一种电磁隐身性能优异的大型板架结构的制作方法

本发明涉及船舶工程特种装置，尤其涉及一种电磁隐身性能优异的大型板架结构。

背景技术：

1、舰船上为了在必要时候遮挡甲板上关键部位，需在相应位置设置大型遮蔽构件。传统的钢结构构件笨重、易锈蚀、机动性不强，且电磁隐身性能较弱。为了满足日益严苛的使用需要，该构件需具备质量轻、易拆装、高机动性、低rcs(雷达散射截面)的特点。复合材料具有较高的比模量和比强度，采用何种结构形式，在最大限度的利用复合材料的优点的同时，使设计构件满足新的使用要求，亦是一个值得研究的问题。

技术实现思路

1、本发明主要目的在于提供一种电磁隐身性能优异的大型板架结构，利用复合材料高强度、低密度的特点，通过合理的结构设计，降低结构整体重量，实现部件的可拆装；同时通过增设吸波功能层，提高构件的电磁隐身性能。

2、本发明所采用的技术方案是：

3、一种电磁隐身性能优异的大型板架结构，包括支撑骨架、安装于所述支撑骨架前部的玻纤-泡沫夹芯板、安装于所述玻纤-泡沫夹芯板表面的前部吸波功能层、安装于所述支撑骨架后部的玻纤复合材料面板、安装于所述玻纤复合材料面板表面的后部吸波功能层；所述前部吸波功能层与后部吸波功能层结构相同，均包括吸波泡沫芯材和包覆于所述吸波泡沫芯材表面的透波蒙皮；所述吸波泡沫芯材是采用短切碳纤维吸波剂将具有梯度厚度的若干低密度泡沫板粘接而成的多层泡沫板吸波结构。

4、上述方案中，根据吸波频段的不同，吸波功能层的吸波泡沫芯材选用不同的厚度，对于8-18ghz频段，选用7-8mm厚度，对于6-18ghz频段，选用9-12mm厚度，对于2-18ghz频段，选用20-25mm厚度，通过调节吸波剂介电常数以及各层泡沫板厚度和层数来制备满足不同吸波频段要求的吸波泡沫芯材；吸波泡沫芯材的低密度泡沫选用pmi、pvc、hcp、pet中的一种，材料密度10-200kg/m3；所述透波蒙皮采用氰酸酯石英纤维复合材料、氰酸酯玻璃纤维复合材料、环氧石英纤维复合材料、环氧玻璃纤维复合材料中的一种，厚度为0.4-1mm。

5、上述方案中，所述支撑骨架由多个玻纤复合材料管通过玻纤复合材料多通接头拼装而成；所述支撑骨架的侧面呈梯形；所述玻纤复合材料管和玻纤复合材料多通接头均采用环氧高强玻璃纤维复合材料。

6、上述方案中，所述玻纤复合材料管的成型工艺采用缠绕成型或拉挤成型；所述玻纤复合材料多通接头的成型工艺采用模压工艺、缠绕工艺、rtm工艺、热压罐成型工艺中的一种。

7、上述方案中，所述玻纤-泡沫夹芯板包括低密度泡沫芯材和包覆于所述低密度泡沫芯材表面的玻纤蒙皮；所述低密度泡沫芯材选用pmi、pvc、hcp、pet中的一种，材料密度10-200kg/m3；所述玻纤蒙皮选用环氧高强玻璃纤维复合材料。

8、上述方案中，所述玻纤-泡沫夹芯板的成型工艺采用真空导入成型、ooa成型、热压成型、热压罐成型中的一种；其中，玻纤蒙皮的铺层角度为0°/90°正交铺层。

9、上述方案中，所述玻纤复合材料面板为环氧高强玻璃纤维复合材料层压板结构，成型工艺采用真空导入成型、ooa成型、热压成型、热压罐成型中的一种，铺层角度为0°/90°正交铺层。

10、上述方案中，所述玻纤-泡沫夹芯板通过可拆卸的方式安装于所述支撑骨架上，所述前部吸波功能层通过粘接固定于所述玻纤-泡沫夹芯板表面；所述玻纤复合材料面板通过粘接固定于所述支撑骨架上，所述后部吸波功能层通过粘接固定于所述玻纤复合材料面板上。

11、上述方案中，所述玻纤-泡沫夹芯板厚度超过40mm，通过螺钉/螺栓固定在支撑骨架上，所述支撑骨架上安装有若干玻纤复合材料安装件，玻纤复合材料安装件上开孔，孔内安装钢丝螺套，用以实现与玻纤-泡沫夹芯板螺钉/螺栓安装时的配合；玻纤复合材料安装件采用环氧高强玻璃纤维复合材料。

12、上述方案中，还包括玻纤复合材料底座和连接底板，所述支撑骨架前部底端与后部底端之间通过所述连接底板相连，所述连接底板为整体板架结构与玻纤复合材料底座之间的连接构件，其与支撑骨架拼装后通过螺栓固定在玻纤复合材料底座上；所述玻纤复合材料底座采用环氧高强玻璃纤维复合材料；所述连接底板采用纤维增强复合材料、铝合金、不锈钢、钛合金中的一种。

13、本发明产生的有益效果是：

14、1.本发明大型板架结构，采用合理的结构和选材设计，在保证整体结构力学性能的同时减少了冗余重量，同时提高了结构的电磁隐身性能。其中，支撑骨架侧面呈梯形，能有效保证结构的承载能力及稳定性；支撑骨架主体结构采用玻纤复合材料实现了较大程度的减重，有效解决原结构笨重、机动性差的问题，且玻纤复合材料本身具有优异海洋环境适应性，有效解决钢制结构不耐腐蚀的问题；同时选用玻璃纤维，相比碳纤维和金属材料具有更好的透波性能，当电磁波无法通过吸波功能层吸收时，可发挥材料透波的作用而进一步减小rcs。支撑骨架表面安装玻纤-泡沫夹芯板用于遮挡，并作为风载及爆炸冲击的作用面，蒙皮采用环氧高强玻璃纤维复合材料，芯材采用低密度泡沫，使得该夹芯板结构具有较高的抗弯刚度，并在保证大型板架结构较高力学性能的同时保证了结构的轻量化。在反射面积较大的前部和后部分别增设了吸波功能层，可以很大程度的减小整体结构的雷达散射截面，有效提高构件的电磁隐身性能。

15、2、吸波功能层为透波蒙皮和吸波泡沫芯材构成的夹芯结构，透波蒙皮用以使电磁波透过，吸波泡沫芯材采用短切碳纤维吸波剂将具有梯度厚度的若干低密度泡沫板粘接而成的多层泡沫板吸波结构，达到降低反射率的作用。可通过调节吸波剂介电常数以及各层泡沫板厚度和层数，来制备满足不同吸波频段要求的吸波泡沫芯材，扩大本结构的适用范围。

16、3.本发明大型板架结构可以实现玻纤-泡沫夹芯板的拆装，当前部板件损坏时，可实现快捷拆卸更换，提高产品的保障性，有效降低构件的维修成本。

技术特征：

1.一种电磁隐身性能优异的大型板架结构，其特征在于，包括支撑骨架、安装于所述支撑骨架前部的玻纤-泡沫夹芯板、安装于所述玻纤-泡沫夹芯板表面的前部吸波功能层、安装于所述支撑骨架后部的玻纤复合材料面板、安装于所述玻纤复合材料面板表面的后部吸波功能层；所述前部吸波功能层与后部吸波功能层结构相同，均包括吸波泡沫芯材和包覆于所述吸波泡沫芯材表面的透波蒙皮；所述吸波泡沫芯材是采用短切碳纤维吸波剂将具有梯度厚度的若干低密度泡沫板粘接而成的多层泡沫板吸波结构。

2.根据权利要求1所述的电磁隐身性能优异的大型板架结构，其特征在于，根据吸波频段的不同，吸波功能层的吸波泡沫芯材选用不同的厚度，对于8-18ghz频段，选用7-8mm厚度，对于6-18ghz频段，选用9-12mm厚度，对于2-18ghz频段，选用20-25mm厚度，通过调节吸波剂介电常数以及各层泡沫板厚度和层数来制备满足不同吸波频段要求的吸波泡沫芯材；吸波泡沫芯材的低密度泡沫选用pmi、pvc、hcp、pet中的一种，材料密度10-200kg/m3；所述透波蒙皮采用氰酸酯石英纤维复合材料、氰酸酯玻璃纤维复合材料、环氧石英纤维复合材料、环氧玻璃纤维复合材料中的一种，厚度为0.4-1mm。

3.根据权利要求1所述的电磁隐身性能优异的大型板架结构，其特征在于，所述支撑骨架由多个玻纤复合材料管通过玻纤复合材料多通接头拼装而成；所述支撑骨架的侧面呈梯形；所述玻纤复合材料管和玻纤复合材料多通接头均采用环氧高强玻璃纤维复合材料。

4.根据权利要求3所述的电磁隐身性能优异的大型板架结构，其特征在于，所述玻纤复合材料管的成型工艺采用缠绕成型或拉挤成型；所述玻纤复合材料多通接头的成型工艺采用模压工艺、缠绕工艺、rtm工艺、热压罐成型工艺中的一种。

5.根据权利要求1所述的电磁隐身性能优异的大型板架结构，其特征在于，所述玻纤-泡沫夹芯板包括低密度泡沫芯材和包覆于所述低密度泡沫芯材表面的玻纤蒙皮；所述低密度泡沫芯材选用pmi、pvc、hcp、pet中的一种，材料密度10-200kg/m3；所述玻纤蒙皮选用环氧高强玻璃纤维复合材料。

6.根据权利要求4所述的电磁隐身性能优异的大型板架结构，其特征在于，所述玻纤-泡沫夹芯板的成型工艺采用真空导入成型、ooa成型、热压成型、热压罐成型中的一种；其中，玻纤蒙皮的铺层角度为0°/90°正交铺层。

7.根据权利要求1所述的电磁隐身性能优异的大型板架结构，其特征在于，所述玻纤复合材料面板为环氧高强玻璃纤维复合材料层压板结构，成型工艺采用真空导入成型、ooa成型、热压成型、热压罐成型中的一种，铺层角度为0°/90°正交铺层。

8.根据权利要求1所述的电磁隐身性能优异的大型板架结构，其特征在于，所述玻纤-泡沫夹芯板通过可拆卸的方式安装于所述支撑骨架上，所述前部吸波功能层通过粘接固定于所述玻纤-泡沫夹芯板表面；所述玻纤复合材料面板通过粘接固定于所述支撑骨架上，所述后部吸波功能层通过粘接固定于所述玻纤复合材料面板上。

9.根据权利要求8所述的电磁隐身性能优异的大型板架结构，其特征在于，所述玻纤-泡沫夹芯板厚度超过40mm，通过螺钉/螺栓固定在支撑骨架上，所述支撑骨架上安装有若干玻纤复合材料安装件，玻纤复合材料安装件上开孔，孔内安装钢丝螺套，用以实现与玻纤-泡沫夹芯板螺钉/螺栓安装时的配合；玻纤复合材料安装件采用环氧高强玻璃纤维复合材料。

10.根据权利要求1所述的电磁隐身性能优异的大型板架结构，其特征在于，还包括玻纤复合材料底座和连接底板，所述支撑骨架前部底端与后部底端之间通过所述连接底板相连，所述连接底板为整体板架结构与玻纤复合材料底座之间的连接构件，其与支撑骨架拼装后通过螺栓固定在玻纤复合材料底座上；所述玻纤复合材料底座采用环氧高强玻璃纤维复合材料；所述连接底板采用纤维增强复合材料、铝合金、不锈钢、钛合金中的一种。

技术总结本发明公开了一种电磁隐身性能优异的大型板架结构，包括支撑骨架、安装于支撑骨架前部的玻纤‑泡沫夹芯板、安装于玻纤‑泡沫夹芯板表面的前部吸波功能层、安装于支撑骨架后部的玻纤复合材料面板、安装于玻纤复合材料面板表面的后部吸波功能层；前部吸波功能层与后部吸波功能层结构相同，均包括吸波泡沫芯材和包覆于吸波泡沫芯材表面的透波蒙皮；吸波泡沫芯材是采用短切碳纤维吸波剂将具有梯度厚度的若干低密度泡沫粘接而成的多层泡沫板吸波结构。本发明采用合理的结构和选材设计，在保证整体结构力学性能的同时减少了冗余重量，同时提高了结构的电磁隐身性能。技术研发人员：王静南,刘雨航,余彧,祁曼,王菁珂,段洪强,侯宇鹏,印卓受保护的技术使用者：咸宁海威复合材料制品有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/30