轻质耐压型复合材料舵叶及其制造方法与流程

本发明涉及潜器复合材料舵叶，特别涉及一种轻质耐压型复合材料舵叶及其制造方法。

背景技术：

1、舵叶作为潜器操纵面的主要组成部分，是保障潜器安全航行的重要承载运动部件。目前舵叶一般采用钢制非耐压结构，表面开有流水孔，存在易产生流激振动、转舵惯量大和声目标强度突出等问题，主要体现在以下三个方面：

2、1）由于钢制舵叶采用空腔结构，为了进行舵叶结构均压，需要在舵叶表面壳板上开设流水孔（单个舵叶表面多达60多个），这种结构型式在水下航行过程中容易产生流激开孔振动；

3、2）在水下舵叶内部含水重约2t，水下重量较重，导致操舵过程中存在较大的转动惯量，容易造成操舵机构的冲击振动，给潜器尾部结构的优化设计带来较大的负担；

4、3）潜器钢制舵叶接近平板结构，钢制舵叶壳板极易形成反射效果，使其成为了影响潜器声目标强度的重要方面。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种轻质耐压型复合材料舵叶及其制造方法，旨在解决现有舵叶在水下航行过程中容易产生流激开孔振动的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种轻质耐压型复合材料舵叶，包括舵轴、舵叶平板、耐压浮力板材和玻璃纤维表层，其中，

3、所述舵轴和舵叶平板均采用钢结构制成，舵叶平板与舵轴的下方固定连接，舵叶平板的两端面均铺设有多层耐压浮力板材，耐压浮力板材的外表面上封闭包裹有玻璃纤维表层，舵叶平板、耐压浮力板材和玻璃纤维表层共同形成舵叶本体。

4、优选地，所述的轻质耐压型复合材料舵叶还包括与舵叶平板顶端贴合且与其垂直设置的端板，端板采用钢结构制成，玻璃纤维表层将端板表面全部包裹。

5、优选地，所述的轻质耐压型复合材料舵叶还包括连接端板和舵叶平板的加强板，加强板、端板和舵叶平板共同组成舵叶钢结构框架。

6、优选地，所述加强板、端板、舵轴和舵叶平板之间均采用焊接固定。

7、优选地，所述玻璃纤维表层将加强板、端板和舵叶平板共同包裹于内部。

8、优选地，所述玻璃纤维表层的终止处通过螺栓和压环将其端部与端板或舵轴固定。

9、优选地，所述舵轴的下方穿过端板下方以支撑整个舵叶钢结构框架。

10、优选地，多层耐压浮力板材以及耐压浮力板材和舵叶平板之间均采用粘接固定。

11、优选地，所述耐压浮力板材中设置有吸声层。

12、本发明进一步提出一种基于上述的轻质耐压型复合材料舵叶的制造方法，包括以下步骤：

13、将舵轴和舵叶平板焊接成一个整体结构，使舵叶平板的中心处于舵叶展向的对称面上；

14、在舵叶平板的两端面上均铺设有多层耐压浮力板材，多层耐压浮力板材之间通过粘接固定；

15、根据舵叶外部线型对耐压浮力板材进行表面修整，使耐压浮力板材的各层根据舵叶厚度的不同形成一个整体；

16、将玻璃纤维表层通过真空辅助成型的方式，包覆在耐压浮力板材的外表面，与舵叶钢结构框架和耐压浮力板材共同形成一个整体，玻璃纤维表层的终止处通过螺栓和压环固定在舵叶钢结构框架上。

17、本发明提出的轻质耐压型复合材料舵叶，能较好的适应潜器舵叶使用工况，具有结构简单、工艺性好，复合材料组合型式多变，整体稳定性高等优点。本轻质耐压型复合材料舵叶表面不需要开设流水孔，因此，没有流激开孔振动问题，也不存在操舵过程中因含水重而存在较大的转动惯量问题。由于采用了耐压浮力板材和舵叶平板相组合的型式，其在承载受力作用下的变形特性相同，从而改变了在承载条件下传统舵叶箱体框架与复合材料结构变形不匹配问题，实现了不同材料、不同界面之间的变形协调，从原理上提高了复合材料舵整体结构的联接可靠性。同时，由于采用了该结构型式，复合材料舵在保证可靠承载的基础上，更容易实现各项性能的匹配优化设计，为复合材料舵叶的上艇应用提供重要技术支撑。

技术特征：

1.一种轻质耐压型复合材料舵叶，其特征在于，包括舵轴、舵叶平板、耐压浮力板材和玻璃纤维表层，其中，

2.如权利要求1所述的轻质耐压型复合材料舵叶，其特征在于，还包括与舵叶平板顶端贴合且与其垂直设置的端板，端板采用钢结构制成，玻璃纤维表层将端板表面全部包裹。

3.如权利要求2所述的轻质耐压型复合材料舵叶，其特征在于，还包括连接端板和舵叶平板的加强板，加强板、端板和舵叶平板共同组成舵叶钢结构框架。

4.如权利要求3所述的轻质耐压型复合材料舵叶，其特征在于，所述加强板、端板、舵轴和舵叶平板之间均采用焊接固定。

5.如权利要求3所述的轻质耐压型复合材料舵叶，其特征在于，所述玻璃纤维表层将加强板、端板和舵叶平板共同包裹于内部。

6.如权利要求2所述的轻质耐压型复合材料舵叶，其特征在于，所述玻璃纤维表层的终止处通过螺栓和压环将其端部与端板或舵轴固定。

7.如权利要求2所述的轻质耐压型复合材料舵叶，其特征在于，所述舵轴的下方穿过端板下方以支撑整个舵叶钢结构框架。

8.如权利要求1所述的轻质耐压型复合材料舵叶，其特征在于，多层耐压浮力板材以及耐压浮力板材和舵叶平板之间均采用粘接固定。

9.如权利要求1至8中任意一项所述的轻质耐压型复合材料舵叶，其特征在于，所述耐压浮力板材中设置有吸声层。

10.一种基于权利要求1至9中任意一项所述的轻质耐压型复合材料舵叶的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种轻质耐压型复合材料舵叶及其制造方法。本轻质耐压型复合材料舵叶，包括舵轴、舵叶平板、耐压浮力板材和玻璃纤维表层，舵轴和舵叶平板均采用钢结构制成，舵叶平板与舵轴的下方固定连接，舵叶平板的两端面均铺设有多层耐压浮力板材，耐压浮力板材的外表面上封闭包裹有玻璃纤维表层，舵叶平板、耐压浮力板材和玻璃纤维表层共同形成舵叶本体。本发明提出的轻质耐压型复合材料舵叶，能较好的适应潜器舵叶使用工况，具有结构简单、工艺性好，复合材料组合型式多变，整体稳定性高等优点。本轻质耐压型复合材料舵叶表面不需要开设流水孔，因此，没有流激开孔振动问题，也不存在操舵过程中因含水重而存在较大的转动惯量问题。

技术研发人员：郭为灿,谢俊超,花靖,刘鑫,石雪松
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：2024/1/15