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復(fù)合材料船體及其制造工藝的制作方法

文檔序號:2428868閱讀:651來源:國知局
專利名稱:復(fù)合材料船體及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明技術(shù)方案涉及船舶制造技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及船舶的船體結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)
在國內(nèi),船舶的船體一般采用鋼材、木材、有色金屬、水泥、玻璃纖維、塑料等材料制作。用玻璃纖維制作船體,存在的缺陷是,船體材料比重大,易龜裂分層,不耐沖擊,易破損,還存在維修困難,制造工藝繁瑣、很難成批量生產(chǎn)的缺陷。在微型塑料游船制作中,它使用單一的塑料材料,在工藝上,采用旋轉(zhuǎn)成型工藝,制作的船體無封閉空腔、無隔腔、無明艙、無暗艙,結(jié)構(gòu)簡單,船體總體剛性差,運(yùn)載載荷不超過200千克。
此外,在美國,有一種通過加固的塑料船,這種船通過金屬結(jié)構(gòu)件和骨架對船體加固,制造工藝復(fù)雜,所形成只是極簡單的小船。在美國,還有一種名為舞動里的微型塑料游艇,在制作工藝上,它采用旋轉(zhuǎn)成型工藝,將定量的液體或糊狀塑料加入到模具中,通過對模具的加熱及液縱橫向的液動旋轉(zhuǎn),使塑料熔融塑化,并借助塑料自身的重力作用,均勻地布滿模具行腔的整個表面,待固化后脫模制成船體;這種船體材料單一,船體結(jié)構(gòu)簡單,船體無封閉空腔、無隔腔、無明艙、無暗艙,總體結(jié)構(gòu)仍存在剛度差的缺陷,僅限于制作不超過200千克運(yùn)載載荷的無動力、劃槳式的微型游船。
ABS板材為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料擠出板材,具有較好的阻燃性,較好的抗老化、抗沖擊性能,當(dāng)前一般作為裝飾材料以及電器外殼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是,發(fā)明一種復(fù)合材料船體及其制造工藝,提供一種本身材料比重輕,船體理論厚度布局合理的船體結(jié)構(gòu);同時解決具有封閉空腔、隔腔、明艙和暗艙的塑制船體,一次性成型的技術(shù)問題。
根據(jù)上述目的,本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案為復(fù)合材料船體主要由上船體層殼、下船體層殼以及處于上船體層殼、下船體層殼間的填充層組成,它的船體上船體層殼和下船體層殼為ABS板材,填充層為發(fā)泡聚氨脂材料層,作為上船體層殼和下船體層殼的ABS板材與發(fā)泡聚氨脂材料層間設(shè)有纖維粘接層。采用上述基本技術(shù)方案,船體利用ABS板材作為上船體層殼、下船體層殼,以發(fā)泡聚氨脂為材料作為中間填充層,其結(jié)合牢固可靠,成型的船體上沒有接縫,增強(qiáng)了船體的強(qiáng)度,還便于船的批量生產(chǎn)。
纖維粘接層可以為玻璃纖維粘接層。
纖維粘接層可以為植物纖維粘接層。
復(fù)合材料船體的制造工藝主要包括模具的制作流程,上船體層殼以及下船體層殼的放樣流程,上船體層殼以及下船體層殼的制作流程,船體成型流程;在模具的制作流程中,采用耐高溫樹脂材料根據(jù)船體的形狀,制作成上船體層殼以及下船體層殼的模具;在上船體層殼、下船體層殼以及附件的放樣流程中,根據(jù)船體的形狀對ABS板材進(jìn)行放樣剪裁,制成符合上船體層殼以及下船體層殼加工規(guī)格的ABS板材;在上船體層殼、下船體層殼的制作流程中,將符合上船體層殼以及下船體層殼加工規(guī)格的ABS板材放入烘箱內(nèi),在160-200攝氏度溫度的條件下,加熱8-15分鐘,將加熱后的ABS板材放入模具上,利用壓機(jī)將邊緊壓,并對模具抽取真空,保壓5-8分鐘,風(fēng)冷、脫模;在船體成型流程中,對上船體層殼的外側(cè)面敷設(shè)纖維粘接層,與上船體層殼相對應(yīng),同時對下船體層殼的內(nèi)面敷設(shè)纖維粘接層,再將上船體層殼和下船體層殼合為一體,并將聚氨脂液體注入上船體層殼和下船體層殼形成的空腔內(nèi)發(fā)泡。采用本基本技術(shù)方案,船體的厚度變差分布合理,變差可達(dá)3-5mm,制成的船體具有封閉空腔、隔腔、明艙和暗艙。
在上船體層殼、下船體層殼的制作流程中,將符合上船體層殼以及下船體層殼加工規(guī)格的ABS板材放入烘箱內(nèi),可以在200攝氏度溫度的條件下,加熱8-10分鐘。
在上船體層殼、下船體層殼的制作流程中,將符合上船體層殼以及下船體層殼加工規(guī)格的ABS板材放入烘箱內(nèi),可以在190攝氏度溫度的條件下,加熱9-11分鐘。
在上船體層殼、下船體層殼的制作流程中,將符合上船體層殼以及下船體層殼加工規(guī)格的ABS板材放入烘箱內(nèi),可以在180攝氏度溫度的條件下,加熱10-12分鐘。
在上船體層殼、下船體層殼的制作流程中,將符合上船體層殼以及下船體層殼加工規(guī)格的ABS板材放入烘箱內(nèi),可以在170攝氏度溫度的條件下,加熱12-14分鐘。
在上船體層殼、下船體層殼的制作流程中,將符合上船體層殼以及下船體層殼加工規(guī)格的ABS板材放入烘箱內(nèi),可以在160攝氏度溫度的條件下,加熱13-15分鐘。
對模具抽取真空的真空度(真空表讀數(shù))為-0.07~-0.09M帕斯卡。
由于采用上述技術(shù)方案,利用本發(fā)明可以制造出船體自重100-500千克及以上的、船長2-15米及以上的、載重量為100-1000千克及以上的不同級別的以復(fù)合材料為船體的船,上述的船可匹配2-150千瓦的動力;利用本發(fā)明制作的船體自重輕,厚度布局合理,與塑制的船體相比具有較強(qiáng)的抗沖擊性能;船體制造成本低,加工方便,它的實(shí)施可形成批量生產(chǎn)規(guī)模。


圖1為一種優(yōu)化設(shè)計的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為按實(shí)施例制作的游艇結(jié)構(gòu)示意圖。
在圖1中上船體層殼1;纖維粘接層2;發(fā)泡聚氨脂材料層3;纖維粘接層4;下船體層殼5。
在圖2中封閉空腔6;隔腔7;明艙8;暗艙9。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合圖1,復(fù)合材料船體主要由上船體層殼1、下船體層殼5以及處于上船體層殼1、下船體層殼5間的作為填充層的發(fā)泡聚氨脂材料層3組成,它的船體上船體層殼1和下船體層殼5為ABS板材,作為上船體層殼1和下船體層殼5的ABS板材與發(fā)泡聚氨脂材料層間設(shè)有纖維粘接層2、4。纖維粘接層2、4可以為玻璃纖維粘接層,也可以為植物纖維粘接層。
復(fù)合材料船體的制造工藝主要包括模具的制作流程,上船體層殼1以及下船體層殼5的放樣流程,上船體層殼1以及下船體層殼5的制作流程,船體成型流程。
在模具的制作流程中,采用耐高溫樹脂材料根據(jù)船體的形狀,制作成上船體層殼1以及下船體層殼5的模具。
在上船體層殼1、下船體層殼5的放樣流程中,根據(jù)船體的形狀對ABS板材進(jìn)行放樣剪裁,制成符合上船體層殼1以及下船體層殼5加工規(guī)格的ABS板材。
在上船體層殼1、下船體層殼5的制作流程中,將符合上船體層殼1以及下船體層殼5加工規(guī)格的ABS板材放入烘箱內(nèi),在160-200攝氏度溫度的條件下,加熱8-15分鐘,將加熱后的ABS板材放入模具上,利用壓機(jī)將邊緊壓,并對模具抽取真空,對模具抽取真空的真空度(真空表讀數(shù))為-0.07~-0.09M帕斯卡,并保壓5-8分鐘,利用大氣壓對加熱后的ABS板材的拉伸作用,使上船體層殼1、下船體層殼5成型,上船體層殼1、下船體層殼5成型結(jié)束后,風(fēng)冷8-15分鐘,脫模。
作為上船體層殼1以及下船體層殼5的ABS板材的加熱,可以將溫度控制在200攝氏度,加熱時間控制在8-10分鐘。作為上船體層殼1以及下船體層殼5的ABS板材的加熱,可以將溫度控制在190攝氏度,加熱時間控制在9-11分鐘。作為上船體層殼1以及下船體層殼5的ABS板材的加熱,可以將溫度控制在180攝氏度,加熱時間控制在10-12分鐘。作為上船體層殼1以及下船體層殼5的ABS板材的加熱,可以將溫度控制在170攝氏度,加熱時間控制在12-14分鐘。作為上船體層殼1以及下船體層殼5的ABS板材的加熱,可以將溫度控制在160攝氏度,加熱時間控制在13-15分鐘。對于作為上船體層殼1以及下船體層殼5的ABS板材的加熱,在限定控制溫度范圍內(nèi),控制的溫度越高,需要加熱的時間則越短。
在船體成型流程中,對上船體層殼1的外側(cè)面敷設(shè)纖維粘接層2,與上船體層殼1相對應(yīng),同時對下船體層殼5的內(nèi)面敷設(shè)纖維粘接層4,再將上船體層殼1和下船體層殼5合為一體,并將聚氨脂液體倒入上船體層殼1和下船體層殼5形成的空腔內(nèi)發(fā)泡,形成發(fā)泡聚氨脂材料層3。纖維粘接層2、4的敷設(shè),可將植物纖維或玻璃纖維敷設(shè)在需要敷設(shè)纖維粘接層2、4的上船體層殼1及下船體層殼5上,噴涂液體樹脂,使纖維粘接在上船體層殼1及下船體層殼5上,作用是使發(fā)泡聚氨脂材料層3保持作為上船體層殼1和下船體層殼5的ABS板材間的牢固連接,同時增強(qiáng)船體的抗沖擊性能。
在對模具抽取真空中,使用兩極水環(huán)真空泵—大氣泵機(jī)組,這種機(jī)組抽取真空的極限壓力可達(dá)-0.094MPa;使用的真空表讀數(shù)為負(fù)值,它設(shè)常壓為零,負(fù)值的絕對值越大表示需要抽取的真空度越大。
結(jié)合圖2,按圖1實(shí)施例可制成游艇,船體上具有封閉空腔6、隔腔7、明艙8和暗艙9。
權(quán)利要求
1.復(fù)合材料船體主要由上船體層殼、下船體層殼以及處于上船體層殼、下船體層殼間的填充層組成,其特征在于它的船體上船體層殼(1)和下船體層殼(5)為ABS板材,填充層為發(fā)泡聚氨脂材料層(3),作為上船體層殼(1)和下船體層殼(5)的ABS板材與發(fā)泡聚氨脂材料層(3)間設(shè)有纖維粘接層(2、4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料船體,其特征在于所述纖維粘接層(2、4)可以為玻璃纖維粘接層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料船體,其特征在于所述纖維粘接層(2、4)可以為植物纖維粘接層。
4.復(fù)合材料船體的制造工藝,其特征在于,它主要包括模具的制作流程,上船體層殼(1)以及下船體層殼(5)的放樣流程,上船體層殼(1)以及下船體層殼(5)的制作流程,船體成型流程;在所述模具的制作流程中,采用耐高溫樹脂材料根據(jù)船體的形狀,制作成上船體層殼(1)以及下船體層殼(5)的模具;在所述上船體層殼(1)、下船體層殼(5)的放樣流程中,根據(jù)船體的形狀對ABS板材進(jìn)行放樣剪裁,制成符合上船體層殼(1)以及下船體層殼(5)加工規(guī)格的ABS板材;在所述上船體層殼(1)、下船體層殼(5)的制作流程中,將符合上船體層殼(1)以及下船體層殼(5)加工規(guī)格的ABS板材放入烘箱內(nèi),在160-200攝氏度溫度的條件下,加熱8-15分鐘,將加熱后的ABS板材放入模具上,利用壓機(jī)將邊緊壓,并對模具抽取真空,保壓5-8分鐘,風(fēng)冷、脫模;在所述船體成型流程中,對上船體層殼(1)的外側(cè)面敷設(shè)纖維粘接層(2),與上船體層殼(1)相對應(yīng),同時對下船體層殼(5)的內(nèi)面敷設(shè)纖維粘接層(4),再將上船體層殼(1)和下船體層殼(5)合為一體,并將聚氨脂液體注入上船體層殼(1)和下船體層殼(5)形成的空腔內(nèi)發(fā)泡。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合材料船體的制造工藝,其特征在于在所述上船體層殼(1)、下船體層殼(5)的制作流程中,將符合上船體層殼(1)以及下船體層殼(5)加工規(guī)格的ABS板材放入烘箱內(nèi),可以在200攝氏度溫度的條件下,加熱8-10分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合材料船體的制造工藝,其特征在于在所述上船體層殼(1)、下船體層殼(5)的制作流程中,將符合上船體層殼(1)以及下船體層殼(5)加工規(guī)格的ABS板材放入烘箱內(nèi),可以在190攝氏度溫度的條件下,加熱9-11分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合材料船體的制造工藝,其特征在于在所述上船體層殼(1)、下船體層殼(5)的制作流程中,將符合上船體層殼(1)以及下船體層殼(5)加工規(guī)格的ABS板材放入烘箱內(nèi),可以在180攝氏度溫度的條件下,加熱10-12分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合材料船體的制造工藝,其特征在于在所述上船體層殼(1)、下船體層殼(5)的制作流程中,將符合上船體層殼(1)以及下船體層殼(5)加工規(guī)格的ABS板材放入烘箱內(nèi),可以在170攝氏度溫度的條件下,加熱12-14分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合材料船體的制造工藝,其特征在于在所述上船體層殼(1)、下船體層殼(5)的制作流程中,將符合上船體層殼(1)以及下船體層殼(5)加工規(guī)格的ABS板材放入烘箱內(nèi),可以在160攝氏度溫度的條件下,加熱13-15分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合材料船體的制造工藝,其特征在于對所述模具抽取真空的真空度(真空表讀數(shù))為-0.07~-0.09M帕斯卡。
全文摘要
本發(fā)明公開的復(fù)合材料船體及其制造工藝,涉及船舶制造技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及船體的制造;復(fù)合材料船體主要由上船體層殼、下船體層殼以及處于上船體層殼、下船體層殼間的作為填充層的發(fā)泡聚氨脂材料層組成,它的船體上船體層殼和下船體層殼為ABS板材,作為上船體層殼和下船體層殼的ABS板材與發(fā)泡聚氨脂材料層間設(shè)有纖維粘接層。上述船體制造工藝主要包括模具的制作流程,上船體層殼以及下船體層殼的放樣流程,上船體層殼以及下船體層殼的制作流程,船體成型流程。利用本發(fā)明制造的船體自重輕,厚度布局合理,與塑制的船體相比具有較強(qiáng)的抗沖擊性能;船體制造成本低,加工方便,它的實(shí)施可形成批量生產(chǎn)規(guī)模。
文檔編號B32B27/00GK1915739SQ200510041548
公開日2007年2月21日 申請日期2005年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月16日
發(fā)明者陳圣銀, 張國任, 屈龍寧, 易明卿, 殷雙喜, 柯伯錦, 楊和瑜 申請人:宣城市銀河潔具有限責(zé)任公司
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