水下航行器及其复合材料壳板连接结构的制作方法

本发明涉及水下航行器结构，尤其涉及一种水下航行器及其复合材料壳板连接结构。

背景技术：

1、复合材料具有重量轻、比强度/刚度高、低磁、耐腐蚀、高阻尼、声学特性可设计性等一系列优良性能。近年来，随着航行器综合性能要求的不断提高，复合材料的应用也日渐广泛。

2、复合材料应用于航行器结构，可有效降低结构重量，提升防腐、声学等综合性能，特别是将复合材料设计成可拆式结构，有利于实现航行器模块化负载快速换装，提升航行器作战作业能力。同时，便于设备维修，提高保障性，且大幅改善建造工艺性。

3、由于航行器中复合材料壳板的尺寸较大，将其设计成可拆式结构，若连接部位不能实现可靠连接，可能造成航行器的异常噪声。此外，在航行器的建造、修理和改换装过程中，大型复合材料壳板的拆卸、吊装及转运也面临一定困难。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种水下航行器及其复合材料壳板连接结构，旨在便于将复合材料壳体进行可靠的连接，同时减少其可能造成的噪音。

2、为实现上述目的，本发明提供一种水下航行器的复合材料壳板连接结构，包括金属衬套、螺栓以及封盖，其中，螺母焊接于钢结构背离复合材料壳板一侧端面上，金属衬套粘贴于复合材料壳板的安装孔内部，金属衬套中空设置，螺栓穿设于金属衬套上且其端部旋出螺母外以将钢结构和复合材料壳板二者紧固连接，金属衬套的通孔端面处盖设有封盖，封盖将螺栓的头部上方孔封闭。

3、优选地，所述金属衬套的内部设置有台阶孔以与封盖的阶梯处适配；所述封盖下端采用倒梯形结构以防止松脱。

4、优选地，所述金属衬套包括圆盘部以及与其同轴设置的套筒部，套筒部和圆盘部的外侧壁交汇处通过圆角连接，圆盘部的外径大于套筒部的外径，封盖的顶端面和圆盘部的顶端面平齐设置，封盖的底端与圆盘部内部台阶处相抵接，螺栓头部的底端与套筒部内部的台阶处相抵接。

5、优选地，所述螺栓的头部顶端面位于圆盘部的顶端面和底端面之间，螺栓的头部底端面位于套筒部的顶端面和底端面之间。

6、优选地，所述金属衬套的高度应比复合材料壳板厚度小1mm～2mm，金属衬套朝向钢结构一侧的底端面与复合材料壳板的底端面之间设置有缝隙。

7、优选地，所述螺栓的头部顶端面上开设有内四角孔。

8、优选地，所述复合材料壳板上还安装有吊装组件，该吊装组件包括穿设于复合材料壳板上的连接件上套筒、穿设于连接件上套筒内部的连接件下套筒，连接件下套筒中的通孔中安装有起顶螺钉或吊装工装。

9、优选地，所述连接件上套筒与复合材料壳板粘接，连接件上套筒和连接件下套筒螺纹连接，起顶螺钉或吊装工装均与连接件下套筒螺纹连接。

10、优选地，所述连接件上套筒背离钢结构的端部外伸有第一圆盘，连接件下套筒靠近钢结构的端部外伸有第二圆盘，第一圆盘和第二圆盘均嵌设于复合材料壳板内部。

11、本发明进一步提出一种水下航行器，包括上述的复合材料壳板连接结构，还包括与其连接的复合材料壳板和钢结构。

12、本发明提出的水下航行器的复合材料壳板连接结构，可保证复合材料壳体与钢结构连接牢固，同时还解决了复合材料壳板的拆卸、吊装难题，另外，还消除了航行器表面开孔，从而降低航行阻力和流激噪声，提升了航行器的声学性能。本复合材料壳板连接结构经过有限元仿真、模型试验验证，可增大锁紧状态下壳板的受压面积，确保复合材料壳板在紧固和服役过程中不受损伤，实现复合材料壳板与钢结构的牢固连接，有效抑制结构振动。

技术特征：

1.一种水下航行器的复合材料壳板连接结构，其特征在于，包括金属衬套、螺栓以及封盖，其中，螺母焊接于钢结构背离复合材料壳板一侧端面上，金属衬套粘贴于复合材料壳板的安装孔内部，金属衬套中空设置，螺栓穿设于金属衬套上且其端部旋出螺母外以将钢结构和复合材料壳板二者紧固连接，金属衬套的通孔端面处盖设有封盖，封盖将螺栓的头部上方孔封闭。

2.如权利要求1所述的水下航行器的复合材料壳板连接结构，其特征在于，所述金属衬套的内部设置有台阶孔以与封盖的阶梯处适配；所述封盖下端采用倒梯形结构以防止松脱。

3.如权利要求2所述的水下航行器的复合材料壳板连接结构，其特征在于，所述金属衬套包括圆盘部以及与其同轴设置的套筒部，套筒部和圆盘部的外侧壁交汇处通过圆角连接，圆盘部的外径大于套筒部的外径，封盖的顶端面和圆盘部的顶端面平齐设置，封盖的底端与圆盘部内部台阶处相抵接，螺栓头部的底端与套筒部内部的台阶处相抵接。

4.如权利要求3所述的水下航行器的复合材料壳板连接结构，其特征在于，所述螺栓的头部顶端面位于圆盘部的顶端面和底端面之间，螺栓的头部底端面位于套筒部的顶端面和底端面之间。

5.如权利要求1所述的水下航行器的复合材料壳板连接结构，其特征在于，所述金属衬套的高度应比复合材料壳板厚度小1mm～2mm，金属衬套朝向钢结构一侧的底端面与复合材料壳板的底端面之间设置有缝隙。

6.如权利要求1所述的水下航行器的复合材料壳板连接结构，其特征在于，所述螺栓的头部顶端面上开设有内四角孔。

7.如权利要求1至6中任意一项所述的水下航行器的复合材料壳板连接结构，其特征在于，所述复合材料壳板上还安装有吊装组件，该吊装组件包括穿设于复合材料壳板上的连接件上套筒、穿设于连接件上套筒内部的连接件下套筒，连接件下套筒中的通孔中安装有起顶螺钉或吊装工装。

8.如权利要求7所述的水下航行器的复合材料壳板连接结构，其特征在于，所述连接件上套筒与复合材料壳板粘接，连接件上套筒和连接件下套筒螺纹连接，起顶螺钉或吊装工装均与连接件下套筒螺纹连接。

9.如权利要求7所述的水下航行器的复合材料壳板连接结构，其特征在于，所述连接件上套筒背离钢结构的端部外伸有第一圆盘，连接件下套筒靠近钢结构的端部外伸有第二圆盘，第一圆盘和第二圆盘均嵌设于复合材料壳板内部。

10.一种水下航行器，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的复合材料壳板连接结构，还包括与其连接的复合材料壳板和钢结构。

技术总结本发明提出一种水下航行器及其复合材料壳板连接结构。本水下航行器的复合材料壳板连接结构，包括金属衬套、螺栓以及封盖，螺母焊接于钢结构背离复合材料壳板一侧端面上，金属衬套粘贴于复合材料壳板的安装孔内部，金属衬套中空设置，螺栓穿设于金属衬套上且其端部旋出螺母外以将钢结构和复合材料壳板二者紧固连接，金属衬套的通孔端面处盖设有封盖，封盖将螺栓的头部上方孔封闭。本水下航行器的复合材料壳板连接结构，可保证复合材料壳体与钢结构连接牢固，同时还解决了复合材料壳板的拆卸、吊装难题，另外，还消除了航行器表面开孔，从而降低航行阻力和流激噪声，提升了航行器的声学性能。技术研发人员：何其健,张生坤,熊宝权,胡泊,李晓燕受保护的技术使用者：中国舰船研究设计中心技术研发日：技术公布日：2024/6/23