[发明专利]用于浮体结构的复合材料三明治板及浮体

说明书

技术领域

本发明特别涉及一种用于浮体结构的复合材料三明治板及浮体，属于机械技术领域。

背景技术

浮体结构是独立于陆地由若干模块组合成尺度较大的、以满足政治、军事、经济目的的浮式海洋结构物。其不受水深影响，布置灵活，与系留装置、海域防护设施如防波堤等一起组成一个复合结构系统,是我国进行海洋资源的开发利用及保护海洋资源的必备条件之一。普通复合材料三明治板通常由金属材料面板和复合材料芯板层合而成，具有高强度、高韧性等优点，在船舶结构中已广泛应用，但其防腐性能差，造价高且密度大不具备漂浮性能等缺点制约了其在浮体工程结构中的应用。轻量化、高耐久、低成本成为目前复合材料三明治板发展的主要方向。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于浮体结构的复合材料三明治板及浮体，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种用于浮体结构的复合材料三明治板，包括第一高耐碱玻璃纤维布层、第二高耐碱玻璃纤维布层和芯层，所述第一高耐碱玻璃纤维布层固定设置于所述芯层的上表面，所述第二高耐碱玻璃纤维布层固定设置于所述芯层的下表面；所述芯层内部具有复数个空腔，所述空腔内填充有轻质塑料泡沫体。

进一步的，所述芯层包括相对设置的第一竹胶板层和第二竹胶板层，所述第一竹胶板层与第一高耐碱玻璃纤维布层固定连接、所述第二竹胶板层与第二高耐碱玻璃纤维布层固定连接，所述第一竹胶板层和第二竹胶板层之间还固定设置格构层，所述格构层包括复数个空腔，所述空腔内填充有轻质塑料泡沫体。

更进一步的，所述格构层包括复数个沿不同方向设置的第三竹胶板，所述复数个第三竹胶板固定连接围合形成所述复数个空腔。

进一步的，所述第一竹胶板层、第二竹胶板层和第三竹胶板均具有榫接结构，所述复数个第三竹胶板之间榫接。

进一步的，所述第三竹胶板分别与所述第一竹胶板层和所述第二竹胶板榫接层。

优选的，所述空腔的形状为多边形或圆形中的任意一种规则或不规则形状。

优选的，所述轻质塑料泡沫体的密度为0.045-0.1g/cm³，压缩强度为0.15-0.62N/mm²。

优选的，所述芯层厚度为22-34mm。

在一些较为具体的实施方案中，所述第一高耐碱玻璃纤维布层和/或第二高耐碱玻璃纤维布层至少以热压贴合方式与芯层固定连接。

在一些较为具体的实施方案中，所述第一高耐碱玻璃纤维布层和/或第二高耐碱玻璃纤维布层包括8-14层高耐碱玻璃纤维布。

在一些较为具体的实施方案中，相邻两层高耐碱玻璃纤维布少以热压贴合方式固定连接。

本发明实施例还提供了一种浮体，包括所述的用于浮体结构的复合材料三明治板。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

本发明提供的三明治板由三种性能不同，厚度不一的板件胶合而成，面层为高耐碱玻璃纤维布，主要承担拉力和弯矩；芯层为由资源丰富、可再生的竹胶板制成的格构式芯层，格构式芯层内填充塑料发泡体，主要承担剪力；该复合板具有轻质漂浮、可拼装及高耐久特性，且可模块化设计，降低成本；

本发明提供的用于浮体结构的复合材料三明治板，密度远小于海水密度，能浮在海面上，可用于制造大型浮体结构，促进我国海洋资源利用；

充分发挥材料各自性能优势。玻璃纤维具有良好的抗拉性能，而竹胶板具有良好的抗压和抗剪性能；三明治板受力后，表层的玻璃纤维布抗弯，格构式芯层抗压和抗剪，充分发挥了两种材料的力学性能优势；

表层的耐碱玻璃纤维布经过耐碱处理和树脂封装后具有良好的耐久性，避免了海水的腐蚀，提高浮体结构的寿命；

格构式空腔内填充的轻质泡沫体可缓冲荷载作用于浮体结构后引起的冲击，且出现表层结构破坏进，三明治板进水后泡沫体仍能保证结构浮于海面上。

不同于传统的金属和混凝土板，三明治板易于切割加工，且能现场拼装，大大提高了现场施工效率。

附图说明

图1是本发明一典型实施案例中用于浮体结构的复合材料三明治板的结构示意图；

图2是本发明一典型实施案例中用于浮体结构的复合材料三明治板的纵剖面图；

图3本发明一典型实施案例中用于浮体结构的复合材料三明治板的一种格构式空腔的结构示意图；

图4本发明一典型实施案例中用于浮体结构的复合材料三明治板的又一格构式空腔的结构示意图；