專利名稱：抗磨型復(fù)合材料船體及其成型工藝的制作方法
抗磨型復(fù)合材料船體及其成型工藝
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一種水上運(yùn)輸工具，特別是涉及一種抗磨型復(fù)合材料船體及其成型工藝。
背景技術(shù)：
船艇的船體一般采用鋼材、木材、有色金屬、水泥、玻璃纖維、塑料等材料制成。用玻璃纖維制作船體，存在的缺陷是容易龜裂分層，船體不耐磨，容易破損。用于鋼材制成的船體，存在的缺陷是船體材料的比重大，耐腐蝕性差。隨著水上交通運(yùn)輸行業(yè)低碳減排的發(fā)展趨勢(shì)，復(fù)合材料以其高比剛度、高比強(qiáng)度、優(yōu)異的耐腐蝕性、高疲勞壽命、結(jié)構(gòu)功能一體化設(shè)計(jì)等優(yōu)異的綜合特性成為現(xiàn)代造船的理想材料。特別是用于海上執(zhí)法的高速船，為了保證速度需要質(zhì)輕高強(qiáng)，多由復(fù)合材料建造。然而，當(dāng)復(fù)合材料船體與其他材質(zhì)的船艇碰撞而產(chǎn)生摩擦，尤其是當(dāng)復(fù)合材料高速船艇與鋼質(zhì)船舶碰撞摩擦?xí)r，其耐磨性相對(duì)較差，這種情況在復(fù)合材料高速船艇接近鋼質(zhì)船舶排查執(zhí)法時(shí)尤為突出，難以實(shí)現(xiàn)安全執(zhí)法。

發(fā)明內(nèi)容鑒于上述狀況，有必要提供一種耐磨性較好的抗磨型復(fù)合材料船體及其成型工藝。一種抗磨型復(fù)合材料船體，包括船體，其外側(cè)主要由復(fù)合材料制成；防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)，設(shè)于所述船體外表面的吃水線以上區(qū)域，所述防護(hù)結(jié)構(gòu)包括防水層，位于所述船體的外表面上；金屬網(wǎng)層，位于所述防水層上，所述金屬網(wǎng)層包括第一高分子功能層及夾持于所述第一高分子功能層內(nèi)的金屬網(wǎng)；韌性加強(qiáng)層，位于所述金屬網(wǎng)層上，所述韌性加強(qiáng)層包括第一高分子功能層及夾持于所述第一高分子功能層內(nèi)的簾子布；及耐磨層，位于所述韌性加強(qiáng)層上；其中，所述防水層、金屬網(wǎng)層、韌性加強(qiáng)層及耐磨層連接在一起。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述耐磨層為聚脲層或橡膠層。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述防水層為防水樹脂層。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)有朝向所述船體的底部伸出的螺桿，所述螺桿嵌入到所述船體中，以加強(qiáng)連接所述防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)與船體。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述金屬網(wǎng)為多層，所述多層金屬網(wǎng)通過固定桿固定連接起來，并間隔設(shè)置，所述固定桿的一端包覆在所述船體內(nèi)。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述韌性加強(qiáng)層為多層。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述金屬網(wǎng)層為多層。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述韌性加強(qiáng)層與所述金屬網(wǎng)層間隔交替設(shè)置。一種抗磨型復(fù)合材料船體成型工藝，包括如下步驟提供一船體模具；在所述船體模具的模腔內(nèi)壁對(duì) 應(yīng)于待成型抗磨型復(fù)合材料船體的吃水線以上區(qū)域形成一層耐磨材料，形成耐磨層；在所述耐磨層上鋪上至少一層簾子布或芳綸纖維，并在所述至少一層簾子布上形成一層高分子功能層，形成韌性加強(qiáng)層；在所述韌性加強(qiáng)層上鋪上至少一層金屬網(wǎng)，并在所述至少一層金屬網(wǎng)上形成一層高分子功能層，形成金屬網(wǎng)層；若需要形成多層所述韌性加強(qiáng)層或/及多層所述金屬網(wǎng)層，則重復(fù)上述形成所述韌性加強(qiáng)層的步驟或/及上述形成所述金屬網(wǎng)層的步驟 '及在所述金屬網(wǎng)層涂覆一層防水材料，以形成防水層。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述金屬網(wǎng)為多層，所述多層金屬網(wǎng)通過固定桿固定連接起來，并間隔設(shè)置，所述固定桿的一端包覆在所述船體內(nèi)。上述抗磨型復(fù)合材料船體在船體的外表面位于吃水線以上區(qū)域設(shè)置防護(hù)結(jié)構(gòu)，防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)由多層剛性不同的、并且耐磨性較好的復(fù)合層構(gòu)成，以提供抗磨型復(fù)合材料船體的耐磨性。上述抗磨型復(fù)合材料船體成型工藝主要采用模內(nèi)成型的方式形成船艇主體，其外觀漂亮，并且外表光滑，使得上述抗磨型復(fù)合材料船體成型工藝制得的抗磨型復(fù)合材料船體表面與非此施工區(qū)外表一致。

圖I為本發(fā)明實(shí)施方式的抗磨型復(fù)合材料船體的局部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施方式的抗磨型復(fù)合材料船體的多層金屬網(wǎng)的固定方式的示意圖；圖3為圖I所示的抗磨型復(fù)合材料船體的防護(hù)結(jié)構(gòu)與船體固定連接的另一實(shí)施方式的剖面圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施方式的抗磨型復(fù)合材料船體成型工藝的流程圖。
具體實(shí)施方式
為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳的實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施方式的抗磨型復(fù)合材料船體100包括船體110及防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)120。船體110的外側(cè)主要由復(fù)合材料制成。防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)120設(shè)于船體110外表面的吃水線以上區(qū)域。由于船體110外表面的吃水線以上區(qū)域?yàn)榭鼓バ蛷?fù)合材料船體100與其他船只較為容易碰撞的區(qū)域，將防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)120僅僅設(shè)于吃水線以上區(qū)域，在提高抗磨型復(fù)合材料船體100的耐磨性的同時(shí)，可以控制制造成本，并使船體110自重增加的較少。當(dāng)然，若不考慮成本及船體100自重問題，為了制造方便，也可在船體110的外表面的全部區(qū)域設(shè)置防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)120。 防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)120包括連接在一起的耐磨層121、韌性加強(qiáng)層123、金屬網(wǎng)層125及防水層127。耐磨層121主要增加防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)120最外表面的耐磨性。韌性加強(qiáng)層123主要用于增加防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)120的韌性。金屬網(wǎng)層125主要起到剛性過渡作用，當(dāng)船體110受到其他船只碰撞時(shí)，防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)120不會(huì)因剛性過渡太大而容易損壞。防水層127主要用于起到防水、防腐蝕作用。耐磨層121位于韌性加強(qiáng)層123上。耐磨層121可以為聚脲層或橡膠層。耐磨層121可以通過模內(nèi)成型的方式形成，即在成型好的船體模具內(nèi)形成或粘貼形成耐磨層121，或者，直接在韌性加強(qiáng)層123上直接形成。韌性加強(qiáng)層123位于金屬網(wǎng)層125上。按照模內(nèi)成型的方式，韌性加強(qiáng)層123形成于耐磨層121上。韌性加強(qiáng)層123包括第二高分子功能層1231及夾持于第二高分子功能層1231內(nèi)的簾子布1233。根據(jù)不同的韌性需要，簾子布1233可以為多層。金屬網(wǎng)層125位于防水層127上。按照模內(nèi)成型的方式，金屬網(wǎng)層125形成于韌性加強(qiáng)層123上。金屬網(wǎng)層125包括第一高分子功能層1251及夾持于第一高分子功能層1251內(nèi)的金屬網(wǎng)1253。根據(jù)不同的剛性需要,金屬網(wǎng)1253可以為多層。金屬網(wǎng)可以為鋼絲網(wǎng)、硬度較高的合金絲網(wǎng)等。由于使用金屬網(wǎng)1253，在輕量化的前提下達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，SP在質(zhì)量較輕的情況達(dá)到較好的耐磨性，金屬網(wǎng)1253很細(xì)，可實(shí)現(xiàn)柔性成型。金屬網(wǎng)1253下半部(即靠近富樹脂層一側(cè))嵌入防水層127內(nèi)。金屬網(wǎng)可以為鋼絲網(wǎng)，硬度較高、耐水耐腐蝕的合金絲網(wǎng)等。多層金屬網(wǎng)1253可以通過固定桿固定連接起來，并間隔設(shè)置，固定桿的一端包覆在船體110內(nèi)。請(qǐng)參閱圖2，具體在本實(shí)施方式中，兩層金屬網(wǎng)1253通過螺桿130固定連接起來，螺桿130具有螺紋的一端伸入到船體110中，如長(zhǎng)度過長(zhǎng)，則可將多余的長(zhǎng)度切掉，然后采用螺母131將螺桿130的一端固定于船體110內(nèi)，最后，繼續(xù)注入船體110所需的復(fù)合材料，使螺母131包容在成型后的復(fù)合材料的船體110內(nèi)。采用螺桿將多層金屬網(wǎng)1253通過固定桿連接起來，以使防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)120牢固地固定于船體110上，并且，固定桿的一端包覆于船體110，以防止外界水沿著固定桿進(jìn)入船體110，從而提高船體110的防水性及固定桿的防腐蝕性。需要說明的是，根據(jù)不同的防護(hù)強(qiáng)度需要，金屬網(wǎng)層125及韌性加強(qiáng)層123可以分別為多層，并可間隔交替設(shè)置。防水層127位于船體的外表面上。按照模內(nèi)成型的方式，防水層127形成于金屬網(wǎng)層125之上。具體在本實(shí)施方式中，防水層127為富樹脂層。請(qǐng)參閱圖3，在其他實(shí)施方式中，采用船體模具200成型防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)120及船體110時(shí)，防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)120設(shè)有向下方向伸出的螺桿130，S卩，防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)有朝向船體110的底部伸出的螺桿130，螺桿130嵌入到防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)120及船體110中。在施工工程中，該螺桿130的存在可以保證防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)120與非防護(hù)結(jié)構(gòu)部位(即船體110)緊密固定，比較牢固，結(jié)實(shí)。 上述抗磨型復(fù)合材料船體100在船體110的外表面位于吃水線以上區(qū)域設(shè)置防護(hù)結(jié)構(gòu)120，防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)120由多層剛性不同的、并且耐磨性較好的復(fù)合層構(gòu)成，以提供抗磨型復(fù)合材料船體100的耐磨性。請(qǐng)參閱圖4，本發(fā)明實(shí)施方式的抗磨型復(fù)合材料船體成型工藝，包括步驟S20TS206 步驟S201，提供一船體模具。 步驟S202，在涂刷了脫模劑的船體模具的模腔內(nèi)壁對(duì)應(yīng)于待成型抗磨型復(fù)合材料船體的吃水線以上區(qū)域形成一層耐磨材料，形成耐磨層。具體在本實(shí)施方式中，耐磨材料可以為聚脲材料或橡膠材料。步驟S203，在耐磨層上鋪上至少一層簾子布或芳綸纖維，并在至少一層簾子布上形成一層高分子功能層，形成韌性加強(qiáng)層。根據(jù)不同的韌性需要，簾子布或芳綸纖維可以為多層。步驟S204，在韌性加強(qiáng)層上鋪上至少一層金屬網(wǎng)，并在至少一層金屬網(wǎng)上形成一層高分子功能層，形成金屬網(wǎng)層。金屬網(wǎng)可以為鋼絲網(wǎng)、硬度較高的合金絲網(wǎng)等。根據(jù)不同的剛性需要，金屬網(wǎng)可以為多層。多層金屬網(wǎng)1253可以通過固定桿固定連接起來，并間隔設(shè)置，固定桿的一端包覆在船體110內(nèi)。請(qǐng)參閱圖2，具體在本實(shí)施方式中，兩層金屬網(wǎng)1253通過螺桿130固定連接起來，螺桿130具有螺紋的一端伸入到船體110中，如長(zhǎng)度過長(zhǎng)，則可將多余的長(zhǎng)度切掉，然后采用螺母131將螺桿130的一端固定于船體110內(nèi)，最后，繼續(xù)注入船體110所需的復(fù)合材料，使螺母131包容在成型后的復(fù)合材料的船體110內(nèi)。步驟S205，若需要形成多層韌性加強(qiáng)層或/及多層金屬網(wǎng)層，則重復(fù)上述形成韌性加強(qiáng)層的步驟或/及上述形成金屬網(wǎng)層的步驟。根據(jù)不同的防護(hù)強(qiáng)度需要，金屬網(wǎng)層與韌性加強(qiáng)層可以間隔交替設(shè)置。步驟S206，在金屬網(wǎng)層涂覆一層防水材料，以形成防水層。具體在本實(shí)施方式中，防水材料為富樹脂材料。其中，采用船體模具200成型防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)120及船體110時(shí)，耐磨層、韌性加強(qiáng)層及金屬網(wǎng)層中的至少一層設(shè)有向下方向伸出的螺桿130，即，防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)有朝向船體110的底部伸出的螺桿130，螺桿130嵌入到防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)120及船體110中。在施工工程中，該螺桿130的存在可以保證防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)120與非防護(hù)結(jié)構(gòu)部位(即船體110)緊密固定，比較牢固，結(jié)實(shí)。上述抗磨型復(fù)合材料船體成型工藝主要采用模內(nèi)成型的方式形成船艇主體，其外觀漂亮，并且外表光滑，使得上述抗磨型復(fù)合材料船體成型工藝制得的抗磨型復(fù)合材料船體表面減阻性好。
需要說明的是，抗磨型復(fù)合材料船體不限于采用模內(nèi)成型工藝，也才采用直接形成成型的方式，即依次在船體的外表面形成成型防水層、金屬網(wǎng)層、韌性加強(qiáng)層及耐磨層。另外，高分子功能層可以為由聚脲、橡膠、聚氨酯、超高分子量聚乙烯、聚醚醚酮等制成，其中聚脲可以采用噴涂的方式形成。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種抗磨型復(fù)合材料船體，其特征在于，包括 船體，其外側(cè)主要由復(fù)合材料制成； 防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)，設(shè)于所述船體外表面的吃水線以上區(qū)域，所述防護(hù)結(jié)構(gòu)包括 防水層，位于所述船體的外表面上； 金屬網(wǎng)層，位于所述防水層上，所述金屬網(wǎng)層包括第一高分子功能層及夾持于所述第一高分子功能層內(nèi)的金屬網(wǎng)； 韌性加強(qiáng)層，位于所述金屬網(wǎng)層上，所述韌性加強(qiáng)層包括第二高分子功能層及夾持于所述第二高分子功能層內(nèi)的簾子布及芳綸纖維層；及耐磨層，位于所述韌性加強(qiáng)層上； 其中，所述防水層、金屬網(wǎng)層、韌性加強(qiáng)層及耐磨層連接在一起。
2.如權(quán)利要求I所述的抗磨型復(fù)合材料船體，其特征在于，所述耐磨層為聚脲層或橡月父層。
3.如權(quán)利要求I所述的抗磨型復(fù)合材料船體，其特征在于，所述防水層為防水樹脂層。
4.如權(quán)利要求I所述的抗磨型復(fù)合材料船體，其特征在于，所述防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)有朝向所述船體的底部伸出的螺桿，所述螺桿嵌入到所述船體中，以加強(qiáng)連接所述防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)與船體。
5.如權(quán)利要求I所述的抗磨型復(fù)合材料船體，其特征在于，所述金屬網(wǎng)為多層，所述多層金屬網(wǎng)通過固定桿固定連接起來，并間隔設(shè)置，所述固定桿的一端包覆在所述船體內(nèi)。
6.如權(quán)利要求r5任一項(xiàng)所述的抗磨型復(fù)合材料船體，其特征在于，所述韌性加強(qiáng)層為多層。
7.如權(quán)利要求6所述的抗磨型復(fù)合材料船體，其特征在于，所述金屬網(wǎng)層為多層。
8.如權(quán)利要求7所述的抗磨型復(fù)合材料船體，其特征在于，所述韌性加強(qiáng)層與所述金屬網(wǎng)層間隔交替設(shè)置。
9.一種抗磨型復(fù)合材料船體成型工藝，其特征在于，包括如下步驟 提供一船體模具； 在所述船體模具的模腔內(nèi)壁對(duì)應(yīng)于待成型抗磨型復(fù)合材料船體的吃水線以上區(qū)域形成一層耐磨材料，形成耐磨層； 在所述耐磨層上鋪上至少一層簾子布或芳綸纖維，并在所述至少一層簾子布上形成一層高分子功能層，形成韌性加強(qiáng)層； 在所述韌性加強(qiáng)層上鋪上至少一層金屬網(wǎng)，并在所述至少一層金屬網(wǎng)上形成一層高分子功能層，形成金屬網(wǎng)層； 若需要形成多層所述韌性加強(qiáng)層或/及多層所述金屬網(wǎng)層，則重復(fù)上述形成所述韌性加強(qiáng)層的步驟或/及上述形成所述金屬網(wǎng)層的步驟；及在所述金屬網(wǎng)層涂覆一層防水材料，以形成防水層。
10.如權(quán)利要求9所述的抗磨型復(fù)合材料船體成型工藝，其特征在于，所述金屬網(wǎng)為多層，所述多層金屬網(wǎng)通過固定桿固定連接起來，并間隔設(shè)置，所述固定桿的一端包覆在所述船體內(nèi)。
全文摘要
一種抗磨型復(fù)合材料船體，包括船體及防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)，船體的外側(cè)主要由復(fù)合材料制成；防護(hù)復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)于船體外表面的吃水線以上區(qū)域，防護(hù)結(jié)構(gòu)包括連接在一起的耐磨層、韌性加強(qiáng)層、金屬網(wǎng)層及防水層；防水層位于船體的外表面上；金屬網(wǎng)層位于防水層上，金屬網(wǎng)層包括第一高分子功能層及夾持于第一高分子功能層內(nèi)的金屬網(wǎng)；韌性加強(qiáng)層位于金屬網(wǎng)層上，韌性加強(qiáng)層包括第二高分子功能層及夾持于第二高分子功能層內(nèi)的簾子布；耐磨層位于韌性加強(qiáng)層上。上述抗磨型復(fù)合材料船體在船體的外表面位于吃水線以上區(qū)域設(shè)置防護(hù)結(jié)構(gòu)，以提供抗磨型復(fù)合材料船體的耐磨性。本發(fā)明還提供一種上述抗磨型復(fù)合材料船體的成型工藝。
文檔編號(hào)B63B5/24GK102717866SQ20121017186
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者施軍, 賁友穩(wěn) 申請(qǐng)人:深圳市海斯比船艇科技股份有限公司