[发明专利]一种深海长期工作耐压复合结构及其制造方法

说明书

本发明涉及一种深海长期工作耐压复合结构及其制造方法，包括金属封头，所述金属封头的外形为双曲率回转体一部分，所述金属封头的上部通过金属预置件配合安装碳纤维耐压壳体，所述金属封头、金属预置件和碳纤维耐压壳体组合安装后形成椭圆形的双曲率回转体结构，金属封头和金属预置件之间采用锥面密封，并利用螺栓和防松垫片锁紧，碳纤维耐压壳体的外面涂覆有聚脲防水涂层。本发明具有重量轻、密封性、耐久性好等优点，可显著提高深海装备的有效载荷；该结构呈现一端尖、一端钝的完整的流线型外形，在水中垂直运动时阻力小；在深海工作中保持尖端向上，有利于降低结构的声目标特性；本发明中的复合结构制造方法具有成本低的优势。

技术领域

本发明涉及深海耐压结构技术领域，尤其是一种深海长期工作耐压复合结构及其制造方法。

背景技术

深海耐压结构是深海水下装备的重要组成部分，起着保障内部设备正常工作和人员健康的作用。

耐压壳的设计对水下装备的安全性、运载能力和人机环境等性能具有重要影响。耐压壳是承受静水压力的结构，要求其具有良好的安全性、储备浮力、空间利用率等特性，以提升潜水器的综合性能。

深海耐压壳以往多设计为球形结构、圆柱形结构，在结构尺寸较小时一般不采用加筋结构，其中球形结构具有强度高、稳定性好、浮力系数低、材料利用率高等优点，圆柱形结构具有空间布置效率高优点，随着直径增大，往往需要环向加强才能满足深海的要求。目前的深海金属耐压结构往往总质量较大，无法携带足够的有效载荷，为了满足浮力要求，需要在耐压结构外侧挂载大量的深海浮力材料，给操作带来了麻烦。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种深海长期工作耐压复合结构及其制造方法，从而使其具有重量轻、密封性、耐久性好等优点，并可显著提高深海装备的有效载荷。

本发明所采用的技术方案如下：

一种深海长期工作耐压复合结构，包括金属封头，所述金属封头的外形为双曲率回转体一部分，所述金属封头的上部通过金属预置件配合安装碳纤维耐压壳体，所述金属封头、金属预置件和碳纤维耐压壳体组合安装后形成椭圆形的双曲率回转体结构，金属封头和金属预置件之间采用锥面密封，并利用螺栓和防松垫片锁紧，碳纤维耐压壳体的外面涂覆有聚脲防水涂层。

其进一步技术方案在于：

所述金属封头的结构为：包括顶部为敞口的封头本体，所述封头本体的圆周方向设置有台阶，并形成锥形的第一配合面和水平的第二配合面，所述第一配合面上开有密封件安装槽，所述密封件安装槽内安装O形密封圈，所述第二配合面上开有锁紧孔。

所述金属预置件的结构为：包括环形结构的预置件本体，所述预置件本体，所述预置件本体的下方设置有与金属封头配合安装的内圆锥面，以及下平面，所述下平面上开有固定孔；所述预置件本体的上方设置有外圆锥面和上平面，所述外圆锥面和上平面与碳纤维耐压壳体匹配。

所述金属封头、螺栓和放松垫片均采用钛合金材料。

所述聚脲防水涂层的厚度为0.2-0.3mm。

所述金属封头和金属预置件由数控机床一次性加工成型。

一种深海长期工作耐压复合结构的制造方法，包括如下操作步骤：

第一步：利用数控机床将金属封头和金属预置件加工成型；

第二步：制作复合材料耐压壳体，采用石膏芯模，将石膏预制成碳纤维耐压壳体内部型线要求的内部模具，并在内部模具中间固定一根轴，轴的直径为D；

第三步：按照耐压结构的外形特征将耐压壳沿对称面展开成两个相同大小的平面，随着厚度增大，平面相应增大；由于采用的是碳纤维布，对于端部连接过渡处，将纤维展开成圆形碳纤维布，D1由圆弧过渡段的长度决定，D2小于金属预置件的最小直径，并大于轴的直径D。