一種基于彈簧減振結(jié)構(gòu)的耐高溫層合板的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于彈簧減振結(jié)構(gòu)的耐高溫層合板，包括保護(hù)層（1）、隔熱層（2）、結(jié)構(gòu)層（3），其主要特點(diǎn)為：還包括一個(gè)彈簧減振結(jié)構(gòu)（4）；所述的彈簧減振結(jié)構(gòu)（4）設(shè)置在所述的保護(hù)層（1）下面，并被嵌套在所述的隔熱層（2）和結(jié)構(gòu)層（3）之間；所述的彈簧減振結(jié)構(gòu)（4）包括一個(gè)圓柱形彈簧（8）和一個(gè)套在所述的圓柱形彈簧（8）外的鋼絲網(wǎng)墊（6）；一個(gè)沉頭螺釘（11）由上向下穿過所述的保護(hù)層（1）后伸入所述的圓柱形彈簧（8）內(nèi)；一個(gè)螺栓（7）由下向上穿入所述的圓柱形彈簧（8）內(nèi)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：可有效降低飛行器承力結(jié)構(gòu)在不均勻溫度下產(chǎn)生的熱應(yīng)力；有良好的隔振、減振效果；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)，成本低。
【專利說明】一種基于彈簧減振結(jié)構(gòu)的耐高溫層合板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于航空航天【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種應(yīng)用于高溫環(huán)境下高速飛行器中的耐高溫層合板，特別是一種基于彈簧減振結(jié)構(gòu)的耐高溫層合板。

【背景技術(shù)】
[0002]高超聲速飛行器在出入大氣層或持續(xù)在空間飛行時(shí)，將承受巨大的氣動(dòng)力和氣動(dòng)熱。采用完全的熱結(jié)構(gòu)就可以避免因結(jié)構(gòu)燒蝕或失效而無(wú)法勝任其所承擔(dān)的飛行任務(wù)，也可避免采用熱防護(hù)增加飛行器的重量。氣動(dòng)熱能使結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能降低，作用應(yīng)力減少以致發(fā)生蠕變；而熱結(jié)構(gòu)部件之間的相互約束，在熱載荷作用下，又會(huì)在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生應(yīng)力從而使變形加劇并造成翹曲和蠕變特性的變化。目前的高速飛行器表面結(jié)構(gòu)不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)隔熱、減振、降低溫度梯度引起的熱應(yīng)力的功能，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝拆工序復(fù)雜，可靠性低。針對(duì)此類問題，多年來(lái)國(guó)內(nèi)外研宄者們一直期待能尋找更多新型結(jié)構(gòu)連接形式以消除高溫環(huán)境下飛行器熱結(jié)構(gòu)中的熱應(yīng)力。
[0003]中國(guó)《宇航學(xué)報(bào)》2008.9，Vol.29，N0.5，1698-1683的“高溫合金熱防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析[J]”公開了一種高溫合金蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)。該技術(shù)的內(nèi)部面板采用鈦合金蜂窩結(jié)構(gòu)，中間隔熱層采用低熱導(dǎo)率的纖維隔熱材料，內(nèi)外金屬蜂窩面板通過連接通道焊接在一起；承受氣動(dòng)壓力時(shí)，金屬連接通道起載荷傳遞的作用。金屬緊固件穿過連接通道底部，將金屬熱防護(hù)板與機(jī)體結(jié)構(gòu)連接在一起。連接通道空腔中填充低熱導(dǎo)率的隔熱纖維，以減少通過金屬連接件進(jìn)入機(jī)體結(jié)構(gòu)的熱量。通道蓋由耐高溫合金材料制成，用于密封上面板，防止高溫氣體直接進(jìn)入底層結(jié)構(gòu)。用金屬箔片制成的柔性彎曲側(cè)面封閉在金屬熱防護(hù)板的四周，阻止板間縫隙的輻射換熱。該技術(shù)的缺陷是:其金屬熱防護(hù)結(jié)構(gòu)只具備隔熱的作用，其它功能如隔振、減振等功能未作考慮:當(dāng)“外面板”受熱會(huì)產(chǎn)生熱變形，而內(nèi)層結(jié)構(gòu)因成功隔熱卻不會(huì)發(fā)生相應(yīng)的熱變形，當(dāng)“連接件”與“緊固件”為適應(yīng)上下層連接點(diǎn)的位置變化而產(chǎn)生彎曲時(shí)，造成了下層“內(nèi)面板”與“機(jī)體結(jié)構(gòu)”的熱應(yīng)力；無(wú)法降低振動(dòng)水平；不能單獨(dú)拆卸，給維修、檢查和更換帶來(lái)不便，結(jié)構(gòu)全壽命周期成本高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種能夠隔熱、減振、減少溫度梯度引起的熱應(yīng)力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)的基于彈簧減振結(jié)構(gòu)的耐高溫層合板。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:一種基于彈簧減振結(jié)構(gòu)的耐高溫層合板，包括上層的保護(hù)層、中間的隔熱層、下層的結(jié)構(gòu)層，其特征在于:還包括一個(gè)彈簧減振結(jié)構(gòu)；所述的彈簧減振結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述的保護(hù)層下面，并被嵌套在所述的隔熱層和結(jié)構(gòu)層之間；所述的彈簧減振結(jié)構(gòu)包括一個(gè)圓柱形彈簧和一個(gè)套在所述的圓柱形彈簧外的鋼絲網(wǎng)墊；一個(gè)沉頭螺釘由上向下穿過所述的保護(hù)層后伸入所述的圓柱形彈簧內(nèi)；一個(gè)螺栓由下向上穿入所述的圓柱形彈簧內(nèi)。
[0006]所述的彈簧減振結(jié)構(gòu)的沉頭螺釘和圓柱形彈簧之間設(shè)置有一個(gè)螺母:所述的螺母的外表面與所述的圓柱形彈簧的上段進(jìn)行螺紋配合，其下端面與所述的螺栓的上端面相接觸。
[0007]所述的螺栓具有一個(gè)環(huán)形凹槽；所述的圓柱形彈簧的下段沿螺栓外螺紋旋進(jìn)所述的環(huán)形凹槽底部。
[0008]所述的彈簧減振結(jié)構(gòu)的鋼絲網(wǎng)墊與所述的隔熱層、結(jié)構(gòu)層之間設(shè)有間隙。
[0009]所述的層合板包括至少四個(gè)所述的彈簧減振結(jié)構(gòu)，分別設(shè)置于層合板的四個(gè)邊角處。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果和優(yōu)點(diǎn)是:(I)能夠有效地隔離氣動(dòng)加熱的熱量傳遞至飛行器承力結(jié)構(gòu)。(2)以彈簧與高阻尼鋼絲網(wǎng)墊作為縱向隔振、減振原件，具有針對(duì)各方向的動(dòng)載荷的隔振、減振效果，可降低外表面氣動(dòng)動(dòng)載荷引起的飛行器承力結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)。(3)通過彈簧元件提供的較大橫向柔性來(lái)降低或消除下層結(jié)構(gòu)由于上下層板之間溫度不均勻產(chǎn)生的熱載荷，從而避免飛行器承力結(jié)構(gòu)因溫度不均勻而產(chǎn)生熱應(yīng)力。(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝維護(hù)，成本低。
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是現(xiàn)有技術(shù)“一種高溫合金蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)層板”的結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0013]圖2是本實(shí)用新型一種基于彈簧減振結(jié)構(gòu)的耐高溫層合板的剖面結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖3-1、3-2、3_3分別是圖2所示本實(shí)用新型彈簧減振結(jié)構(gòu)的螺母的主視圖、右視圖、俯視圖。
[0015]圖4-1、4-2、4_3分別是圖2所示本實(shí)用新型彈簧減振結(jié)構(gòu)的鋼絲網(wǎng)墊的主視圖、右視圖、俯視圖。
[0016]圖5-1、5-2、5_3分別是圖2所示本實(shí)用新型彈簧減振結(jié)構(gòu)的螺栓的主視圖、右視圖、俯視圖。
[0017]圖6-1、6-2、6_3分別是圖2所示本實(shí)用新型所述的彈簧減振結(jié)構(gòu)的圓柱形彈簧的主視圖、右視圖、俯視圖。
[0018]其中，I保護(hù)層，11沉頭螺釘，2隔熱層，3結(jié)構(gòu)層，4彈簧減振結(jié)構(gòu)，5螺母，6鋼絲網(wǎng)墊，7螺栓，71環(huán)形凹槽，8圓柱形彈簧，9間隙。

【具體實(shí)施方式】
[0019]本實(shí)用新型所述的一種基于彈簧減振結(jié)構(gòu)的耐高溫層合板，包括上層的保護(hù)層
(I)、中間的隔熱層(2)、下層的結(jié)構(gòu)層(3)，其特征在于:還包括一個(gè)彈簧減振結(jié)構(gòu)(4);所述的彈簧減振結(jié)構(gòu)(4)設(shè)置在所述的保護(hù)層(I)下面，并被嵌套在所述的隔熱層(2)和結(jié)構(gòu)層(3)之間；所述的彈簧減振結(jié)構(gòu)(4)包括一個(gè)圓柱形彈簧(8)和一個(gè)套在所述的圓柱形彈簧(8)外的鋼絲網(wǎng)墊(6);—個(gè)沉頭螺釘(11)由上向下穿過所述的保護(hù)層(I)后伸入所述的圓柱形彈簧(8)內(nèi)；一個(gè)螺栓(7)由下向上穿入所述的圓柱形彈簧(8)內(nèi)。
[0020]所述的彈簧減振結(jié)構(gòu)(4)的沉頭螺釘(11)和圓柱形彈簧(8)之間設(shè)置有一個(gè)螺母(5):所述的螺母(5)的外表面與所述的圓柱形彈簧(8)的上段進(jìn)行螺紋配合，其下端面與所述的螺栓(7)的上端面相接觸。
[0021]所述的螺栓(7)具有一個(gè)環(huán)形凹槽(71);所述的圓柱形彈簧(8)的下段沿螺栓
(7)外螺紋旋進(jìn)所述的環(huán)形凹槽(71)底部。
[0022]所述的彈簧減振結(jié)構(gòu)⑷的鋼絲網(wǎng)墊(6)與所述的隔熱層(2)、結(jié)構(gòu)層(3)之間設(shè)有間隙(9)。
[0023]所述的層合板包括至少四個(gè)所述的彈簧減振結(jié)構(gòu)(4)，分別設(shè)置于層合板的四個(gè)邊角處。在實(shí)際使用中，層合板尺寸不受限制，建議的單板尺寸為300mmX300mm。另外，可依據(jù)層板所受載荷大小來(lái)確定所采用的彈簧減振結(jié)構(gòu)(4)的數(shù)量與密度。
[0024]本實(shí)用新型所述的一種基于彈簧減振結(jié)構(gòu)的耐高溫層合板的工作原理為:當(dāng)保護(hù)層(I)承受熱應(yīng)力或其它板面內(nèi)橫向載荷時(shí)，由于圓柱形彈簧(8)可提供較大的橫向柔性，因此可以較小的應(yīng)力代價(jià)實(shí)現(xiàn)較大的保護(hù)層(I)與結(jié)構(gòu)層(3)的變形差，有效控制上下層面溫度差引起的熱應(yīng)力；當(dāng)層合板上層的保護(hù)層(I)承受垂直板面拉壓載荷時(shí)，圓柱形彈簧(8)與鋼絲網(wǎng)墊(6)兩者或一個(gè)起作用，從而有效傳遞靜力；另外，鋼絲網(wǎng)墊具有較好的減振、隔振作用，其中特別是鋼絲網(wǎng)墊發(fā)生變形會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)墊內(nèi)的金屬細(xì)絲之間相互摩擦，從而起到明顯的阻尼減振作用。
[0025]本實(shí)用新型的制造與裝配過程如下:
[0026]鋼絲網(wǎng)墊采用高阻尼的金屬絲制成。本例采用N1-Cr-Ti不銹鋼金屬絲編織成特定目數(shù)的金屬絲網(wǎng)，建議金屬絲直徑范圍為Φ0.05mm至Φ2πιπι，目數(shù)不大于100 ;將金屬網(wǎng)折疊成帶，排列鋪放，得到鋼絲網(wǎng)墊坯料；將壞料放入相應(yīng)的模具中，在1KN — 40KN壓力下低速成型制成鋼絲網(wǎng)墊。
[0027]在結(jié)構(gòu)層(3)圓孔內(nèi)，放入螺栓(7)的螺柱部分，并保證螺栓(7)與結(jié)構(gòu)層(3)相接觸。
[0028]將圓柱形彈簧(8)沿螺栓(7)螺柱的外螺紋旋進(jìn)至螺栓(7)的環(huán)形凹槽(71)底部，再將螺母(5)旋進(jìn)圓柱形彈簧(8)內(nèi)，并保證彈簧(8)與螺母(5)外螺紋契合，且彈簧
(8)頂端與螺母(5)頂端處于同一平面。
[0029]將鋼絲網(wǎng)墊(6)套裝在圓柱形彈簧⑶夕卜，其下端落入螺栓(7)的環(huán)形凹槽(71)底部。
[0030]然后，先將隔熱層⑵套裝在鋼絲網(wǎng)墊(6)夕卜，再蓋上保護(hù)層(11)。
[0031]將沉頭螺釘(11)擰進(jìn)螺母(5)內(nèi)，并保證沉頭螺釘(11)上表面與保護(hù)層(11)處于同一平面。至此，本實(shí)用新型所述的層合板裝配完成。
【權(quán)利要求】
1.一種基于彈簧減振結(jié)構(gòu)的耐高溫層合板，包括上層的保護(hù)層中間的隔熱層(2^下層的結(jié)構(gòu)層(3),其特征在于:還包括一個(gè)彈簧減振結(jié)構(gòu)(4)；所述的彈簧減振結(jié)構(gòu)(4)設(shè)置在所述的保護(hù)層(1)下面，并被嵌套在所述的隔熱層(2)和結(jié)構(gòu)層(3)之間；所述的彈簧減振結(jié)構(gòu)(4)包括一個(gè)圓柱形彈簧(8)和一個(gè)套在所述的圓柱形彈簧(8)外的鋼絲網(wǎng)墊(6)；—個(gè)沉頭螺釘(11)由上向下穿過所述的保護(hù)層(1)后伸入所述的圓柱形彈簧(8)內(nèi)；一個(gè)螺栓⑵由下向上穿入所述的圓柱形彈簧⑶內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于彈簧減振結(jié)構(gòu)的耐高溫層合板，其特征在于:所述的彈簧減振結(jié)構(gòu)(4)的沉頭螺釘(11)和圓柱形彈簧(8)之間設(shè)置有一個(gè)螺母(5):所述的螺母(5)的外表面與所述的圓柱形彈簧(8)的上段進(jìn)行螺紋配合，其下端面與所述的螺栓(7)的上端面相接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于彈簧減振結(jié)構(gòu)的耐高溫層合板，其特征在于:所述的螺栓(7)具有一個(gè)環(huán)形凹槽(71)；所述的圓柱形彈簧(8)的下段沿螺栓(7)外螺紋旋進(jìn)所述的環(huán)形凹槽(71)底部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于彈簧減振結(jié)構(gòu)的耐高溫層合板，其特征在于:所述的彈簧減振結(jié)構(gòu)(4)的鋼絲網(wǎng)墊(6)與所述的隔熱層(2^結(jié)構(gòu)層(3)之間設(shè)有間隙(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于彈簧減振結(jié)構(gòu)的耐高溫層合板，其特征是:所述的層合板包括至少四個(gè)所述的彈簧減振結(jié)構(gòu)(4)，分別設(shè)置于層合板的四個(gè)邊角處。
【文檔編號(hào)】F16S1/00GK204227016SQ201420502272
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】王軻, 周瑩 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)