模块组合式FCM船艇成型模具的制作方法

本发明属于船舶制造领域，具体涉及一种模块组合式fcm船艇成型模具。

背景技术：

fcm船艇指采用fcm(fibercompositematerials，纤维复合材料)作为船体建造材料的一类船艇。fcm具有的重量轻、强度高、耐腐蚀、寿命长，可设计性好和成型方便等优异性能。fcm船艇的用途广泛、种类较多，包括游艇、快艇、运动艇、交通艇、公务艇、渔船以及军警用的冲锋舟、巡逻艇、截击艇、缉私艇、执法艇和无人艇等船艇。fcm船艇的船体结构简单、重量轻、采用模具成型，外表面规整光顺，尺寸一致性好，生产效率高，适合于大批量生产。在我国常见的军民两用艇——“冲锋舟”，就是批量生产fcm船艇的典型例子，这种高速小艇不论在执行抢滩登陆、维和护航的作战任务，还是在抗洪抢险、应急救灾中，经常会显现它们的身影。这种冲锋舟采用接触成型模具制造的fcm内外船壳体组成，两者扣合连接，在其中的空腔内，注入泡沫塑料使其成为一体。这种工艺的生产效率高，产品质量好，可以在短时间内大批量生产，适于满足批量大、功能单一的fcm船艇制造。

但是，这种批量生产的单一规格产品，较难满足市场和用户对fcm船艇的规格尺度、外观造型、用途、航速和动力性能等多种个性化需求。目前，fcm船舶的生产工艺多采用阴模成型，其优点是：只要拥有尺寸精度高，表面型线光顺，镜面光洁表面的模具，就能够生产出相应的高品质船体。因此，在现有技术条件下，厂家往往不惜重金制造高精度的模具，用以生产高质量的船体。高昂的模具成本对于数量较大批量生产的船艇，还能使单船所分摊的费用控制在合理的范围内。但要建造有较多个性化需求的一艘或几艘船艇，要分摊如此高昂的模具成本，其分摊的费用，用户就很难接受了。

可见，这种采用专用阴模制成fcm船体的生产工艺，存在着高质量模具制造难度大，周期长，成本高；一套模具只能生产专一规格的船体；无法应对市场个性化需求的不足。为此，业界和设计研究单位做了多种技术改进的尝试：一种改进方案是：针对单件需求的船艇，采用成本低的简易阳模，直接糊制船体，然后打磨处理船体外表面，再喷涂饰面层的生产工艺。这种方案省去了木型精加工、翻制阴模和二次表面精加工处理的工序，工艺简单、成本低，但生产的fcm船体尺寸精度、线型光顺性和表面质量很难达到阴模制造的船体水平，而且没有解决一个模具生产不同长度系列船体的问题。另一种改进方案是利用现有的船体成型阴模，在模具长度方向的中部横向剖开，中间加入一个u型模段，通过改变模段的长度，能够生产不同长度的船体。但这种方案在模具剖开后，加入u型模段的型线无法与原有型线光顺连接，破坏了船体型线的连续性，使船体在水中动力学特性变差，减损了船舶的整体性能。以上这两种方法虽然简单，但存在着生产的船体型线偏差大、表面质量低、动力学性能和静水力性能变差等问题。

针对现有fcm船体生产工艺的不足，如果能够采用一个模具生产多种长度的系列船体，将是一个不错的方案。但其前提是必须解决上述技术难题，以实现下述目标：1)使用同一模具生产的不同长度的船体，均具有良好的型线、动力学特性、较高的尺寸精度和表面光洁度；2)模具结构简单，可方便地组合，快速改变结构，生产不同长度的船体；3)生产成本具有优势。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种模块组合式fcm船艇的成型模具。

本申请的技术方案是：提供了一种模块组合式fcm船艇成型模具，包括一种fcm船艇型线设计、船体模具、舱室模具和其他构件模具。其特征在于：所述fcm船艇型线是一种改进的v型滑行艇型；所述船体模具采用该型线制成，采用模块拼装的组合方式，将不同宽度的艉封板模块装配在其内部各个分隔基准线处，供成型所对应长度的船体；所述舱室模具采用装配方式，成型与不同长度船体所对应的舱室及构件。

所述fcm船艇型线，艏部设计水线的进水半角≤17°，自艏向后20％船长l处，设计水线的宽度≤型宽b的65％；自艉封板向前40％船长范围内，艇底板升角θ相同；舯后部各高度的水线，由舯向艉平缓收拢，交于艉封板；设计水线的艉部宽度与舯部宽度的比值≥0.90。

所述船体模具生产船长l的范围是0.6l～l，并能在此区间内成型其它合理长度的船体。在一个实施例中，船长的数量n＝4，则最大船长lmax＝l＝l4，即bs4的长度；最小船长lmin＝l1，即bs1的长度；各个船长之间的长度差d＝(l-l1)/(n-1)，则l2＝l1+d，即bs2的长度；l3＝l-d，为bs3的长度。

所述船体模具是采用fcm制成的阴模，与所述船体型线相同，内部具有的光洁表面，供接触成型fcm船体；所述模具壳体采用乙烯基酯树脂为基体，玻璃纤维织物为增强材料制成；面板的铺层结构由成型表面向模具外侧依次为：胶衣层、表面毡、短切毡层、内增强层、块状泡沫芯材和外增强层；所述胶衣层为间苯型胶衣树脂。船体模具的外部设有型钢焊接的网状模具支架；型钢与船体模具的外板之间，设有弹性垫板，采用框架包覆层包覆固定。所述船体模具的舯前部，设有气动脱模机构，该机构由镶嵌固定在龙骨处模具面板中间的顶出座和配装在其中的顶出塞以及进气管组成，所述顶出塞和顶出座的外露表面与所在位置的模具面板的形状相同。

所述艉封板模块上艉板斜面的两侧边与船体两舷侧相交部位，采用向艉的平滑收缩的非圆曲线与各个高度的水线过渡连接；该非圆曲线的长度为5％～8％船长，其与艉板斜面相交处采用圆弧过渡连接。艉封板模块的艉板斜面与船底板相交处，采用圆弧过渡连接。

所述艉封模板的倾斜角α与所述船体模具的艉板倾斜角度相同，适用于安装舷外机。在艉封模板上安装具有不同斜角的角度调整模块，以适应具有不同艉板倾斜角度要求的舷内外机，喷水驱动和半浸浆驱动等动力驱动系统的装配要求。当选择单机和双机动力驱动系统时，所配装的角度调整模块亦应安装在中间或两侧的相应的位置。

采用所述船体模具成型的多种长度的fcm船体，均能选装单套或双套不同功率、不同发动机类型、不同推进器类型的动力推进系统；配以采用所述模块组合式舱室模具和其他构件模具，成型的各种规格类型的fcm舱室和构件，即可装配成多种技术要素组合的船艇系列。

本申请的显著效果是：1)本发明的fcm船体成型模具，采用了一种改进的v型滑行艇线型，适合于在其中分隔成的不同长度的船体。这些不同长度船体前部的60％l以上的型线相同，其静水力性能和阻力性能均保持在理想范围内，适合于采用模块化组合结构的船体模具。采用这种组合式结构，能在一个模具内成型数个长度不同，且具有连续型线的系列船体。

2)模块组合式船体模具的结构简单，采用在一个船体模具内给定的数个长度位置，配装艉封模板的组合式结构，可以制成具有不同长度的系列船体，且各种长度的船体均具有型线准确、表面光顺、产品质量稳定的特点。

3)采用了高性能多用途的模块组合方式，其艉封模板与船体模具的交界处采用较长的非圆曲线渐变过渡，避免了舷侧板与艉板折角连接处涡流的产生，降低了船体艉部的阻力；采用了在艉封板模块上配装角度调整模块的方式，可在安装部位改变艉封板的倾角，以适配不同类型的动力驱动系统。

4)利用多重要素组合的方式满足个性化需求，采用模块组合式船体模具成型的具有多种长度和规格的fcm船体，能够配装单套或双套不同功率、不同类型的发动机、不同推进器类型的动力推进系统；配以采用模块组合式舱室模具和其他构件模具，成型的多种规格类型的fcm舱室和构件，装配后可制成具有数百种技术要素组合的系列船艇，以较低的成本投入，满足不同顾客的多种需求。

附图说明

图1是本发明的船体模具示意图；

图2是本发明采用的船体型线简图；

图3是本发明船体模具的艉封板模块示意图；

图4是本发明船体模具艉封板角度调整模块示意图；

图5是本发明船体模具的脱模机构示意图；

图6是本发明船体模具(d-d)剖面的铺层结构示意图；

图7是采用本发明成型的船体装配不同动力推进系统的结构示意图；

图8是采用本发明的rhib工作艇系列示意图；

图9是采用本发明的无人高速艇系列示意图。

图中，1.船体模具，2.艉封板模块，3.分隔基准线，4.角度调整模块，5.模具支架，6.舷外机，7.舷内外机，8.喷水驱动，9.半浸浆驱动，10.弹性泡沫护舷。101.胶衣层，102.表面毡，103.短切毡层，104.内增强层，105.块状泡沫芯材，106外增强层，107.弹性垫板，108.型钢框架，109.框架包覆层，110.顶出塞，111.顶出座，112.进气管，201.非圆曲线，202.艉板斜面。

具体实施方式

下面结合附图对本申请做进一步说明：

实施例1

以下结合附图对本实施例进行说明。由图1、2及8所示，本实施例为一组最大长度l＝12m，用于成型一个fcm工作艇系列的船体模具。该系列工作艇的主要用途为公务执法和人员交通。这种fcm船艇采用了一种改进的v型滑行艇型型线，其艏部设计水线的进水半角为17°，自艏向后20％船长处，设计水线的宽度为型宽的65％；自艉封板向前40％船长范围内，艇底板升角θ＝18°；舯后部各高度的水线，由舯向艉平缓收拢，交于艉封板；设计水线的艉部宽度与舯部宽度的比值≥0.90。

本系列中最长船体的主尺度为：最大艇长lmax＝l4＝bs4＝12m，型宽b＝2.72m，型深d＝1.4m，满载吃水t＝0.435m，排水量△＝6.2t；本系列船长的数量n＝4，最小船长为lmin＝0.6l＝l1＝bs1＝7.2m，其他船长尺寸分别为：l2＝bs2＝8.8m，l3＝bs3＝10.4m。

本实施例成型的船体和构件用于装配一种采用rhib(刚性船体充气艇)结构的公务执法艇。其船长l3＝10.4m，排水量4.8t，载重量2.3t(含乘员重量)，航速≥55.6km/h(30kn)，配用动力2*147kw舷外机，适航性：3级海况，续航力200km。具有破舱进水不沉性。

由附图5、6所示，本实施例的船体模具是采用fcm制成的阴模，其模腔形状与所述船体型线相同，具有的镜面光洁度，供接触成型fcm船体；其模具壳体采用乙烯基酯树脂基体和玻璃纤维织物增强材料制成；面板的铺层结构及厚度，由成型表面向外侧依次为：胶衣层101厚度0.3mm，表面毡102厚度0.3mm，短切毡层103厚度2mm，内增强层104厚度6.4mm，块状泡沫芯材105厚度8mm和外增强层106厚度7mm，总厚度为24mm；所述胶衣层101为间苯型胶衣树脂，表面毡为80g/㎡无碱玻纤毡，短切毡层采用400g/㎡无碱玻纤短切毡，内外增强层均采用400g/㎡无碱玻纤方格布；模具制作采用通用fcm成型工艺。船体模具1的外部设有采用矩形空心型钢焊接的网状模具支架5；型钢与船体模具1的外板之间，设有采用厚度5mm橡胶板切裁成条形的弹性垫板107，模具与框架采用fcm包覆层109包覆固定。

本实施例船体模具1的舯前部，设有气动脱模机构，采用压缩空气顶起固化船体方式脱模。该机构镶嵌固定在龙骨处模具面板中间，由顶出座111和配装在其中的顶出塞110以及进气管112组成，所述顶出塞110和顶出座111的外露表面与所在位置的模具面板的形状相同。

由附图3、4和7所示，艉封板模块2上艉板斜面202的两侧边与船体舷侧相交部位，采用向艉的平滑收缩的非圆曲线201与各个高度的水线过渡连接；该非圆曲线201的长度为720mm(5％～8％船长l)，其与艉板斜面202相交处采用圆弧过渡连接。艉封板模块2上的艉板斜面202与船底板相交处，采用圆弧过渡连接。

艉封模板2的倾斜角α＝11°与所述船体模具1艉板倾斜角度相同，适用于安装舷外机6。本实施例安装两台147kw舷外机6。在艉封模板2上安装具有不同斜角的角度调整模块4，以适应具有不同艉板倾斜角度要求的舷内外机7，喷水驱动8和半浸浆驱动9等动力驱动系统的装配要求。当选择单机和双机动力驱动系统时，所配装的角度调整模块4亦应安装在中间或两侧的相应的位置。

本实施例所成型的船长l3＝10.4m，应在船体模具1的基准线s3处，安装相应的艉封模板2；由于采用舷外机6，其适应的艉板倾角α与艉封模板2的倾角α相同，则不需要加装角度调整模块4。船体模具1准备就绪后，在其中糊制成型船体。依据技术要求，准备fcm舷侧板模具、甲板模具等构件模具，采用与船体相同工艺制造的fcm舷侧板、甲板等构件。将上述构件逐一装配在船体上，在甲板、舷侧板与船体之间的缝隙中，采用注射发泡的方式注入聚氨酯泡沫塑料，作为船体与构件之间的夹心连接材料和抗沉储备浮体。泡沫塑料固化后，各构件粘接在一起成为完整的刚性船体；在刚性船体上安装弹性泡沫护舷10、其他舾装件、舷外机6、操纵系统以及用户要求的座椅、装备和器具后，进行调试，检验合格后，采用本实施例制成的fcm工作艇完工。

本实施例采用的船体模具1可成型的4种长度的fcm船体(n1＝4)，均能选装汽油或柴油发动机(n2＝2)，高、中、低三种功率(n3＝3)，单套或双套推进系统(n4＝2)，并可选择舷外、舷内外、喷水及半浸浆等类型推进器(n5＝4)，配以采用所述舱室模具和其他构件模具成型多种形式的fcm舱室和构件(n6＝4)，即可装配成768种(c＝4*2*3*2*4*4)不同技术要素组合的系列船艇供客户选择，以满足其不同的定制需求。

实施例2

由图9所示，本实施例采用与实施例1相同的船体模具成型fcm船体，用于装配一个多种长度的fcm系列无人艇，其上层建筑为一个艏尖舱、一个操纵舱、三个任务舱、一个艉机舱，共六个封闭舱室。这种无人艇主要用于海水取样分析、水质污染监测、海图测量以及执行对水上目标的观察、监督、跟踪和取证等任务。

本实施例的船长l2＝8.8m，排水量4.05t，任务载荷重量1.8t，航速≥70.4km/h(38kn)，配用动力2*162kw，双套喷水驱动系统，适航性：4级海况，续航力250km。具有破舱进水不沉性。

本实施例所成型的船长l3＝8.8m，应在船体模具1的基准线s2处，安装相应的艉封模板2；由于采用喷水驱动8，其适应的艉板倾角α＝5°，需要加装两个倾角α＝5°的角度调整模块4。船体模具1准备就绪后船体成型工艺与实施例1相同。船体成型后与上层建筑的6个舱室装配连接，甲板、两侧舱壁与船体之间的空隙，采用注射的方式注入聚氨酯泡沫塑料，作为船体板与舱室构件之间的夹心连接材料和抗沉储备浮体，泡沫塑料固化后，各构件粘接成为完整的船体。随后按技术要求安装动力驱动系统、自动操纵系统、通讯、导航、定位、各种任务块和舾装件。经调试检验合格后，本实施例的8.8m船长fcm无人艇完工。

与实施例1相同，本实施例亦能够提供多种技术要素的组合的系列无人艇，供客户选择，以满足不同用户的多种定制需求。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若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。