一种对称双弧形弹性穿舱件及制造方法与流程

本发明涉及船舶管路配套技术领域，特别是一种对称双弧形弹性穿舱件及制造方法。

背景技术：

在现代潜艇设计中，由艇体向海洋环境辐射的结构噪声是涉及到隐身问题最重要因素，而液压、海水管路经隔舱壁向艇体传递的结构噪声便是影响艇体辐射噪声因素之一，一直以来，弹性穿舱减振技术在舰船工业中并未受到足够重视。现代化的潜艇环境中，部分液压系统管路、海水系统管路穿过隔舱壁需要使用穿舱减振元件，如果没有理想的穿舱减振元件，沿管壁与管内流体介质传递振动能量会诱发隔舱壁的振动，从而传递到艇体。由于涉及到舰船生命力，穿舱减振元件需要足够的耐压强度和密封能力，一方面确保耐介质压力，另一方面确保出现意外需封舱时具备足够封隔舱压力及密封能力。此外，随着潜艇抗冲击总要求的提高，穿舱减振元件还需要有一定的抗冲击能力。

国内现代舰船制造中，穿舱管件穿过舱壁时靠管子的腹板与舱壁板焊接来保证舱壁的强度和密封性，基于减振考虑，目前也有一些穿舱管件的安装方式采用了弹性安装的方式，形式各异，但基本上都是采用橡胶垫圈技术，能起到一定的减振效果，由于要兼顾隔舱的密封性，这些橡胶垫圈普遍刚度较大，减振效果非常有限，无法有效隔离结构振动沿管路向舱壁的传递，无法满足现代舰船特别是潜艇的减振降噪需求。

从引俄潜艇及水面舰艇调研知，其液压、海水管路穿舱形式大多采用弹性穿舱，但所用技术同样是采用诸如橡胶垫圈类的弹性填料，和国内舰船采用的技术基本类似，减振效果也不明显，没有多大的借鉴价值。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种对称双弧形弹性穿舱件及制造方法，以解决上述技术背景中提出的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

对称双弧形弹性穿舱件，包括对称双弧形挠性管体以及贯穿在对称双弧形挠性管体内的金属接管，所述对称双弧形挠性管体的两端与金属接管固接，所述对称双弧形挠性管体的中部设有舱壁连接法兰。

进一步的，所述对称双弧形挠性管体包括一段中间直管段、对称设置在中间直管段左右两端的两段弧形挠性管段、以及在每段所述弧形挠性管段远离中间直管段一端对应设有的一段端部直管段，所述的一段中间直管段、两段弧形挠性管段和两段端部直管段一体成型；

所述中间直管段与舱壁连接法兰相扣压连接，每段所述弧形挠性管段的曲面弧度为50°～75°，每段所述端部直管段均对应与金属接管相扣压连接。

进一步的，所述舱壁连接法兰设在对称双弧形挠性管体中部外壁，所述舱壁连接法兰内壁设有的法兰扣压环与对称双弧形挠性管体内对应设有的支撑环相扣压锁紧连接、使得舱壁连接法兰与对称双弧形挠性管体固定连接，所述支撑环还对应套设在金属管体的外管壁上。

进一步的，所述支撑环与金属接管之间的间隙为12mm-20mm。

进一步的，所述对称双弧形挠性管体包括骨架层，所述骨架层由帘布交叉包贴构成，所述骨架层内、外侧分别对应设有内胶层和外胶层；

所述双弧形挠性管体两端设置有钢丝圈，所述双弧形挠性管体的骨架层两端分别经一对应设有的所述钢丝圈回绕构成骨架回绕段。

进一步的，在所述金属接管与对称双弧形挠性管体两端内壁接触部位还分别设置有一个支撑台阶，在所述对称双弧形挠性管体两端外壁还分别对应设置有一个扣压环，每个扣压环同金属接管上对应设有的一个支撑台阶相扣压连接、并锁紧对称双弧形挠性管体上与之相对应的骨架回绕段，其中，所述对称双弧形挠性管体两端的骨架回绕段分别通过一个扣压环压紧在与之相对应的支撑台阶上、并通过一个钢丝圈限位防脱。

进一步的，所述金属接管的两端还分别对应设有一个连接法兰。

进一步的，所述舱壁连接法兰通过连接板与舱壁固接，所述连接板焊接在舱壁上；

在所述连接板与舱壁连接法兰安装孔对应部位设置有螺纹孔，所述连接板与舱壁连接法兰通过穿设在螺纹孔中的螺钉相锁固连接；在所述舱壁连接法兰与连接板接触部位之间还设置有o形密封圈。

一种对称双弧形弹性穿舱件的制造方法，包括以下步骤：

步骤一、制造对称双弧形挠性管体；

(1-1)将内胶层材料包贴成圆筒；

(1-2)将骨架材料织成的帘布进行双面挂胶处理，然后以与步骤(1-1)中圆筒中心线夹角为32°～38°将骨架材料织成的帘布一层一层呈奇偶对称交叉逐次缠绕在步骤(1-1)包贴的圆筒上，形成骨架层，其中，骨架材料织成的帘布缠绕在步骤(1-1)包贴的圆筒上的总层数为偶数层，织成帘布的骨架材料采用kevlararamid、vectran高性能纤维材料；

(1-3)将舱壁连接法兰安装固定在步骤(1-2)制成的骨架层所形成的管段中间，舱壁连接法兰将管段分为对称两段；

(1-4)将步骤(1-2)中骨架层的两端经钢丝圈回绕形成骨架回绕段，并在骨架层外壁铺设外胶层材料；

(1-5)在外胶层材料的外层安装双弧形外模、并经高压氮气充气成型，充气压力为1.0～1.3mpa，并在带双侧扣压环的舱壁连接法兰约束条件下将步骤(1-1)至步骤(1-4)制成的挠性管体充气成型为对称双弧形结构，其中，双弧形外模中每个曲面弧度均为50°～75°；

(1-6)将步骤(1-5)中充气完毕的安装有双弧形外模的对称双弧形结构挠性管体送硫化罐硫化，硫化完成后去除双弧形外模，即得上述技术方案所得的对称双弧形挠性管体；其中硫化后的骨架层内、外侧分布有内胶层和外胶层，所述内胶层为内胶层材料硫化而成，外胶层为外胶层材料硫化而成；硫化条件为：温度155～165℃，压力1.3～1.7mpa，时间120～180分钟；

步骤二、制造对称双弧形弹性穿舱件

(2-1)取所需长度的金属接管，先将支撑环套在金属接管上，而后在金属接管上焊接两个支撑台阶，所述支撑环位于两个支撑台阶的中间，两个支撑台阶焊接位置对应为对称双弧形挠性管体两端与金属接管的连接处；

(2-2)将步骤一制成的带舱壁连接法兰的对称双弧形挠性管体套在步骤(2-1)所得的金属管段上；

(2-3)在步骤(2-2)的金属管段两端分别套上扣压环，然后在金属接管的两端分别对应焊接一个连接法兰；

(2-4)将对称双弧形挠性管体两端与金属接管上的两个支撑台阶对齐，并将两个扣压环分别套在支撑台阶所对应的对称双弧形挠性管体外壁上，在扣压机上扣压成型，扣压量为3-5mm；此时，对称双弧形挠性管体两端的骨架回绕段分别通过一个扣压环压紧在与之相对应的支撑台阶上、且通过钢丝圈限位防脱；

(2-5)将支撑环移至对称双弧形挠性管体中部与舱壁连接法兰内壁设有的法兰扣压环对齐，在扣压机上扣压成型，扣压量为3-5mm，即得上述技术方案所得的对称双弧形弹性穿舱件；

进一步的，对称双弧形弹性穿舱件安装使用时，所述对称双弧形弹性穿舱件通过连接板与舱壁固定连接。

本发明的有益效果是：

1、本发明中，金属接管和对称双弧形挠性管体以特殊的方式组合，其中金属接管贯穿对称双弧形挠性管体，对称双弧形挠性管体两端与金属接管固定、中间与舱壁固接，金属接管与外部管路连接以达到输送流体的功能，对称双弧形挠性管体具有连接舱壁、穿舱密封、支撑管路及减振抗冲的功能；本发明的穿舱件在正常工作状况下不承受流体压力，只起支撑作用，此时穿舱件具有低刚度特性，具有很好的减振效果及抗冲击位移补偿能力，在发生意外需要穿舱密封时，又兼具高耐压等综合性能。2、本发明的挠性管体骨架层的骨架材料采用kevlararamid、vectran等高性能纤维材料，以偶数层交叉缠绕而成。由于采用了对称双弧形挠性管体结构及kevlararamid、vectran等高性能纤维材料增强管体，具有高耐压、抗疲劳、低刚度、大位移补偿能力及优良的减振性能等综合性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中对称双弧形挠性管体的结构示意图；

图3为本发明中金属接管与支撑台阶的连接示意图；

图4为本发明中舱壁连接法兰的正视图；

图5为本发明中舱壁连接法兰的侧视图；

图中，1、对称双弧形挠性管体；1a、骨架层；1b、内胶层；1c、外胶层；1.1、中间直管段；1.2、弧形挠性管段；1.3、端部直管段；2、金属接管；3、舱壁连接法兰；3.1、法兰扣压环；3.2、连接螺钉孔；3.3、密封槽；4、支撑环；5、钢丝圈；6、支撑台阶；6.1、支撑扣压环；6.2、环形支撑板；7、扣压环；8、连接法兰；9、连接板；10、o形密封圈；100、舱壁。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

参阅图1至图5，本发明提供了一种对称双弧形弹性穿舱件，包括对称双弧形挠性管体1以及贯穿在对称双弧形挠性管体1上的金属接管2，所述对称双弧形挠性管体1的两端与金属接管2固接，所述对称双弧形挠性管体2的中部设有舱壁连接法兰3。

如图2所示，所述对称双弧形挠性管体1包括一段中间直管段1.1、对称设置在中间直管段1.1左右两端的两段弧形挠性管段1.2、以及在每段所述弧形挠性管段1.2远离中间直管段1.1一端对应设有的一段端部直管段1.3，所述的一段中间直管段1.1、两段弧形挠性管段1.2和两段端部直管段1.3一体成型；

所述中间直管段1.1与舱壁连接法兰3相扣压连接，每段所述弧形挠性管段1.2的曲面弧度为50°～75°，每段所述端部直管段1.3均对应与金属接管2相扣压连接。

本发明中，所述舱壁连接法兰3设在对称双弧形挠性管体1中部外壁，所述舱壁连接法兰(3)内壁设有的法兰扣压环(3.1)与对称双弧形挠性管体1内对应设有的支撑环4相扣压锁紧连接、使得舱壁连接法兰(3)与对称双弧形挠性管体(1)固定连接，所述支撑环4还对应套设在金属管体2的外管壁上。进一步的，所述支撑环4与金属接管2之间的间隙为12mm-20mm。

本发明中，所述对称双弧形挠性管体1包括骨架层1a，所述骨架层1a由帘布交叉包贴构成，所述骨架层1a内、外侧分别对应设有内胶层1b和外胶层1c；

所述双弧形挠性管体1两端设置有钢丝圈5，所述双弧形挠性管体1的骨架层1a两端分别经一对应设有的钢丝圈5回绕构成骨架回绕段。

如图1所示，在所述金属接管2与对称双弧形挠性管体1两端内壁接触部位还分别设置有一个支撑台阶6，在所述对称双弧形挠性管体1两端外壁还分别对应设置有一个扣压环7，每个扣压环7同金属接管2上对应设有的一个支撑台阶6相扣压连接、并锁紧对称双弧形挠性管体1上与之相对应的骨架回绕段，其中，所述对称双弧形挠性管体1两端的骨架回绕段分别通过一个扣压环7压紧在与之相对应的支撑台阶6上、并通过一个钢丝圈5限位防脱。

如图3所述，每个支撑台阶6包括一个支撑扣压环6.1和一个环形支撑板6.2，所述支撑扣压环6.1的内壁通过支撑板6.2与金属接管2固接，所述支撑扣压环6.1的外壁与扣压环7相配合扣接。

本发明中，在所述金属接管2的两端还分别对应设有一个连接法兰8，连接法兰8与金属接管2焊接，且金属接管2通过连接法兰8连接外部管路，以达到输送流体的功能。

如图4和图5所示，舱壁连接法兰3的内壁设有法兰扣压环3.1，法兰扣压环3.1与支撑环4扣压连接；舱壁连接法兰3上还周向均匀设有多个安装孔，例如安装孔为连接螺钉孔3.2；在所述连接板9与舱壁连接法兰3安装孔对应部位设置有螺纹孔，所述连接板9与舱壁连接法兰3通过穿设在螺纹孔中螺钉或螺栓相锁固连接；当所述舱壁连接法兰3通过连接板9与舱壁100固接时，所述连接板9一侧与舱壁100焊接；在连接板9远离舱壁100一侧设有的多个与舱壁连接法兰3上的多个连接螺钉孔3.2一一对应的螺纹孔，并通过螺钉(如螺钉m10)或螺栓将连接板9与舱壁连接法兰3锁紧固定；在所述舱壁连接法兰3与连接板9接触部位之间还设置有o形密封圈10，o形密封圈10位于舱壁连接法兰3面向舱壁100一侧设有的密封槽3.3上。其中，连接板9和o形密封圈10属随设备配件，配合本发明所提供的对称双弧形弹性穿舱件安装时使用。

本发明的对称双弧形挠性管体中，骨架层的骨架材料采用kevlararamid、vectran等高性能纤维材料，以偶数层交叉缠绕包贴在圆筒内胶层上，骨架材料在内胶层上进行柱面螺旋缠绕时，缠绕轨迹与中心线夹角为32°～38°；管段中间安装舱壁连接法兰将其均匀分为两段，经充气成型硫化成对称双弧形结构，弧度为50°～75°，充气成型过程中骨架材料由柱面螺旋结构变形为空间对称双弧形螺旋。由于采用了对称双弧形的橡胶挠性管体结构，本发明的穿舱件具有很好的减振效果及抗冲击位移补偿能力，且由于采用kevlararamid、vectran等高性能纤维材料增强管体，使本发明的穿舱件具有高耐压、抗疲劳等综合性能。

本发明还提供了一种对称双弧形弹性穿舱件的制造方法，包括以下步骤：

步骤一、制造对称双弧形挠性管体；

(1-1)将内胶层材料包贴成圆筒；

(1-2)将骨架材料织成的帘布进行双面挂胶处理，然后以与步骤(1-1)中圆筒中心线夹角为32°～38°将骨架材料织成的帘布一层一层呈奇偶对称交叉逐次缠绕在步骤(1-1)包贴的圆筒上，形成骨架层1a，其中，骨架材料织成的帘布缠绕在步骤(1-1)包贴的圆筒上的总层数为偶数层，织成帘布的骨架材料采用kevlararamid、vectran高性能纤维材料；

(1-3)将带双侧扣压环的舱壁连接法兰3安装固定在步骤(1-2)制成的骨架层1a所形成的管段中间，舱壁连接法兰3将管段分为对称两段；

(1-4)将步骤(1-2)中骨架层1a的两端经钢丝圈5回绕形成骨架回绕段，然后在骨架层外壁铺设外胶层材料；

(1-5)在外胶层材料的外层安装双弧形外模、并经高压氮气充气成型，充气压力为1.0～1.3mpa，并在带双侧扣压环的舱壁连接法兰3约束条件下将步骤(1-1)至步骤(1-4)制成的挠性管体充气成型为对称双弧形结构，其中，双弧形外模中每个曲面弧度均为50°～75°；

(1-6)将步骤(1-5)中充气完毕的安装有双弧形外模的对称双弧形结构挠性管体送硫化罐硫化，硫化完成后去除双弧形外模，即得对称双弧形挠性管体1；其中硫化后的骨架层1a内、外侧分布有内胶层1b和外胶层1c，所述内胶层为内胶层材料硫化而成，外胶层为外胶层材料硫化而成，内胶层材料和外胶层材料均为氯丁橡胶；硫化条件为：温度155～165℃，压力1.3～1.7mpa，时间120～180分钟；

步骤二、制造对称双弧形弹性穿舱件

(2-1)取所需长度的金属接管2，先将支撑环4套在金属接管2上，而后在金属接管2上焊接两个支撑台阶6，所述支撑环4位于两个支撑台阶6的中间，两个支撑台阶6焊接位置对应为对称双弧形挠性管体1两端与金属接管2的连接处；

(2-2)将步骤一制成的带舱壁连接法兰3的对称双弧形挠性管体1套在(2-1)制成的(2-1)所得的金属管段上；

(2-3)在(2-2)的金属管段两端分别套上扣压环7，然后在金属接管2的两端分别对应焊接一个连接法兰8；

(2-4)将对称双弧形挠性管体1两端与金属接管2上的两个支撑台阶6对齐，并将两个扣压环7分别套在支撑台阶所对应的对称双弧形挠性管体1外壁上，在扣压机上扣压成型，扣压量约为4mm；此时，对称双弧形挠性管体1两端的骨架回绕段分别通过一个扣压环7压紧在与之相对应的支撑台阶6上、且通过钢丝圈5限位防脱；

(2-5)将支撑环7移至对称双弧形挠性管体1中部与舱壁连接法兰3内壁设有的法兰扣压环3.1对齐，在扣压机上扣压成型，扣压量约为4mm，即得权利要求7所述的对称双弧形弹性穿舱件；

本发明中，对称双弧形弹性穿舱件安装使用时，所述对称双弧形弹性穿舱件通过连接板9与舱壁100固定连接。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。