一种船舶下水纤维增强橡胶气囊及成型工艺的制作方法
【专利摘要】本发明属于船舶下水领域，公开了一种船舶下水纤维增强橡胶气囊及成型工艺，其特征在于：所述芯模两端囊头采用等应力结构，所述橡胶气囊囊体具有橡胶层、纤维增强层和保护层三层结构。其成型工艺：首先将橡胶带缠绕布满于芯模表面形成橡胶层，其次将干纤维纱以特定的测地线缠绕工艺布满于橡胶层表面形成纤维增强层；然后将橡胶带多层缠绕于纤维增强层表面形成保护层；最后将缠绕后的橡胶气囊进行硫化、脱模。所述工艺可实现一机自动加工，加工环境优，劳动强度小，生产效率高；所述产品柔性好、质量轻、成本低、寿命长、增强结构稳定、可回收利用、可承受高吨位的船舶下水。
【专利说明】
一种船舶下水纤维増强橡胶气囊及成型工艺
技术领域
[0001]本发明涉及船舶下水领域，尤其涉及一种船舶下水纤维增强橡胶气囊成型工艺。
【背景技术】
[0002]船舶下水气囊是由我国首创的船舶下水技术，目前的船舶下水气囊都是以橡胶为基础材料和增强纤维构成的复杂多层柔性层合结构。随着船舶技术的发展，船体吨位的不断上升，对于下水气囊提出了更高的品质要求。然而，目前的橡胶气囊成型技术主要采用多层橡胶结构且多为手工铺放多层帘子布再经硫化形成，生产环境恶劣，劳动强度大，生产效率低，其成型制品质量差，使用可靠性低，受力不均匀，结构不稳定。
[0003]CN101708769A公开了一种高强度船用气囊，气囊体自外而内分别由耐磨层、磨损警告层、外骨架增强层、气密层及内骨架增强层构成，其层结构与本发明内层为橡胶层、中层为纤维增强层和外层为保护层的层结构不同；生产工艺为耐磨层内含网状结构的抗撕裂纤维，外骨架增强层和内骨架增强层均由多层帘子线组合而成，并非使用干纤维纱缠绕，其工艺与本发明工艺亦存在明显不同；囊头非等应力结构，承载高吨位船舶会迫使囊头各点受力不均，导致气囊破裂。
[0004]CN1059875A公开了一种搭载成型式高强度船用气囊的制造方法，囊身的制造是将带有棉纶帘线的胶板根据囊体尺寸进行裁剪拼接，用粘合剂粘为一体、压实进行卷绕搭接，并将接缝粘合。其工艺与本发明使用橡胶带缠绕到芯模形成橡胶层，使用干纤维纱缠绕形成纤维增强层，使用橡胶带多层缠绕于纤维增强层表面形成保护层，之后进行硫化、脱模的成型工艺存在明显不同，其囊身制造劳动强度大、生产效率低，产品结构承载能力不均。
[0005]CN1666924A公开了一种高强度气囊及其生产工艺，气囊身由内套层、外面由里往外环绕交叉贴敷数层挂胶帘子布组成，生产工艺是将气囊身的挂胶帘子布层纵向排列，两边粘合卷成桶状作为内套，然后贴敷数层硅胶帘子布。其囊体采用挂胶帘子布铺放成型，并非橡胶带、干纤维纱缠绕成型，帘子布相互交叠处厚度不均，严重影响气囊承载能力，此外人工铺放劳动强度大、生产效率低，难于满足目前船舶下水领域气囊需求。
[0006]200510042556.8提出了一种高强度气囊及其生产工艺和200520080668.8提出了一种船用高强度气囊，其工艺都采用整体手工贴敷多层帘子布并硫化成型，自动化程度低、加工效率低、加工成本高且无法实现大批量生产;手工贴敷的精度低，会造成最终硫化的气囊制品质量差、结构不稳定，从而在使用时受力不均匀、影响整个气囊的强度和使用寿命。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于解决现有船用气囊成型工艺存在劳动强度大、生产效率低、承载能力差、使用寿命短及加工环境恶劣等问题，提供一种船舶下水增强橡胶气囊及其成型工艺，其工艺将柔性橡胶、纤维纱两种材料两种缠绕工艺有效地结合，充分发挥材料和缠绕工艺各自特性，还可实现一机自动加工;其产品柔性好、质量轻、成本低、寿命长、增强结构稳定、可回收利用、加工环境优，同等规格产品中其产品可实现更高吨位的船舶下水。
[0008]一种船舶下水增强橡胶气囊，它由囊体(I)和囊嘴(5)构成，其中囊体具有三层结构，由内到外依次为橡胶层、纤维增强层和保护层；
一种船舶下水增强橡胶气囊成型工艺，首先由缠绕装置将橡胶带环向缠绕于芯模表面，完全布满芯模形成橡胶层;其次缠绕装置采用特定测地线缠绕工艺将干纤维纱多层缠绕并布满橡胶层表面形成纤维增强层;然后将橡胶带多层缠绕于纤维增强层表面形成保护层;最后将缠绕后的橡胶气囊进行硫化和脱模。
[0009]所述的芯模由中间芯模柱段(2)和两端芯模囊头段(3)组成，芯模囊头段为等应力结构(实现测地线缠绕);芯模封头两端各与一囊嘴连接，囊嘴与铁质圆管连接，囊嘴位于封头与铁质圆管之间；圆管可由卡盘卡住，卡盘旋转带动芯模旋转，用以缠绕成型；
所述的特定测地线缠绕工艺，为根据指定规格的橡胶气囊，确定缠绕角度(如45° )、缠绕层数(如40层)、缠绕方式(如环向、交叉缠绕)和缠绕张力(如恒张力50N)工艺参数;其缠绕角度、缠绕层数、缠绕方式和缠绕张力四种工艺参数相互作用，确保纤维增强橡胶气囊各点承压能力相同；不同规格的橡胶气囊选择不同的测地线缠绕工艺；
所述橡胶层、纤维增强层和保护层各层的层数可根据橡胶气囊规格来设定，三层结构可由一台缠绕设备实现橡胶带缠绕和纤维干法缠绕;所述保护层提高橡胶气囊耐压能力的同时，还保护橡胶气囊的纤维增强层。
[0010]本发明的有益效果:由于橡胶芯模囊头段等应力结构及圆柱段的结构可实现橡胶带和纤维纱的测地线缠绕，从而可获得更稳定的增强结构，即可承受更大吨位的船舶下水。由橡胶带缠绕得到橡胶层、干纤维纱缠绕得到纤维增强层以及多层橡胶带缠绕形成保护层，可采用一机自动加工，其加工效率比铺放橡胶帘子布高、增强结构稳定性较铺放橡胶帘子布好。保护层不仅实现对橡胶气囊的增强，也实现纤维增强层的保护。本发明船舶下水纤维增强橡胶气囊成型工艺可实现一机自动加工，加工环境优、劳动强度小、生产效率高，其产品柔性好、质量轻、成本低、使用寿命长、增强结构稳定、可回收利用，可承受更高吨位的船舶下水。
【附图说明】
[0011 ]下面结合附图对本发明进一步说明:
图1是本发明的芯模结构示意图；
图2是本发明的缠绕后结构示意图；
图3是本发明的断层结构示意图。
[0012]图中:1.囊体，2.芯模柱段，3.芯模囊头段，4.封头，5.囊嘴，6.铁质圆管，7.干纤维纱，8.橡胶层，9.纤维增强层，10.保护层，11.纤维增强层纤维纱，12.橡胶层橡胶带，13.芯模。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图1-3与【具体实施方式】对本发明作进一步说明:
一种船舶下水增强橡胶气囊，它包括囊体I和囊嘴5两部分;囊体具有三层结构:橡胶层
8、纤维增强层9和保护层10，所述芯模为中间柱段2、两端囊头段3结构，所述芯模囊头段3为等应力结构且囊头4设置一囊嘴5，所述囊嘴5粘连铁质圆管6，所述铁质圆管6由卡盘卡住，所述纤维纱7满铺放在橡胶层表面，所述纤维增强层纤维纱11是按照特定的测地线缠绕工艺布满于橡胶层表面，所述橡胶层橡胶带12为橡胶气囊的内衬增强结构。
[0014]实施例:如图所示，芯模圆柱段及两囊头段为等应力结构，可实现芯模的整体测地线缠绕，封头处囊嘴粘连的铁质圆管由卡盘卡住，便于橡胶气囊的抓取并进行橡胶带、干纤维的缠绕;对橡胶层、纤维增强层和多层橡胶带缠绕于纤维增强层表面的保护层进行硫化，从而实现橡胶气囊承受应力的增强，进而可以用于更高吨位的船舶下水。在应用时，使用多个橡胶气囊垫于船体下，对船体施加推力即可实现更方便的船体下水。
【主权项】
1.一种船舶下水纤维增强橡胶气囊及成型工艺，其特征在于纤维增强橡胶气囊囊体具有三层结构，由内到外依次为橡胶层(8)、纤维增强层(9)和保护层(10); 纤维增强橡胶气囊成型工艺可由一台缠绕设备自动完成，橡胶层由橡胶带缠绕布满于芯模表面所形成，纤维增强层由干纤维纱(7)缠绕布满于橡胶层表面所形成;保护层由橡胶带多层缠绕于纤维增强层表面所形成;将缠绕后具有三层结构的橡胶气囊进行硫化、脱模获得纤维增强橡胶气囊。2.根据权利要求1所述的芯模，其特征在于芯模两端囊头采用等应力结构；芯模封头(4)两端各连接一囊嘴(5)，囊嘴粘连铁质圆管(6);所述的纤维增强层，其特征在于应用缠绕装置将干纤维纱以特定的测地线缠绕工艺(缠绕角、缠绕层数、缠绕方式、张力等)铺满橡胶层表面，不同规格的橡胶气囊选择不同的缠绕工艺。3.根据权利要求1所述的三层结构，其特征在于橡胶层、纤维增强层和保护层的层数根据橡胶气囊规格而定，三层结构可由一台缠绕设备缠绕实现。
【文档编号】B29D22/02GK105836072SQ201610174570
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】许家忠, 杨海, 刘美军, 尤波, 乔明, 王义文
【申请人】哈尔滨理工大学