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原文传递大深度水下航行体双层耐压舱体及其成型方法

专利名称：	大深度水下航行体双层耐压舱体及其成型方法
摘要：	本发明公开了一种大深度水下航行体双层耐压舱体及其成型方法，该舱体包括内壳、外壳、垫板以及绝缘涂层；内壳由两端法兰、中间为圆筒加外环肋结构形式，两端法兰可以与其他段连接；内壳环肋等间距分布；临近环焊缝内壳的壁厚逐步增加，利于增加结构整体的强度和刚度，确保焊缝位置在承受外压时承受较小的应力；外壳采用薄壁圆柱壳体，采用薄壁板卷焊而成，焊缝为纵焊缝；舱体的内壳与外壳采用对接环焊缝连接而成，环焊缝背面的小空腔结构保证对接焊接的结构形式易于实现。本发明水下耐压能力高、耐压稳定性好、耐压受力均匀、重量轻、比强度高、耐冲击性能好、耐海水腐蚀持续时间长、使用寿命长。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	中国人民解放军海军工程大学
发明人：	刘凯;王武坤;孙炯;李晨;张翔龙;胡平;顾雪峰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910626373.2
公开号：	CN110341876A
代理机构：	北京孚睿湾知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	马媛媛
分类号：	B63B3/13(2006.01);B;B63;B63B;B63B3
申请人地址：	430033 湖北省武汉市解放大道717号
主权项：	1.一种大深度水下航行体双层耐压舱体，其特征在于，该舱体为组合结构形式，其包括内壳、外壳、垫板以及绝缘层；所述内壳为圆筒形结构，所述内壳采用挤压管加工成形；在内壳的内侧壁设置有绝缘层，在所述内壳的外侧壁设置有外环肋，圆筒形结构与外环肋为一体结构形式，外壳为薄壁圆柱舱体，其通过薄板卷焊而成；在外壳的纵焊缝下设置所述垫板，所述垫板为纵焊缝垫板，所述垫板与内壳的环肋镶嵌套的结构，以便于纵焊缝焊接时的背部成型；外壳两侧与内壳采用等离子焊接的环焊缝连接；环焊缝背部形成小空腔，保证其焊接时的背部成型；临近所述环焊缝处的内壳的壁厚逐渐增加，以便于增加结构整体的强度和刚度，从而减少环焊缝位置在承受外压时承受的应力；舱体的外壳的外表面喷涂的防腐涂料；且舱体外壳的外表面加工后表面粗糙度不低于6.3。 2.如权利要求1所述的大深度水下航行体双层耐压舱体，其特征在于，所述内壳的两端为圆柱法兰，所述内壳的中间为圆柱薄壁，所述圆柱薄壁的外侧设置外环肋。 3.如权利要求2所述的大深度水下航行体双层耐压舱体，其特征在于，所述环焊缝为7系列铝合金与5系列铝合金异种铝合金焊接的焊缝。 4.如权利要求3所述的大深度水下航行体双层耐压舱体，其特征在于，所述内壳为7系列高强度铝合金作为舱体主承力结构，所述外壳为5系列耐腐蚀、延伸率好的中强度铝合金，有利于结构成形时保证内、外壳的贴合度和环焊缝焊接时残余应力的释放。 5.如权利要求4所述的大深度水下航行体双层耐压舱体，其特征在于，所述外壳的内壁与内壳环肋外壁紧密贴合，贴合度不低于95％。 6.如权利要求5所述的大深度水下航行体双层耐压舱体，其特征在于：所述外壳与所述内壳同轴，且外壳的轴向长度小于内壳的轴向长度。 7.如权利要求6所述的大深度水下航行体双层耐压舱体，其特征在于：所述绝缘层为绝缘涂层，舱体加工完成后，进行硬质阳极氧化，氧化后24小时内在舱体内壁涂覆绝缘涂层。 8.一种大深度水下航行体双层耐压舱体的成型方法，其特征在于，其包括如下步骤：步骤一、加工内壳以及内壳外表面的环肋结构，要求内壳的外表面和内表面分别留第一加工余量；步骤二、在内壳的环肋上加工安装纵焊缝垫板的凹槽，并将纵焊缝垫板安装至内壳的外环肋；步骤三、外壳采用比设计壁厚厚4mm的板材卷圆，卷圆后的纵焊缝采用搅拌摩擦焊焊接成型；步骤四、经过步骤三中卷焊成型的外壳内壁与内壳环肋的外壁配车加工，壳体外壁尺寸相对于设计尺寸保留第二加工余量；步骤五、将卷焊成型的外壳在与搅拌摩擦焊纵焊缝成90°的地方剖开；步骤六、将剖开的所述外壳打开并包裹在所述内壳的所述环肋上，采用直径与耐压壳体外径一致的圆柱形工装夹紧所述外壳，使得外壳的内壁紧密贴合在内壳的环肋的外壁上，然后采用等离子焊接外壳的纵焊缝；步骤七、将外壳与内壳两侧用等离子焊接的环形焊缝连接，焊接完成耐压壳体的半成品；步骤八、采用超声波对两道环焊缝和两道纵焊缝进行消除残余应力处理；各焊缝中包括一道搅拌摩擦焊焊缝以及三道等离子焊缝；步骤九、将耐压壳体的内壳内表面和外壳外表面加工到设计尺寸，采用超声波再次对两道环焊缝和两道纵焊缝进行消除残余应力处理；各焊缝中包括一道搅拌摩擦焊焊缝以及三道等离子焊缝；步骤十、对加工成形的耐压壳体外表面进行喷砂处理，进一步降低焊缝周围处的残余应力和机械加工应力；步骤十一、将最终加工的耐压壳体进行硬质阳极氧化处理；耐压壳体进行硬质阳极氧化处理24小时内将内壳内表面涂覆环氧树脂涂料；在耐压壳体外表面采用高压喷枪喷涂常温固化型无机陶瓷涂料。 9.如权利要求8所述的大深度水下航行体双层耐压舱体的成型方法，其特征在于，所述涂覆环氧树脂涂料的具体方法如下：将耐压壳体的内壳两端采用隔板封闭并安装在旋转工装上，每隔120°位置贴近耐压壳体外侧布置一个石英加热器，共布置三个加热器；开启加热器对壳体进行预热，一边低速旋转耐压壳体，当壳体预热到45℃时，停止旋转和加热；从隔板的堵头灌入专门配比的双组分环氧树脂涂料，封住堵头；开启加热器，低速旋转壳体3分钟，然后高速旋转壳体，控制开启加热器的个数，使得壳体温度从45℃升到60℃的时间控制在30分钟；然后开启全部加热器继续加温，保持高速旋转，直到温度达到(80±2)℃自动控制；当温度达到(80±2)℃后再低速旋转2小时，最后关闭加热器，切断总电源，涂覆完毕。 10.如权利要求9所述的大深度水下航行体双层耐压舱体的成型方法，其特征在于，在耐压壳体外表面采用高压喷枪喷涂常温固化型无机陶瓷涂料的具体操作如下：将耐压壳体的安装在旋转工装上，每隔120°位置贴近耐压壳体外侧布置一个石英加热器，共布置三个加热器；开启加热器对壳体进行预热，一边低速旋转耐压壳体，当壳体预热到直到温度达到(60±2)℃自动控制。然后采用高压雾化喷枪对壳体外表面喷涂常温固化型无机高分子纳米柔性涂料，直到均匀喷涂厚度约40μm,再保温旋转30分钟固化，然后关闭加热器，切断总电源，涂覆完毕。
所属类别：	发明专利