一种船用复合材料上层建筑甲板结构的制作方法

文档序号:12632370阅读:519来源:国知局
一种船用复合材料上层建筑甲板结构的制作方法与工艺
本发明涉及水面船舶
技术领域
,特别涉及一种船用复合材料上层建筑甲板结构。
背景技术
:复合材料作为一类特殊的结构材料,与单一材料相比,具有比强度高、比密度大、可设计性强、防腐等性能。我国在复合材料方面取得了一定的成绩,打下了一定的基础。但总的来说我们的发展速度还不够快,与发达国家相比还有一定的差距。我们应努力发展创新,开发有波浪、盐雾复杂海洋环境下使用的复合材料,形成原材料、成型加工、设计、检查一体化的材料系统。充分利用各方面的资源,推动复合材料在船舶工业的进一步发展。目前国内尚没有船舶使用复合材料上层建筑的先例,上层建筑甲板结构因其跨度大,同时需承受固定的甲板载荷,而给上层建筑甲板结构带来了设计难点,探索一种能满足上层建筑使用性能又方便施工建造工艺要求的上层建筑甲板结构,推动复合材料上层建筑的应用是该领域研究人员亟需解决的问题。技术实现要素:本发明的目的在于提供一种船用复合材料上层建筑甲板结构,以解决如何将复合材料应用于上层建筑甲板结构的问题。为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:提供一种船用复合材料上层建筑甲板结构,包括:甲板、横梁以及纵桁,三者通过粘胶粘连接,并且三者均为夹芯结构,所述夹芯结构包括上下面板层以及位于中间的夹芯层,所述夹芯层与所述上下面板层之间通过粘胶粘连接。进一步地,所述上下面板层的材料为E玻纤维增强乙烯基酯聚脂,纤维为正交各向异性的纤维布。进一步地,所述夹芯层的材料为PVC泡沫。进一步地,所述甲板的夹芯层厚度为上面板层或下面板层厚度的20倍。进一步地,所述夹芯层厚度为20mm。进一步地,在甲板的每2~3档肋位处设置帽型材结构横梁,沿船长方向间隔780mm至1170mm设置纵桁,纵桁和横梁夹层结构尺寸高度为100mm,宽度为60mm,纵桁和横梁的上下面板层厚度均为5mm,夹芯层厚度均为50mm。本发明提供的船用复合材料上层建筑甲板结构,可以达到约30%的减重效果,提高船舶的有效载荷,降低重心;设置的帽型材横梁以及纵桁,能够显著减小板格大小,有效承担上层建筑载荷降低结构变形;其中为实现上层建筑结构轻质、高强、耐腐、防护能力强等多功能一体化以及上层建筑复合材料结构的应用提供技术支撑。附图说明下面结合附图对发明作进一步说明:图1为本发明实施例提供的船用复合材料上层建筑甲板结构俯视结构示意图;图2为本发明实施例提供的甲板与帽型材结构节点处的剖面结构示意图;图3为本发明实施例提供的横梁和纵桁节点处的剖面结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本发明提出的船用复合材料上层建筑甲板结构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。本发明的核心思想在于,本发明提供的船用复合材料上层建筑甲板结构,可以达到约30%的减重效果,提高船舶的有效载荷,降低重心;设置的扶强材横梁以及纵桁,能够显著减小板格大小,有效承担上层建筑载荷降低结构变形;其中为实现上层建筑结构轻质、高强、耐腐、防护能力强等多功能一体化以及上层建筑复合材料结构的应用提供技术支撑。图1为本发明实施例提供的船用复合材料上层建筑甲板结构俯视结构示意图。参照图1,提供一种船用复合材料上层建筑甲板结构,包括:甲板11、横梁12以及纵桁13,三者通过粘胶粘连接,并且三者均为夹芯结构,所述夹芯结构包括上下面板层以及位于中间的夹芯层,所述夹芯层与所述上下面板层之间通过粘胶粘连接。在本发明实施例中,所述上下面板层的材料为E玻纤维增强乙烯基酯聚脂,纤维为正交各向异性的纤维布,不同角度纤维布均铺设有一定比例,优化结构的力学性能。表1为本发明实施例提供的面板材料参数表,其中包括弹性模量E,剪切模量G,比强度γ,以及密度ρ。表1中带*的为估算值。表1材料参数数值E1145GPaE2245GPaE3312GPaγ120.19γ230.1*γ130.1*G125.5GPaG131.375GPa*G231.375GPa*ρ2540kg/m3面板共铺有10层,45度角度铺设的纤维布占比为40%,具体铺层方案见表2。表2铺层方案面层纤维铺层甲板2mm面层+20mm芯层+2mm面层0/45/0/0/45/45/0/0/45/0在上表中面层纤维铺层,通过0°、45°、0°、0°、45°、45°、0°、0°、45°、0°形式进行纤维铺层。所述夹芯层的材料为PVC泡沫。表3为本发明实施例提供的夹芯层材料参数表,其中包括弹性模量E,剪切模量G,比强度γ,以及密度ρ。表3材料属性泡沫E82.5MPaG33MPaγ0.25ρ200kg/m3图2为本发明实施例提供的甲板与帽型材结构节点处的剖面结构示意图。参照图2,在甲板的每2~3档肋位处设置帽型材结构横梁,沿船长方向间隔780mm至1170mm设置纵桁,所述甲板的夹芯层厚度为上面板层21或下面板层22厚度的20倍。在本发明实施例中,所述夹芯层23厚度为20mm。图3为本发明实施例提供的横梁和纵桁节点处的剖面结构示意图。参照图3,纵桁和横梁夹层结构尺寸高度为100mm,宽度为60mm,纵桁和横梁的上下面板层厚度均为5mm,夹芯层厚度均为50mm。连接角隅的加强结构长度为40mm,厚度为2mm,连接角隅的厚度为2mm,连接长度为40mm,端部设置45度角度缓慢过渡。显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。当前第1页1 2 3 
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