软管管体上有多个相同形状的弧形回转凸面结构，相邻两弧形回转凸面结构之间有一防变形的约束法兰。本发明三个自由度方向上抗冲击变形位移补偿能力强，隔振性能优越，同时轴向刚度低。采用本发明，单根可实现多根单曲弧形体挠性接管串联的功能，振动控制效果得到显著提升，还大大降低了产品的刚度。

技术领域 本发明涉及一种用于舰船或潜艇上的管路连接中，可增强管路连接系统中的轴向和径向位移补偿能力，起到良好的隔振作用的多曲面自平衡橡胶软管。

背景技术 目前，舰船海水管路系统中大量使用了平衡式直管以及弧形体可大变形挠性接管。平衡式直管以及弧形体可大变形挠性接管存在重量尺寸小、安全可靠性高等许多优点，其在海水系统中的普及带来了良好的减振效果，为舰船减振降噪做出了重要贡献。

CN100572887C公开了本申请人的专利《一种有位移补偿能力的平衡式弧形管接头》，由两端的连接法兰和中间的挠性管体构成，管体由内胶层、骨架层和外胶层组成，管体呈弧形回转凸面结构，骨架层是由交叉缠绕的偶数层纤维帘线构成，纤维帘线按平衡性设计原理计算的轨迹缠绕构成。该发明用作管路系统挠性连接件，补偿由于振动、冲击作用引起管路在三个自由度方向上的大位移补偿。但是随着舰船减振降噪技术的不断提高，第一声通道的隔振技术已得到巨大提高，第二声通道控制技术已不能与第一声通道控制技术匹配，这造成了管路系统振动噪声极大的问题。问题产生的原因在于现有挠性接管刚度相对较大以及位移补偿能力相对较小。这个问题可以通过安装多根单曲面挠性接管提高管路系统振动控制效果来解决，但是多根单曲面挠性接管的串联会带来所需布置空间大、施工安装复杂以及成本大幅提高等新的困扰。

CN1265116C还公开了本申请人的专利《三法兰结构自平衡式挠性接管》，包括连接法兰、胶管管体，连接法兰由外法兰、中间法兰、内法兰及隔离套四个部件组成，胶管管体由内胶层、骨架层及外胶层构成，骨架层由芳纶纤维织成的帘布按平衡性计算的角度缠绕形成，初始缠绕角度根据公式计算，芳纶帘布沿中间法兰回绕后由内法兰、外法兰夹紧固定。

针对下一代安静型舰船海水管路系统隔振性能要求更高、冲击位移补偿能力更大的需求，迫切需要研制一种新型低刚度平衡式挠性接管。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在设计一种呈90°弯曲结构，在管内流体的工作压力作用下可保持形状不变，在三个自由度方向上可补偿管路由于振动、冲击作用引起的位移的多曲面自平衡低刚度橡胶软管。

本发明目的的实现方式为：多曲面自平衡低刚度橡胶软管，橡胶软管管体由骨架层和橡胶管体构成，骨架层由芳纶纤维织成的帘布按平衡性计算的角度缠绕形成，橡胶管体与骨架层硫化成整体结构，软管管体呈弧形回转凸面结构；橡胶管体外侧部分内扣，缠绕在内圈上，并且由外法兰和压紧法兰压紧；外法兰上有用于连接的螺栓孔；橡胶软管管体长150-560mm,管径32-300mm，上有2-5个相同形状的弧形回转凸面结构，弧形回转凸面结构弦长75mm-160mm，弧高24mm-45mm；弧形回转凸面结构之间有约束体；所述约束体为一圆环状法兰；

所述纤维帘线缠绕角计算公式为：

式中，α为管体外法线与轴线上方向夹角，R₁、R₂分别为体母线曲率半径和曲率半径所在直线被母线和轴线所截距离，d为弧形管曲率中心到轴线的距离。

本发明有以下优点：

1、骨架层由纤维帘线构成织成的帘布按照平衡性设计原理计算的角度缠绕而成，实现了软管多曲面管体结构的平衡性，使软管在管内流体的工作压力作用下，轴向基本不变形，不会给系统带来附加力和位移；