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美英氣墊船空氣導(dǎo)管復(fù)合材料應(yīng)用

一、美軍新型船岸登陸艇SSC空氣導(dǎo)管

美軍當(dāng)前裝備的主力船岸登陸船是其在上世紀(jì)70年代開始研發(fā),80年代裝備NAVY的氣墊登陸船(Landing Craft Air Cusion, LCAC),前后共裝備91艘,目前正面臨著陸續(xù)達(dá)到壽命周期,需要更新?lián)Q代的形勢。

Ship to Shore Connector, SSC(首艘舷號LCAC-100)

美軍新一代氣墊登陸艇“船岸連接器(Ship to Shore Connector, SSC)”便是LCAC的升級替代船,首艘已于2019年裝備部隊,計劃共建造72艘。

SSC大體上維持了LCAC的架構(gòu)和尺寸,主要改進(jìn)有:更大規(guī)模的運用耐腐蝕復(fù)合材料,改進(jìn)氣墊圍裙設(shè)計使高度降低,全面使用數(shù)字化航行操控系統(tǒng),線傳操縱機(jī)械,提高自動化水平等,通過這些合理優(yōu)化來降低維護(hù)成本,提高壽命周期(SSC的設(shè)計壽命為30年,而LCAC的設(shè)計壽命為20年,通過后期維保延壽項目又延長了10年壽命)。

不同于LCAC的推進(jìn)器使用鋼制軸和鋁合金導(dǎo)管,SSC的推進(jìn)器軸和導(dǎo)管采用更輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、耐疲勞的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。該導(dǎo)管由1個筒體、5跟支臂、1個與推進(jìn)軸連接的軸套、2個與甲板連接的基座組成,直徑約3.6m,具有重量輕、全壽期維修成本低的優(yōu)點。(信息來源于TEXTRON SYSTEMS官網(wǎng))


二、美國EPS M10氣墊船空氣導(dǎo)管

美國EPS公司于2010年推出了EPS M10全復(fù)合材料氣墊船,用于安全/軍事現(xiàn)場的偵察、攔截、搜索和救援行動。









EPS M10有兩個直徑約2.5米、重90kg的復(fù)合材料空氣導(dǎo)管,該導(dǎo)管采用玻璃纖維/碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu),導(dǎo)管的內(nèi)外壁選用JB Martin公司的TC-18-N型號的雙軸向編織碳纖維織物,內(nèi)部縱橫加強(qiáng)筋采用玻璃纖維,樹脂選用英國Gurit公司的Ampreg 22型號環(huán)氧樹脂。

總體建造工藝為:內(nèi)壁整體、內(nèi)部加強(qiáng)筋以及6片外壁片體分別采用真空樹脂導(dǎo)入工藝成型固化,然后將多道內(nèi)部加強(qiáng)筋與內(nèi)壁粘接,再將6片外壁片體與加強(qiáng)筋和內(nèi)壁粘接總裝成一個完整的導(dǎo)管,最后內(nèi)壁脫模、表面修整、涂裝。

EPS M10 空氣導(dǎo)管內(nèi)壁真空樹脂導(dǎo)入成型(真空樹脂導(dǎo)入進(jìn)行中)


導(dǎo)管縱橫加強(qiáng)肋板與成型好的內(nèi)壁粘接(縱橫加強(qiáng)肋上有帶翻邊的減輕孔可提高肋板屈曲穩(wěn)定性)


6個外壁片體與內(nèi)壁、加強(qiáng)筋粘接(對裝配精度、粘接質(zhì)量要求非常高)


EPS M10 空氣導(dǎo)管內(nèi)壁脫模完成(脫模后內(nèi)壁的圓度、型值的精度是工藝控制重點難點)

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)有設(shè)計與工藝一體化的特點,不同的成型工藝,結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)有很大不同,設(shè)計師必須對工藝有相當(dāng)深入的了解和實踐才能得到優(yōu)良的結(jié)構(gòu)設(shè)計,EPS M10 空氣導(dǎo)管的工藝工程師們通過多次工藝試驗摸索出了制造重量的穩(wěn)定控制、成型工藝及其參數(shù)控制、結(jié)構(gòu)曲率變化處的樹脂導(dǎo)入成型質(zhì)量控制、粘接面粘接質(zhì)量控制與精度控制、脫模精度控制等工藝方法,得到了成熟的產(chǎn)品。(信息來源于“Composites World 2011”)


三、英國新研Griffon商用氣墊船

英國Hoverwork公司近年新研制的Griffon 12000TD氣墊船使用碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料導(dǎo)管。

該導(dǎo)管直徑約4.4m,與葉尖間隙只有15mm,能夠極大程度上減少槳葉推力損失,提升推進(jìn)效率。

Hoverwork公司通過采用高性能碳纖維預(yù)浸料模壓成型、鋪層的精確定位測量、高精度的裝配工裝等工藝措施保證成型質(zhì)量與精度以及各使用載荷工況下的變形、撓度滿足螺旋槳工作安全要求。導(dǎo)管筒體上開有3個通孔,用以將固定螺旋槳傳動軸的三腳架透過導(dǎo)管固定在船體甲板結(jié)構(gòu)上。(信息來源于GRIFFON HOVERWORK公司網(wǎng)站)







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