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整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備艙體結構的製作方法

2024-02-06 04:31:15 1

專利名稱:整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備艙體結構的製作方法
技術領域:
本發明涉及自走式裝備艙體技術領域,具體來說是一種整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備艙體結構。
背景技術:
自走式裝備是指在不同介質中依靠自身攜帶動力運動的各種裝備,包括但不限於1、各種飛行器,如飛機、飛彈;2、各種水下裝備,如潛艇、魚雷;3、各種陸上裝備,如汽車。現有的自走式裝備艙體結構均在結構設計及裝配手段上存在同樣的問題,下面以飛行器舵體為例說明。現有飛行器艙體由艙段組成,艙段由隔框、隔板、長桁、筋條、樑、架等(受力構件)與蒙皮(受力、半受力、「不」受力)零組件裝配或整體成型完成。其中,現有技術中,前述的裝配成型方式有1、採用螺栓、螺釘、鉚釘等緊固件螺接、鉚接構成,這種方式具有如下缺點由於受力狀態的分布經由螺栓、螺釘、鉚釘等各緊固點傳遞,其應力與應變與非緊固區域不一致,造成受力分布不連貫、不均勻;結構與結構、蒙皮與結構之間的螺、鉚釘孔孔壁,螺釘(螺母)、鉚釘釘頭接觸面的材料抗擠壓能力要求最為苛刻,致使對材料的力學性能要求高,導致材料成本高;緊固點的結構形態厚、大,使飛行器艙體(艙段)重量增加,減少了有效載荷及容積。2、採用焊接裝配成型方式,這種成型結構會帶來如下缺點由於焊縫邊緣存在焊接影響區(俗稱黑區),晶粒與金相組織發生變化,存在焊接應力,弱化了材料力學性能(下降5-20%,甚至20%以上),且變形較大。另外,為確保密封艙段的內腔無多餘物,此類艙段的結構需制出工藝補償結構,如「鎖底」這會致使結構增重。現有飛行器艙體(艙段)產品由於上述工藝的實現方式分別存在以下缺點上述艙體(艙段)的構成過程,必須有手或工具可以操作,檢驗手段可以實施的工藝通路,為使艙體的功能性空間不被擠佔,只能使其總體空間和整體結構放大。現有技術中,前述的整體成型(為液態金屬凝固成型)方式有1、砂型等常規鑄造整體成型,鑄造後通過大量機械加工構成;由於非加工區域,即難以甚至是無法機械加工的區域,其結構尺寸與形位誤差大, 為避免承載受力過程的「水桶效應」,在產品設計與工藝實現過程對結構尺寸加大,造成結構重量相對應精密鑄件超過10-30%,凝固與機械加工過程的殘餘應力需反覆使用尺寸穩定化工藝消除,會造成效率低以及加大成本的缺點。2、精密鑄造整體成型,鑄造後少機械加工,甚至免加工構成;此種用精密鑄造整體成型的方式,雖然解決了螺接、鉚接、焊接、砂型鑄造機加工所存在的上述問題,但受工藝實現的手段限制,即使是世界一流水平,總體尺寸仍難以超過直徑0. 6米、長度1. 6米、蒙皮厚度(在前述最大尺寸條件下)小於0. 002米,且較薄的蒙皮厚度(小於3毫米)與結構的框、架、樑、筋整體凝固縮率存在微量差異,在熱處理過程也存在應力,造成蒙皮應變較大,因此艙體(艙段)蒙皮表面直線度、波紋度需要依靠較複雜的校正工藝解決,並用尺寸穩定化工藝消除殘餘應力。此種整體鑄造成型的方式(精密鑄造和砂鑄等常規鑄造),在裝配成附件時,工藝通道的開放性和可視性條件受到一定程度的制約,裝配受到影響;同時這種一體成型的結構,使用同材質的金屬材料使得整體進一步減重,受材料比重的制約。

發明內容
有鑑於此,本發明的目的是提供一種整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備艙體結構,提高裝配的效率。為解決上述技術問題,本發明的技術方案是一種整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備艙體結構,包括通過精密鑄造一體成型的龍骨,所述龍骨的表面覆設蒙皮,所述蒙皮與龍骨固定連接。優選地,所述蒙皮與龍骨採用可拆卸的方式固定連接。優選地,所述蒙皮與龍骨採用螺旋式的結構結合在一起。優選地,所述蒙皮的內壁上設有螺旋槽,所述龍骨的外壁上設與所述螺旋槽相適配的螺紋。優選地,所述蒙皮的內壁上設有螺紋,所述龍骨的外壁上設與所述螺紋相適配的螺旋槽。優選地,所述蒙皮與龍骨採用插接式的結構結合在一起。優選地,所述蒙皮的內壁上設有插稜,所述龍骨的外壁上設與所述插稜相適配的插槽。優選地,所述蒙皮的內壁上設有插槽,所述龍骨的外壁上設與所述插槽相適配的插稜。優選地,所述蒙皮與龍骨採用粘結式的結構結合在一起。優選地,所述蒙皮纏繞在所述龍骨的外壁上,並通過粘結劑與龍骨緊固,所述蒙皮的材料為尼龍、玻璃鋼布、碳素纖維、布中的任意一種。優選地,龍骨與蒙皮採用如下方式結合將龍骨置入注塑模具的模腔中,在模腔中注入非金屬材料,待凝固後在龍骨的表面上形成蒙皮。優選地,所述蒙皮由非金屬材料製成。優選地,所述蒙皮由工程塑料、陶瓷、玻璃、有機玻璃、碳素纖維、玻璃鋼、矽橡膠、 合成樹脂中的任意一種製成。優選地,所述蒙皮由兩種以上材料製成。 與現有技術相比,本發明的整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備艙體結構具有如下優點 1、本發明保留了精密鑄造的全部優勢,將框、架、樑、筋、桁、隔板、以及成附件框架等受力構件精密鑄造一體化成型,形成一龍骨。通過一體化成型消除了螺接、鉚接、焊接的 「點」、「線」,使結構成為一個整體,從而改變了螺接、鉚接、焊接的「點」、「線」傳遞力的分布缺陷,使結構結合處均為面接觸,弱化了受力過程的應力集中點(區),同時避免了傳統鑄造尺寸與形位誤差大,難以保證結構形態與受力(承載)狀態的高度精確吻合的問題,減少裝配與砂鑄機加工對工藝通路的苛求,使產品結構形體可以極為複雜與緊湊;
2、龍骨與蒙皮分別成型,易於實現產品的更大型化;3、龍骨與蒙皮的凝固收縮與熱處理過程的應力在各自實現過程中互不幹擾,使校正簡單,殘餘應力易於去除;4、裝配蒙皮之前在龍骨上裝配成附件,有更開放性的工藝通道與可視性條件,在精鑄可實現的結構複雜與緊湊的基礎上更為優化,裝配效率更高;5、依照氣動載荷與熱效應,蒙皮可採用金屬或非金屬,使之模塊化,依使用功能選擇。當採用非金屬材料時,如工程塑料等,由於一般非金屬材料比重遠低於金屬材料,因而除上述優勢外更獲得減重的優點,從而增加有效載荷及容積;6、由於龍骨與蒙皮分開製造成型,蒙皮可採用非金屬材料,由於非金屬材料一般不形成雷達電磁反射波,所以僅龍骨的金屬材料對雷達電磁波進行反射,在龍骨結構上避免漫散射後,其反射面僅佔照射面的50%左右,甚至更少,提升了隱形能力。


圖1為本發明整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備艙體結構實施例一的結構示意圖;圖2為本發明整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備艙體結構實施例二的結構示意圖;圖3為本發明整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備艙體結構實施例三的結構示意圖;圖4為本發明整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備艙體結構實施例四的結構示意圖;圖5為本發明整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備艙體結構實施例五的結構示意圖。
具體實施例方式為使本發明的技術方案更加清楚,下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。實施例一參見圖1,本實施例中的整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備艙體結構為飛行器的艙體結構,其包括龍骨1以及蒙皮2,龍骨1的外壁上設有螺旋槽11,同時,龍骨1上的順充向筋條上還設有螺紋槽la,蒙皮2的內壁上設有與所述螺旋槽11配合的螺紋21以及與螺紋槽Ia配合的非連貫螺紋筋加,通過螺紋21與螺旋槽11的配合以及螺紋槽Ia與螺紋筋加的配合而使龍骨與蒙皮可拆卸地固定在一起。在其他實施例中,也可這樣設置即在蒙皮的內壁上設螺旋槽,而在龍骨的外壁上設置螺紋,同樣也能夠實現螺旋式連接,將龍骨與蒙皮結合在一起。其中,本實施例中的蒙皮可採用金屬或非金屬材料一體成型製造。龍骨採用精密鑄造一體成型。蒙皮和龍骨採用金屬材料製造時,蒙皮和龍骨可採用同樣材質,如鋼龍骨、鋼蒙皮,或者鋁龍骨、鋁蒙皮,也可採用不同的材質,如鋼龍骨、鋁蒙皮,或者鋁龍骨、鋁鋰蒙皮。
實施例二參見圖2,本實施例與實施例一同樣都採用螺旋式的連接方式,區別在於二者的龍骨、蒙皮的形狀不同,此處不再贅述。實施例三參見圖3,本實施例中的整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備艙體結構為飛行器的艙體結構,其包括龍骨1以及蒙皮2,龍骨1的外壁上設有插槽12,同時,龍骨上垂直於航向的隔板類結構上還設有插槽lb,蒙皮2的內壁上設有與所述插槽12配合的插稜22以及與所述插槽Ib配合的非連貫的插稜2b,通過插稜22與插槽12的配合以及插稜2b與插槽 Ib的配合而使龍骨與蒙皮配合在一起。在其他實施例中,也可這樣設置即在蒙皮的內壁上設插槽,而在龍骨的外壁上設置插稜,也同樣能夠實現插接式連接,將龍骨與蒙皮結合在一起。其中,本實施例中的蒙皮可採用金屬或非金屬材料一體成型製造。龍骨採用精密鑄造一體成型。蒙皮和龍骨採用金屬材料製造時,蒙皮和龍骨可採用同樣材質,如鋼龍骨、鋼蒙皮,或者鋁龍骨、鋁蒙皮,也可採用不同的材質,如鋼龍骨、鋁蒙皮,或者鋁龍骨、鋁鋰蒙皮。實施例四參見圖4,本實施例中的整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備艙體結構為飛行器艙體結構,其包括龍骨1以及蒙皮2,蒙皮2纏繞在龍骨1的外壁上,蒙皮2上塗覆有粘結劑,通過粘結劑,蒙皮與龍骨結合在一起。其中,蒙皮2為尼龍布或玻璃鋼布或碳素纖維或布。其中,本實施例中的龍骨採用精密鑄造一體成型。實施例五本實施例中的整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備艙體結構為飛行器艙體結構, 其包括龍骨1以及蒙皮2,其中,龍骨與蒙皮採用以下方式結合參見圖5,龍骨1置入注塑模具中,即置入注塑模具的外殼4及內模芯5形成的模腔中,然後在模腔中注入處於液態狀的非金屬材料,非金屬材料即包覆在龍骨的表面上,待凝固後,即在龍骨的表面上形成與龍骨緊密結合的蒙皮。其中,非金屬材料可為工程塑料或有機玻璃或其他樹脂材料。其中,本實施例中的龍骨採用精密鑄造一體成型。以上實施例所涉及自走式裝備中飛行器的艙體結構,在其他實施方式中,除飛行器以外的其他自走式裝備的艙體結構也可採用以上技術方案,如各種水下裝備——潛艇、 魚雷的艙體結構;或者如各種陸上裝備——汽車的艙體結構。以上對本發明進行了詳細介紹,文中應用具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述,以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出,對於本技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明原理的前提下,還可以對本發明進行若干改進和修飾,這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。
權利要求
1.一種整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備艙體結構,其特徵在於,包括通過精密鑄造一體成型的龍骨,所述龍骨的表面覆設蒙皮,所述蒙皮與龍骨固定連接。
2.如權利要求1所述的整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備舵體結構,其特徵在於, 所述蒙皮與龍骨採用螺旋式的結構結合在一起。
3.如權利要求2所述的整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備舵體結構,其特徵在於, 所述蒙皮的內壁上設有螺旋槽,所述龍骨的外壁上設與所述螺旋槽相適配的螺紋。
4.如權利要求2所述的整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備舵體結構,其特徵在於, 所述蒙皮的內壁上設有螺紋,所述龍骨的外壁上設與所述螺紋相適配的螺旋槽。
5.如權利要求1所述的整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備舵體結構,其特徵在於, 所述蒙皮與龍骨採用插接式的結構結合在一起。
6.如權利要求5所述的整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備舵體結構,其特徵在於, 所述蒙皮的內壁上設有插稜,所述龍骨的外壁上設與所述插稜相適配的插槽。
7.如權利要求5所述的整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備舵體結構,其特徵在於, 所述蒙皮的內壁上設有插槽,所述龍骨的外壁上設與所述插槽相適配的插稜。
8.如權利要求1所述的整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備艙體結構,其特徵在於, 所述蒙皮與龍骨採用粘結式的結構結合在一起。
9.如權利要求8所述的整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備舵體結構,其特徵在於, 所述蒙皮纏繞在所述龍骨的外壁上,並通過粘結劑與龍骨緊固,所述蒙皮的材料為尼龍、玻璃鋼布、碳素纖維、布中的任意一種。
10.如權利要求1所述的整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備舵體結構,其特徵在於, 龍骨與蒙皮採用如下方式結合將龍骨置入注塑模具的模腔中,在模腔中注入非金屬材料, 待凝固後在龍骨的表面上形成蒙皮。
11.如權利要求1所述的整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備舵體結構,其特徵在於, 所述蒙皮由非金屬材料製成。
12.如權利要求11所述的整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備艙體結構,其特徵在於,所述蒙皮由工程塑料、陶瓷、玻璃、有機玻璃、碳素纖維、玻璃鋼、矽橡咬、合成樹脂中的任意一種製成。
13.如權利要求1所述的整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備舵體結構,其特徵在於, 所述蒙皮由兩種以上材料製成。
全文摘要
本發明公開一種整體龍骨與蒙皮複合型的自走式裝備艙體結構,包括通過精密鑄造一體成型的龍骨,所述龍骨的表面覆設蒙皮,所述蒙皮與龍骨固定連接。本發明由於龍骨與蒙皮分別成型,易於實現產品的更大型化,同時龍骨與蒙皮的凝固收縮與熱處理過程的應力在各自實現過程中互不幹擾,使得校正簡單,殘餘應力易於去除;進一步地,裝配蒙皮之前在龍骨上裝配成附件,有更開放性的工藝通道與可視性條件,在精鑄可實現的結構複雜與緊湊的基礎上更為優化,裝配效率更高;此外,蒙皮可採用非金屬製成,具有減重、從而增加有效載荷及容積,同時還提升了隱形能力。
文檔編號B64C1/12GK102407936SQ201110262530
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月6日 優先權日2011年9月6日
發明者張偉, 蘇章仁 申請人:蘇氏工業科學技術(北京)有限公司

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