新型便攜式船體的研制

新型便攜式船體的研制

作者:師大云端圖書館 時間:2016-07-17 分類:碩士論文 喜歡:1464
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【摘要】現代沖鋒舟主要分為兩類——橡皮舟和玻璃鋼舟。橡皮舟雖然質輕、便于運輸,但其承載能力較小且不夠牢固,若是在使用時,遇到水中尖銳物體,則橡膠織物極易被劃破,船體漏氣從而導致船體下沉;玻璃鋼舟雖然可以克服以上這些缺點,但是它不能拆解,具有體積較大,質量重,欠缺機動靈活的功能,不易攜帶和存儲等缺點,且在裝運時容易碰撞損壞。另外,目前的軍用登陸艇的防彈性能仍不夠理想,在戰爭中易被子彈擊穿而發生船體下沉。因此,研制一種承載量適中,約為10~12人,可空投,更牢固且易攜帶的沖鋒舟或占地空間小、質輕、能單兵攜帶,可隨攜隨走、防彈性能更佳的登陸艇是至關重要的。本課題將超高分子量聚乙烯纖維與泡沫塑料相結合,研制出一種新型便攜式船體。該船體可折疊、易攜帶、可隨用隨充。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維由于其耐化學腐蝕性、耐磨性、耐候性、耐沖擊性能好,比能量吸收大,在軍事上的應用較多。因此在本課題中作為船體的主體材料,但由于其與膠黏劑等的粘結性能不佳,因此在使用前需要對其進行表面改性。同時,在船體超高分子量聚乙烯織物的內外兩側需涂上一層膠黏劑來提高船只總體的耐磨性能及防水性能。另外,閉孔軟質泡沫塑料由于具有密度低、不吸水、比強度高、吸收沖擊載荷性好等特點,因此在本課題中被作為船體內部的填充物使用,這樣即使船只表面的UHMWPE纖維織物在使用中被磨破或被子彈打穿,船體內部的泡沫塑料仍能保持船體的穩定性,并不會因此發生船體下沉的現象。本文分別采用化學處理法與空氣等離子體處理法對UHMWPE進行表面改性,其中,化學處理法又分為硫酸溶液處理和過氧化氫溶液處理法。通過對UHMWPE纖維處理工藝的研究,發現空氣等離子體處理的最佳處理參數為壓強15Pa、時間5分鐘、電壓15V,此時纖維與膠黏劑的粘結性能提高48.75%,而力學性能損失為9.7%;硫酸處理法的最佳處理參數為硫酸:水=4:1(質量比),處理時間為浸泡3秒,此時纖維與膠黏劑的粘結性能提高約12.7%,而力學性能損失為7.4%;過氧化氫處理法的最佳處理參數為過氧化氫:水=4:1(質量比),處理時間為20秒,此時,纖維與膠黏劑的粘結性能提高約29.9%,而力學性能損失為12.9%。因此,這三種改性方法中,空氣等離子體處理法的處理效果最佳。同時,本文研究了不同固含量的水性丙烯酸膠黏劑的基本性能,實驗結果表明:固含量為42%的水性丙烯酸膠黏劑的總體性能最佳。另外,通過纖維束拔出測試及1800剝離強度測試,系統地研究了固化溫度、固化時間和固化壓力對膠黏劑與織物復合材料粘結性能的影響,得出最佳工藝參數:當固化工藝設置為190℃、5分鐘時,可滿足工業化連續生產。此時,纖維束拔出測試的試驗力為83.35N,而水性丙烯酸膠黏劑與超高分子量聚乙烯纖維織物復合材料間的1800剝離強度為0.67N/mm。在固化溫度為150℃,固化時間為5分鐘的固化條件下,在織物上增加4.9kPa的壓強后,織物與膠黏劑的剝離強度與固化溫度為170℃,固化時間為5分鐘時織物與膠黏劑的剝離強度接近。因此,若想降低固化溫度或減少固化時間,可在固化時增加一定的壓力來提高復合材料間的粘結性能。另外,本文在設計船體細節構造的基礎上,研究了船體的承載性能、防水性能、耐磨性能及抗沖擊性能。經測試后發現,與純UHMWPE織物制成的船體相比,采用表面涂覆膠黏劑后的UHMWPE復合織物制成的船體的防水性能、耐磨性能及抗沖擊性能更佳。同時,采用此法制成的船體的承載性能,完全可滿足人們的使用,也可攜帶一定質量的物品。
【作者】林曉霞;
【導師】王依民;
【作者基本信息】東華大學,材料工程(專業學位),2014,碩士
【關鍵詞】新型便攜式船體;UHMWPE纖維;表面改性;水性丙烯酸膠黏劑;泡沫塑料;

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