本實(shí)用新型屬于水下艦艇技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種潛艇耐壓殼體。

背景技術(shù)：

潛艇是海軍作戰(zhàn)的重要艦艇之一，它可以在水下機(jī)動靈活地運(yùn)動，用于攻擊對方水面上的戰(zhàn)艦和水中的潛艇，也可以襲擊陸地上的重要軍事目標(biāo)，必要時(shí)它還可以擔(dān)負(fù)布雷、偵察及運(yùn)輸兵員和重要軍事物資的重任。潛艇具有很好的隱蔽性和突然襲擊能力，在水中可以長時(shí)間、長距離的持續(xù)航行。潛艇結(jié)構(gòu)有單殼體、雙殼體、單雙混合殼體三種，單殼體為耐壓殼體，雙殼體為在耐壓殼體外還具有一層非耐壓殼體。隨著聲吶探測技術(shù)的不斷發(fā)展和探測能力的不斷提高，作為海軍常規(guī)和戰(zhàn)略武器裝備的潛艇的隱蔽性受到了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。單殼體潛艇與雙殼體潛艇相比，耐壓艙容積相同時(shí)濕表面積更小，從而聲反射面積小，同樣噸位下耐壓艙空間更大，利于布設(shè)龐大復(fù)雜的聲吶、降噪設(shè)備，隱蔽性更高，正在成為主流潛艇結(jié)構(gòu)。

目前，潛艇殼體一般采用HY-80、HY-100等高強(qiáng)度鋼制成，但鋼材的制造過程能耗高，會排放大量的有害氣體，造成嚴(yán)重的大氣污染。并且鋼材本身質(zhì)量大，限制了其行駛速度。

因此，如何使?jié)撏んw綠色環(huán)保，質(zhì)量更輕，以提高其行駛速度，是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的以上問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種潛艇耐壓殼體，綠色環(huán)保，比鋼材質(zhì)量更輕，提高行駛速度和續(xù)航里程。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：

一種潛艇耐壓殼體，包括鋼骨架和殼本體，所述鋼骨架固定在所述殼本體內(nèi)表面，所述殼本體由內(nèi)至外依次由內(nèi)襯層、增強(qiáng)層和外防護(hù)層復(fù)合而成，所述增強(qiáng)層是由浸潤有氨基樹脂的竹篾片纏繞若干層復(fù)合而成，所述內(nèi)襯層和所述外防護(hù)層均是由竹纖維無紡布和環(huán)氧乙烯基酯樹脂復(fù)合而成。

優(yōu)選地，所述鋼骨架通過環(huán)氧樹脂粘接在所述殼本體內(nèi)表面。

優(yōu)選地，所述竹篾片是由原竹開成竹片，去青、去黃，將剩余的竹肉部分弦剖而成。

優(yōu)選地，所述竹篾片經(jīng)過脫脂處理后干燥至含水率不高于10%。

優(yōu)選地，所述竹篾片拉伸強(qiáng)度不低于90MPa。

優(yōu)選地，所述竹篾片寬度為5mm-20mm，厚度為0.3mm-2mm。

優(yōu)選地，所述氨基樹脂中添加有納米材料、生物填料，所述氨基樹脂100質(zhì)量份數(shù)，所述生物填料15-30質(zhì)量份數(shù)，所述納米材料1-3質(zhì)量份數(shù)。

優(yōu)選地，所述環(huán)氧乙烯基酯樹脂中添加有增韌劑、稀釋劑、納米材料，所述環(huán)氧乙烯基酯樹脂100質(zhì)量份數(shù)，所述增韌劑3-5質(zhì)量份數(shù)，所述稀釋劑12-15質(zhì)量份數(shù)，所述納米碳纖維1-3質(zhì)量份數(shù)。

優(yōu)選地，所述殼本體是由艏部殼本體、舯體殼本體、艉部殼本體連接而成，連接處內(nèi)表面及外表面均粘接有多層碳纖維布進(jìn)行加固。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述舯體殼本體是由分段制備好的舯體殼本體段連接而成，連接處內(nèi)表面及外表面均粘接有多層碳纖維布進(jìn)行加固。

本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于潛艇殼體內(nèi)襯層和外防護(hù)層采用竹纖維無紡布作為原材料，增強(qiáng)層采用竹篾作為原材料，綠色環(huán)保，資源可再生，不會受到資源限制，成本低，而且竹材質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，韌性好，利用竹篾片的高比強(qiáng)度、比模量，采用纏繞工藝可以充分發(fā)揮其軸向拉伸強(qiáng)度，使纏繞出的殼體力學(xué)強(qiáng)度高。通過對竹篾片的寬度、厚度、含水率進(jìn)行限制，以增大竹篾片的力學(xué)強(qiáng)度，便于氨基樹脂滲透進(jìn)入竹篾，通過對樹脂中添加添加劑，增大環(huán)氧乙烯基酯樹脂的沖擊強(qiáng)度、浸潤性能，增大氨基樹脂的強(qiáng)度。內(nèi)襯層和外防護(hù)層保護(hù)增強(qiáng)層不被腐蝕，延長增強(qiáng)層的使用壽命，并且內(nèi)襯層和外防護(hù)層的基體樹脂選用環(huán)氧乙烯基酯樹脂，耐海水性能好，這樣的內(nèi)襯層、增強(qiáng)層、外防護(hù)層復(fù)合而成的殼體耐海水性能好，能夠達(dá)到潛艇耐壓要求，且質(zhì)量輕，進(jìn)而能夠增加載彈量，提高續(xù)航里程，提升行駛速度。另外，由于竹材的彈性模量高，使制得的殼體抗形變能力強(qiáng)。而且，這樣制得的竹復(fù)合殼體較鋼材殼體阻尼性能更好，具有一定的吸聲效果，提高潛艇殼體的聲隱身能力。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實(shí)用新型中一種具體實(shí)施方式所提供的潛艇耐壓殼體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型中一種具體實(shí)施方式所提供的舯艉部殼本體和舯艏部殼本體結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中標(biāo)記如下：

1-鋼骨架，2-殼本體，21-內(nèi)襯層，22-增強(qiáng)層，23-外防護(hù)層，3-第一寬度，31-棱面，32-對接處，4-舯艉部殼本體，41-舯艉部內(nèi)襯層，42-舯艉部增強(qiáng)層，43-舯艉部外防護(hù)層，5-舯艏部殼本體，51-舯艏部內(nèi)襯層，52-舯艏部增強(qiáng)層，53-舯艏部外防護(hù)層。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的核心是提供一種潛艇耐壓殼體，利用竹纖維無紡布、竹篾片和樹脂復(fù)合成殼體，在保證強(qiáng)度的同時(shí)有效地降低了潛艇耐壓殼體的重量并且綠色環(huán)保、降低成本。下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

請參考圖1-圖2，圖1是本實(shí)用新型中一種具體實(shí)施方式所提供的潛艇耐壓殼體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本實(shí)用新型中一種具體實(shí)施方式所提供的舯艉部殼本體和舯艏部殼本體結(jié)構(gòu)示意圖。

在一種具體實(shí)施方式中，本實(shí)用新型所提供的一種潛艇耐壓殼體，包括鋼骨架1和殼本體2，所述鋼骨架1固定在所述殼本體2內(nèi)表面，所述殼本體2由內(nèi)至外依次由內(nèi)襯層21、增強(qiáng)層22和外防護(hù)層23復(fù)合而成，所述增強(qiáng)層22是由浸潤有氨基樹脂的竹篾片纏繞若干層復(fù)合而成，所述內(nèi)襯層21和所述外防護(hù)層23均是由竹纖維無紡布和環(huán)氧乙烯基酯樹脂復(fù)合而成。對于潛艇的外形不作限制，可以為常規(guī)型、水滴型或過渡型，對于潛艇的結(jié)構(gòu)不作限制，可以為單殼體潛艇或雙殼體潛艇，均在本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為潛艇耐壓殼體，但由于潛艇非耐壓殼體與潛艇耐壓殼體相比，僅不需要承壓，要求更低，所以完全可以采用本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案來制備潛艇非耐壓殼體。本實(shí)用新型上述技術(shù)方案通過采用竹篾片纏繞制成主要起承壓作用的增強(qiáng)層，充分利用竹篾片軸向拉伸強(qiáng)度，利用其張緊狀態(tài)的高力學(xué)強(qiáng)度纏繞成能夠耐壓的殼體，通過氨基樹脂的粘結(jié)作用，使多層竹篾片復(fù)合成堅(jiān)固的一體，通過在增強(qiáng)層的內(nèi)、外表面設(shè)置內(nèi)襯層和外防護(hù)層，以保護(hù)增強(qiáng)層不受腐蝕、摩擦，內(nèi)襯層和外防護(hù)層采用韌性好的竹纖維無紡布與耐海水性能好的環(huán)氧乙烯基酯樹脂復(fù)合而成，制得的內(nèi)襯層和外防護(hù)層防滲漏、耐腐蝕、使用壽命長。內(nèi)襯層和外防護(hù)層表面的環(huán)氧基團(tuán)和羥基等官能團(tuán)可以與增強(qiáng)層中的氨基和羥基等官能團(tuán)起化學(xué)反應(yīng)，提高內(nèi)襯層、增強(qiáng)層、外防護(hù)層三者之間的結(jié)合力，從而使內(nèi)襯層、增強(qiáng)層、外防護(hù)層三者復(fù)合成一體。鋼骨架固定在殼本體內(nèi)表面，起到肋骨的作用，給予支撐力，并且也便于在潛艇殼體內(nèi)部連接其他內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

在上述具體實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，所述鋼骨架通過環(huán)氧樹脂粘接在所述殼本體內(nèi)表面。選取強(qiáng)度高的環(huán)氧樹脂作為粘結(jié)劑，可以使鋼骨架牢固固定在殼本體的內(nèi)表面上。

在上述具體實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，所述竹篾片是由原竹開成竹片，去青、去黃，將剩余的竹肉部分弦剖而成。選取的竹肉部分優(yōu)選靠近竹青的竹肉部分，纖維素含量高，強(qiáng)度更好。通過弦剖的方式，保證整根竹篾片在寬度方向上纖維素分布勻稱，進(jìn)而使強(qiáng)度在竹篾片寬度方向上分布均勻 ，這樣有利于后續(xù)各種角度纏繞時(shí)竹篾片不會因?qū)挾确较蛏系膹?qiáng)度分布不均導(dǎo)致撕裂。

在上述具體實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，所述竹篾片拉伸強(qiáng)度不低于90MPa。選取單根拉伸強(qiáng)度高的竹篾制成的殼體能夠具有很高的力學(xué)性能。

在上述具體實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，所述竹篾片寬度為5mm-20mm，厚度為0.3mm-2mm。通過對竹篾片的尺寸進(jìn)行限制，一方面提高纏繞的密實(shí)度，從而提高殼體的強(qiáng)度，另一方面便于樹脂滲透進(jìn)入竹篾片中，增大復(fù)合性能。

在上述具體實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，所述氨基樹脂中添加有納米材料、生物填料，所述氨基樹脂100質(zhì)量份數(shù)，所述生物填料15-30質(zhì)量份數(shù)，所述納米材料1-3質(zhì)量份數(shù)。添加納米材料，可以提高樹脂強(qiáng)度，如具體可以添加納米碳纖維，提高樹脂強(qiáng)度的同時(shí)，提高耐海水性能。添加生物填料可以增大樹脂強(qiáng)度，具體可以添加竹粉、木粉、植物果殼粉等。

在上述具體實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，所述環(huán)氧乙烯基酯樹脂中添加有增韌劑、稀釋劑、納米材料，所述環(huán)氧乙烯基酯樹脂100質(zhì)量份數(shù)，所述增韌劑3-5質(zhì)量份數(shù)，所述稀釋劑12-15質(zhì)量份數(shù)，所述納米碳纖維1-3質(zhì)量份數(shù)。增韌劑用以提高環(huán)氧乙烯基酯樹脂的沖擊強(qiáng)度，稀釋劑用以增大樹脂與竹纖維無紡布的復(fù)合性能，增韌劑具體可以為橡膠類增韌劑，如丁腈橡膠，稀釋劑具體可以為活性稀釋劑。

在上述具體實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，所述殼本體是由艏部殼本體、舯體殼本體、艉部殼本體連接而成，連接處內(nèi)表面及外表面均粘接有多層碳纖維布進(jìn)行加固。分段制備殼本體，適宜制備大型的潛艇殼體。也可以從舯部分為兩段分別制備出舯艏部殼本體、舯艉部殼本體，再將該兩段對接連接成整體殼本體。

在上述具體實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，所述舯體殼本體是由分段制備好的舯體殼本體段連接而成，連接處內(nèi)表面及外表面均粘接有多層碳纖維布進(jìn)行加固。

本實(shí)用新型所提供的潛艇耐壓殼體，其具體可以通過如下步驟進(jìn)行制備：

竹篾片預(yù)處理：將原竹開成竹片，去青、去黃，將剩余的竹肉部分弦剖成竹篾片，將所述竹篾片經(jīng)過脫脂處理后干燥至含水率不高于10%，選取拉伸強(qiáng)度不低于90MPa的竹篾片備用；脫脂處理能夠去除竹篾片上的果膠等，具體可以采用在5%的NaOH溶液中浸泡6小時(shí)，干燥并控制含水率在10%以下，保證竹篾片足夠干燥以便氨基樹脂充分滲透，增強(qiáng)復(fù)合性能。最終選取90MPa以上的竹篾片使用，為了保證纏繞出的殼體符合潛艇耐壓殼體的力學(xué)要求。具體可以通過對經(jīng)過預(yù)處理后的竹篾片分別作拉伸測試，記錄拉伸強(qiáng)度，篩除不符合要求的竹篾片。

樹脂膠黏劑配制：在氨基樹脂中按比例加入納米材料、生物填料，充分?jǐn)嚢?，混合均勻，之后按比例加入固化劑，再充分?jǐn)嚢瑁旌暇鶆?；在環(huán)氧乙烯基酯樹脂中按比例加入增韌劑、稀釋劑、納米材料，充分?jǐn)嚢?，混合均勻，之后按比例加入固化劑，再充分?jǐn)嚢?，混合均勻；納米材料可以選用納米碳纖維，生物填料具體可以添加竹粉、木粉、植物果殼粉等，增韌劑具體可以為橡膠類增韌劑，如丁腈橡膠，稀釋劑具體可以為活性稀釋劑。氨基樹脂膠黏劑包括氨基樹脂100質(zhì)量份數(shù)，生物填料15-30質(zhì)量份數(shù)，納米材料1-3質(zhì)量份數(shù)。環(huán)氧乙烯基酯樹脂膠黏劑包括環(huán)氧乙烯基酯樹脂100質(zhì)量份數(shù)，增韌劑3-5質(zhì)量份數(shù)，稀釋劑12-15質(zhì)量份數(shù)，納米碳纖維1-3質(zhì)量份數(shù)。

設(shè)計(jì)厚度：根據(jù)潛艇設(shè)計(jì)模型分別計(jì)算出內(nèi)襯層、增強(qiáng)層、外防護(hù)層設(shè)計(jì)厚度；

制備舯艉部殼本體4：

舯艉部內(nèi)襯層41制備：在潛艇舯艉部模具表面涂覆一層脫模劑，然后將被配制好的環(huán)氧乙烯基酯樹脂浸透的竹纖維無紡布纏繞在潛艇舯艉部模具上，纏繞若干層至內(nèi)襯層設(shè)計(jì)厚度制得舯艉部內(nèi)襯層41；

舯艉部增強(qiáng)層42制備：將備用的竹篾片浸入配制好的氨基樹脂中，使竹篾片被氨基樹脂完全包覆，然后將竹篾片纏繞在舯艉部內(nèi)襯層41表面，纏繞若干層至增強(qiáng)層設(shè)計(jì)厚度，在舯部端保留第一寬度3僅纏繞部分厚度的增強(qiáng)層，制得舯艉部增強(qiáng)層42；

舯艉部外防護(hù)層43制備：將被配制好的環(huán)氧乙烯基酯樹脂浸透的竹纖維無紡布纏繞在舯艉部增強(qiáng)層42上，纏繞若干層至外防護(hù)層設(shè)計(jì)厚度，在舯部端第一寬度3內(nèi)不纏繞外防護(hù)層，制得舯艉部外防護(hù)層43；

固化：對由內(nèi)至外依次纏繞有舯艉部內(nèi)襯層41、舯艉部增強(qiáng)層42和舯艉部外防護(hù)層43的潛艇舯艉部模具進(jìn)行加熱固化，固化完成后，脫模，舯艉部內(nèi)襯層41、舯艉部增強(qiáng)層42和舯艉部外防護(hù)層43復(fù)合成為舯艉部殼本體4；

制備舯艏部殼本體5：

在潛艇舯艏部模具上采用與制備舯艉部殼本體4相同的方式依次制備舯艏部內(nèi)襯層51、舯艏部增強(qiáng)層52和舯艏部外防護(hù)層53，同樣在舯部端保留第一寬度3僅纏繞部分厚度的增強(qiáng)層且不纏繞外防護(hù)層，對由內(nèi)至外依次纏繞有舯艏部內(nèi)襯層51、舯艏部增強(qiáng)層52和舯艏部外防護(hù)層53的潛艇舯艏部模具進(jìn)行加熱固化，固化完成后，脫模，舯艏部內(nèi)襯層51、舯艏部增強(qiáng)層52和舯艏部外防護(hù)層53復(fù)合成為舯艏部殼本體5；

連接鋼骨架1：分別在制備好的舯艉部殼本體4和舯艏部殼本體5的內(nèi)表面上涂覆環(huán)氧樹脂，之后粘接鋼骨架1，經(jīng)加熱固化后，鋼骨架1固定在舯艉部殼本體4和舯艏部殼本體5的內(nèi)表面上；

舯艏部殼本體5與舯艉部殼本體4連接：將舯艏部殼本體5與舯艉部殼本體4對接，對接處32填塞環(huán)氧樹脂，之后在該保留出的相對接的兩段第一寬度3內(nèi)共同纏繞被氨基樹脂完全包覆的竹篾片至增強(qiáng)層設(shè)計(jì)厚度，之后纏繞被配制好的環(huán)氧乙烯基酯樹脂浸透的竹纖維無紡布至外防護(hù)層的設(shè)計(jì)厚度，經(jīng)過加熱固化，完成殼本體2的制備；

以上步驟優(yōu)選在環(huán)境濕度低于40%RH的條件下進(jìn)行?？刂普麄€制作過程的環(huán)境濕度，以保證竹篾片從預(yù)處理到纏繞過程中均不會有多余水分子進(jìn)入，以保證與氨基樹脂的整體復(fù)合性能。

上述技術(shù)方案通過分別制備舯艉部殼本體4和舯艏部殼本體5，再對接起來，一方面便于工藝上的實(shí)施，如脫模過程、內(nèi)部鋼骨架1的連接等，另外在舯部承受的壓力較低，應(yīng)力分散，在此處對接，對接處承受的壓力小。對于大型潛艇，由于舯體較長，可以將舯體分段制作，并分別制作艏部殼體和艉部本體，再將其對接起來，各自的制備方法與上述技術(shù)方案相同，對接方式與上述技術(shù)方案相同。

在上述具體實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，所述僅纏繞內(nèi)襯層和部分厚度的增強(qiáng)層的第一寬度3部分與具有完整內(nèi)襯層、增強(qiáng)層和外防護(hù)層的其余部分之間形成棱面31，所述棱面31為粗糙不平的傾斜面。棱面3是厚度不同的兩部分產(chǎn)生，將棱面31纏繞成粗糙不平的傾斜面，促進(jìn)對接后整體纏繞時(shí)后來纏繞的增強(qiáng)層、外防護(hù)層與原來部分的結(jié)合，方便氨基樹脂的滲透，使整體復(fù)合性能好，使拼接牢固。

在上述具體實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，所述固化方式為從模具內(nèi)部向外和從模具外部向內(nèi)共同加熱固化，并且從模具內(nèi)部向外的固化速率高于從模具外部向內(nèi)的固化速率；從制備內(nèi)襯層開始就進(jìn)行持續(xù)加熱固化，直至制備完成外防護(hù)層并使外防護(hù)層固化完成。固化過程持續(xù)整個殼體的制備過程，并且使模具內(nèi)部向外的固化速率高于從模具外部向內(nèi)的固化速率，可以使氣泡由內(nèi)向外一層層排出最后排盡，保證殼體內(nèi)部不會有氣泡滯留，保證殼體復(fù)合性能。具體的內(nèi)加熱方式可以采用在模具內(nèi)壁上貼附碳纖維薄膜進(jìn)行加熱，熱量傳遞到模具外表面進(jìn)而傳遞給纏繞在模具外表面上的內(nèi)襯層、增強(qiáng)層、外防護(hù)層，由內(nèi)向外傳遞，在模具外設(shè)置循環(huán)熱風(fēng)加熱固化，通過控制設(shè)備參數(shù)，保證內(nèi)部熱傳導(dǎo)速率高于外部給纏繞在模具上的外防護(hù)層、增強(qiáng)層、內(nèi)襯層的熱傳導(dǎo)速率，來達(dá)到模具內(nèi)部向外的固化速率高于從模具外部向內(nèi)的固化速率的要求。

在上述具體實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，所述舯艏部殼本體與舯艉部殼本體連接處內(nèi)表面及外表面粘接有多層碳纖維布進(jìn)行加固。通過在內(nèi)壁粘接韌性好、強(qiáng)度高的碳纖維布加固連接處，使殼體整體性能更好，更牢固。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)，如對于潛艇非耐壓殼體，由于其較潛艇耐壓殼體力學(xué)性能要求更低，所以完全可以采取本實(shí)用新型所公開的技術(shù)方案進(jìn)行制備。因此，本實(shí)用新型將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。