[发明专利]用于水下透声窗的复合材料加强筋连接结构及其制造方法

说明书

本发明公开了一种用于水下透声窗的复合材料加强筋连接结构及其制造方法。本用于水下透声窗的复合材料加强筋连接结构包括复合材料壳板、复合材料加强筋、镂空钢构架、透声窗边框以及连接块，镂空钢构架和透声窗边框上均焊接有连接块，连接块上开设有一开槽以卡于复合材料加强筋外部，复合材料加强筋凸伸于复合材料壳板的一侧设置，复合材料加强筋和复合材料壳板均为里层为碳纤维布，外层为玻璃纤维布，碳纤维布和玻璃纤维布铺设时，碳纤维布和玻璃纤维布嵌入连接块的开槽中，铺设完成后，真空灌注树脂成型。本复合材料加强筋连接结构，不采用焊接或螺钉连接的方式也可实现加强筋与镂空钢构架和透声窗边框的可靠连接，同时不影响透声性。

技术领域

本发明涉及舰船结构设计领域，具体涉及一种用于水下透声窗的复合材料加强筋连接结构及其制造方法。

背景技术

大型水下透声窗是实现水下探测的重要结构件，在军事和民用领域均有应用。我国水下透声窗的选材经历了不锈钢、钛合金、玻璃钢、复合材料等多个阶段，目前多采用镂空钢构架加强的复合材料板架结构。有的水下产品的声纳导流罩为实现更加优良的大角度透声性能，并减轻结构重量，采用了透声浮力材料夹芯的帽形复合材料加强筋，代替了部分钢构架。

现有技术中主要包括以下方面缺点：1、传统设计方案多采用镂空钢构架加强，重量较大，高频和全向透声性不足；钢构架与壳板之间采用螺钉连接使纤维打断，受力不连续，可靠性不高；钢构架焊接存在变形，敷设壳板后难以对钢构架进行矫形和修补。2、采用透声浮力材料夹芯帽形加强筋虽然减轻了重量，也避免了焊接，但其高频透声性尚不及镂空钢构架，且制造工艺较复杂，难以与壳板整体成型，分开成型导致各个界面的贴合质量存在一定风险，不利于长期服役条件下的可靠性和透声性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于水下透声窗的复合材料加强筋连接结构及其制造方法，旨在不采用焊接或螺钉连接的方式即可实现加强筋与镂空钢构架和透声窗边框的可靠连接，同时不影响透声性。

为实现上述目的，本发明提供一种用于水下透声窗的复合材料加强筋连接结构，包括复合材料壳板、复合材料加强筋、镂空钢构架、透声窗边框以及连接块，其中，

所述镂空钢构架和透声窗边框上均焊接有连接块，连接块上开设有一开槽以卡于复合材料加强筋外部，复合材料加强筋凸伸于复合材料壳板的一侧设置，复合材料加强筋和复合材料壳板均为里层为碳纤维布，外层为玻璃纤维布，碳纤维布和玻璃纤维布铺设时，碳纤维布和玻璃纤维布嵌入连接块的开槽中，铺设完成后，真空灌注树脂成型。

优选地，所述复合材料加强筋背离复合材料壳板一侧的翼缘部位设置有翼缘球头，通过在复合材料加强筋端部包覆多层碳纤维布和多层玻璃纤维布后真空灌注树脂来成型翼缘球头，玻璃纤维布位于碳纤维布外侧，翼缘球头在复合材料加强筋成型之后单独灌注成型。

优选地，所述连接块上的开槽其根部宽度比开口处宽度大。

优选地，所述复合材料加强筋和复合材料壳板均为里层为碳纤维布，外层为玻璃纤维布，碳纤维布和玻璃纤维布铺设时，碳纤维布和玻璃纤维嵌入连接块的开槽中，铺设完成后，真空灌注树脂成型。

优选地，所述复合材料加强筋包括位于外层的嵌入层表面玻璃纤维保护板以及位于里层的嵌入层碳纤维复合材料板，复合材料壳板包括由上至下依次设置的嵌入层表面玻璃纤维保护板、嵌入层碳纤维复合材料板、平铺层碳纤维复合材料板以及平铺层表面玻璃纤维保护板。

优选地，所述嵌入层表面玻璃纤维保护板和平铺层表面玻璃纤维保护板均为玻璃纤维布通过灌注树脂成型，嵌入层碳纤维复合材料板为碳纤维布通过灌注树脂成型，复合材料壳板的嵌入层表面玻璃纤维保护板和嵌入层碳纤维复合材料板与复合材料加强筋的嵌入层表面玻璃纤维保护板和嵌入层碳纤维复合材料板为第一次真空灌注成型，复合材料壳板的平铺层碳纤维复合材料板以及平铺层表面玻璃纤维保护板为第二次真空灌注成型。