本發(fā)明涉及水面或水下航行器低噪聲綜合聲納導(dǎo)流罩設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合材料與透聲橡膠貼敷型聲納導(dǎo)流罩。

背景技術(shù)：

聲吶導(dǎo)流罩是保證聲吶站在水中處于良好工作環(huán)境的遺聲殼體，應(yīng)具備良好的透聲性能，較低的傳輸損耗和相位畸變，較高的強(qiáng)度以及良好的耐海水腐蝕特性及防污性。

傳統(tǒng)的導(dǎo)流罩采用玻璃鋼復(fù)合材料制作成型，存在以下缺點(diǎn)：

1、玻璃鋼殼板采用手糊成型工藝，導(dǎo)致殼板結(jié)構(gòu)均勻性變差，對(duì)透聲性能有較大的影響，此外，手糊成型工藝還會(huì)引起殼板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度特性偏低；

2、復(fù)合材料殼板與鋼質(zhì)加強(qiáng)筋采用機(jī)械連接，需要在復(fù)合材料殼板上鉆孔，打斷了纖維的連續(xù)性，造成殼板強(qiáng)度降低，同時(shí)穿孔連接部位存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，在疲勞載荷作用下，容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)提前出現(xiàn)破壞，影響整體結(jié)構(gòu)功能特性和安全使用性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提供無(wú)需螺栓連接且透聲性好、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高的復(fù)合材料與透聲橡膠貼敷型聲納導(dǎo)流罩。

本發(fā)明提供的一種復(fù)合材料與透聲橡膠貼敷型聲納導(dǎo)流罩，包括鋼質(zhì)的骨架、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板和透聲橡膠層；所述骨架的一側(cè)設(shè)有凹槽；所述纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板的內(nèi)表面嵌入所述凹槽與骨架連接；所述透聲橡膠層貼敷在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板的外表面。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，所述骨架包括橫向肋骨和縱向肋骨；所述橫向肋骨和縱向肋骨交叉組合；優(yōu)選的，所述橫向肋骨和縱向肋骨上的凹槽在交叉組合處相互連通。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，所述纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板為變厚度，即不同部位的厚度不相同。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，所述透聲橡膠層采用膠連劑粘貼在所述纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板的外表面

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，所述透聲橡膠層為分塊拼接，各分塊之間填塞硅橡膠或者環(huán)氧膠泥；優(yōu)選的，所述透聲橡膠層內(nèi)的分塊拼接是在橫向肋骨和縱向肋骨形成的矩形板格平面內(nèi)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，所述透聲橡膠層為變厚度，即不同部位的厚度不同。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，還包表面涂層，所述表面涂層覆蓋在所述透聲橡膠層外表面；優(yōu)選的，所述表面涂層為聚脲材質(zhì)，噴涂或涂覆于所述透聲橡膠層的外表面。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供的一種復(fù)合材料與透聲橡膠層貼敷型聲納導(dǎo)流罩，具有高透聲、高強(qiáng)度、高剛度特性，且對(duì)艦艇中高航速下的流激載荷抑制作用明顯，自噪聲控制性能優(yōu)異；本發(fā)明在保證導(dǎo)流罩具有較高的透聲性能的同時(shí)，還避免了螺釘連接帶來(lái)的應(yīng)力集中問(wèn)題，保證了強(qiáng)度及剛度的要求。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種復(fù)合材料與透聲橡膠貼敷聲納導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1所示結(jié)構(gòu)骨架示意圖；

其中，骨架1，橫向肋骨11，縱向肋骨12，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2，透聲橡膠層3。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例一

如圖1、圖2所示，本實(shí)施例中的骨架1采用45#鋼加工制作，骨架1包括三塊橫向肋骨11和十五塊縱向肋骨12，橫向肋骨11和縱向肋骨12交叉組合，橫向肋骨11和縱向肋骨12交叉組合處采用線切割或焊接成型；縱向肋骨12從首至尾依次編號(hào)分別設(shè)為h1、hr2、hl2……h(huán)r7、hl7(其中r代表右舷，l代表左舷)，兩弦縱向肋骨12對(duì)稱分布，縱向肋骨12的厚度均為20mm，橫向肋骨11的編號(hào)設(shè)為w1、w2、w3，其厚度均為24mm。

上述橫向肋骨11和縱向肋骨12的分布較為稀疏，實(shí)質(zhì)上是一種疏肋結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)減少了肋骨的數(shù)量，有利于提高導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)整體聲學(xué)特性并有效減輕結(jié)構(gòu)重量；此外，橫向肋骨11和縱向肋骨12的稀疏分布不易使信號(hào)發(fā)生畸變，具有利于罩體結(jié)構(gòu)的隱身特性。

所述骨架1的一側(cè)設(shè)有凹槽，具體的，是橫向肋骨11和縱向肋骨12與纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2的連接面上均設(shè)凹槽，且凹槽沿肋長(zhǎng)度方向貫穿肋骨，橫向肋骨11和縱向肋骨12的凹槽在交叉組合處也是相互連通；所述纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2的內(nèi)表面嵌入所述凹槽與骨架1連接；纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2與骨架1的具體連接工藝有多種，參考文獻(xiàn)《一種復(fù)合材料板與金屬件嵌入式板筋連接結(jié)構(gòu)》介紹了一種，這里不作贅述。

纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2與骨架1的嵌入式連接，避免了傳統(tǒng)螺栓螺釘連接須在復(fù)合材料殼板上鉆孔的問(wèn)題，不會(huì)打斷復(fù)合材料纖維的連續(xù)性，保障了殼板強(qiáng)度，同時(shí)也避免了穿孔連接部位存在的應(yīng)力集中現(xiàn)象，增強(qiáng)了整體結(jié)構(gòu)功能特性和安全使用性。

本實(shí)施例中纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2所用的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板具體為碳/玻層間混雜纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制作，其中增強(qiáng)纖維包括t700單向布、e800多軸向布以及sw220平紋織物，樹(shù)脂為350環(huán)氧樹(shù)脂；sw220正交織物分別處于復(fù)合材料的表層和t700單向布、e800多軸向布之間，用來(lái)提高層間界面強(qiáng)度；纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2與骨架1整體采用真空成型工藝。

纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2和骨架1的配合使用，不單解決了手糊成型導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能不均勻的問(wèn)題，改善了結(jié)構(gòu)聲學(xué)性能，還有效提高了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及剛度特性。

所述纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2采用變厚度設(shè)計(jì)，根據(jù)導(dǎo)流罩不同部位承載特性及結(jié)構(gòu)型式的差異，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2的不同部位采用不同的厚度，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2被骨架1的框架縱向分割為3列，共3塊區(qū)域，其中首部1塊，編號(hào)為22，尾部?jī)蓧K相同，編號(hào)為21、23，左右兩舷對(duì)稱，其中首部22厚度為12.46mm，尾部殼板21、23均為18.00mm，需要說(shuō)明的是，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2的厚度區(qū)域在附圖中未標(biāo)示出。

采用變厚度纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板設(shè)計(jì)方案，在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2剛度要求大的部位增加纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2的厚度，剛度要求小的部位減小纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2的厚度，有效提高纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2的剛度特性并減少纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2的重量，減低建造成本。

本實(shí)施例中的透聲橡膠層3為氯丁橡膠，透聲橡膠層3采用真空外包覆方式，即透聲橡膠層3采用膠連劑粘貼在所述纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2的外表面；透聲橡膠層3與纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2的膠連劑粘貼工藝有多種，參考文獻(xiàn)《船用聲吶導(dǎo)流罩的復(fù)合料板及制備方法》(申請(qǐng)日：2017年7月23日；申請(qǐng)?zhí)枺?01710603570.3)介紹了一種，這里不作贅述。

透聲橡膠層3采用分塊拼接的方式，各分塊之間填塞硅橡膠或者環(huán)氧膠泥，分塊拼接的方式可以很好的適用于具有較多的復(fù)雜曲面的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板3，從而達(dá)到較為理想的貼敷效果；優(yōu)選的，所述透聲橡膠層內(nèi)的分塊拼接是在橫向肋骨11和縱向肋骨12形成的矩形板格平面內(nèi)，這樣，透聲橡膠層貼敷的位置避開(kāi)的骨架1，使貼敷效果能更理想；密封粘結(jié)膩?zhàn)討?yīng)用在復(fù)合材料層合板以及氯丁橡膠之間具有較好的界面粘結(jié)強(qiáng)度，密封粘結(jié)膩?zhàn)颖旧硪簿哂袘?yīng)密度小、韌性好的特點(diǎn)。

透聲橡膠層3應(yīng)具有透聲性能好、密度小、耐海水腐蝕的特點(diǎn)。同時(shí)，根據(jù)聲學(xué)設(shè)計(jì)及流體力學(xué)性能要求，透聲橡膠層3可采用變厚度設(shè)計(jì)，透聲橡膠層3對(duì)應(yīng)于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2中21、22、23三部位的編號(hào)設(shè)為31、32、33，厚度均為21.54mm、16mm、16mm，需要說(shuō)明的是，透聲橡膠層3的厚度區(qū)域在附圖中未標(biāo)示出。

在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2的外表面貼敷變厚度透聲材料，能有效提高導(dǎo)流罩的透聲性能。

作為優(yōu)化，在所述透聲橡膠層3的外表面上還可以噴涂或涂覆聚脲材質(zhì)的表面涂層，表面涂層使透聲橡膠3具有抗氧化、抗老化的作用，還能較少海水對(duì)透聲橡膠3的腐蝕作用。

本實(shí)施例應(yīng)用于水面或水下航行器的導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)，在保證導(dǎo)流罩具有足夠結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及剛度要求的同時(shí)，較好地解決了傳統(tǒng)玻璃鋼導(dǎo)流罩透聲以及抑振能力差的問(wèn)題；本實(shí)施例還具有高透聲、高強(qiáng)度、高剛度特性，且對(duì)艦艇中高航速下的流激載荷抑制作用明顯，自噪聲控制性能優(yōu)異。

實(shí)施例二

本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，不同之處在于：

纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2所用的單一纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板為玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制作，其中增強(qiáng)纖維為sw220平紋織物，樹(shù)脂為430lv乙烯基樹(shù)脂；纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2所用的單一纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板采用真空成型工藝。

所述纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2采用變厚度設(shè)計(jì)，根據(jù)導(dǎo)流罩不同部位承載特性及結(jié)構(gòu)型式的差異，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2的不同部位采用不同的厚度，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2被骨架1的框架縱向分割為5列，共5塊區(qū)域，其中首部1塊，編號(hào)為21，中部?jī)蓧K相同，編號(hào)為22，尾部?jī)蓧K相同，編號(hào)為23，左右兩舷對(duì)稱，其中首部21厚度為12.06mm，中部22厚度為14.00mm，尾部殼板23厚度為16.98mm，需要說(shuō)明的是，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板2的厚度區(qū)域在附圖中未標(biāo)示出。

所述透聲橡膠層3根據(jù)不同部位聲學(xué)特性要求可以采用變厚度設(shè)計(jì)，應(yīng)于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板中21、22、23三部位的編號(hào)為31、32、33，厚度均為19.94mm、18mm、15.02mm，需要說(shuō)明的是，透聲橡膠層3的厚度區(qū)域在附圖中未標(biāo)示出。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。