具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下各实施例和对比例中，海洋探测器保护壳体的筒体的直径均为1250mm，高度为700mm。以下各实施例中，环氧树脂E51购自南通星晨合成材料有限公司；固化剂为四乙烯五胺，购自北京益利精细化学品有限公司；牌号为S-2的高强度玻璃纤维购自南京玻璃纤维研究院；乙烯基树脂购自上海华昌化工聚合物有限公司；高强度碳纤维购自中复神鹰碳纤维有限公司；低密度泡沫材料为聚氨酯泡沫，购自巴斯夫(中国)有限公司；橡胶球购自杜邦(中国)有限公司。

实施例一

本实施例所述的用于海洋探测器的复合材料筒体，如图1-2所示，包括结构层1和设置于结构层1的外表面的功能层2。结构层1包括由内向外依次层叠设置的多个缠绕角度不同的缠绕铺层11，缠绕铺层11由浸渍有树脂胶液的纤维材料螺旋缠绕而成，缠绕铺层之间还设置有填充材料12。具体地，树脂胶液为环氧树脂E51与固化剂按照100:20份的重量比配制；纤维材料为高强度玻璃纤维，牌号为S-2；功能层2为聚脲涂层，聚脲涂层的厚度为1mm；填充材料12为低密度泡沫材料。

具体地，本实施例的用于海洋探测器的复合材料筒体中，各缠绕铺层的缠绕角度、缠绕铺层厚度、每个缠绕铺层中纤维厚度、缠绕层数及缠绕时施加的预应力如下表1(缠绕铺层按由内向外的顺序计算)：

表1

本实施例所述的用于海洋探测器的复合材料筒体的制备方法，具体如下：

S1.制作模具，使用钢质(如45号钢或30CrMnSi)或铝质材料(如6061或7075)，根据待成型的筒体的结构尺寸制作模具，模具作为复合材料筒体成型的支撑，模具的结构尺寸与复合材料筒体的内腔的尺寸一致，然后使用硅脂、润滑剂等脱模材料对模具进行表面处理；

S2.按照选定缠绕角度、选定缠绕层数，依次将浸渍树脂胶液的纤维材料缠绕到模具表面，形成多个缠绕铺层；

S3.按照选定的填充材料设置位置，在缠绕形成填充材料的下一层缠绕铺层之前，在填充材料的上一层缠绕铺层上铺设填充材料，形成填充层，然后在填充层上缠绕形成下一缠绕铺层；

S4.重复步骤S2、S3，至达到选定的缠绕铺层层数，得到复合材料筒体结构层材料；

S5.将复合材料筒体结构层材料置于高温固化炉中，由室温升温至70℃，固2h；然后升温至130℃，固化4h；最后升温至180℃固化6h，升温速率为0.5-2℃/min，固化完成后采用脱模机对模具施加顶出力和拉伸牵引力，将模具从复合材料内部脱出，得到复合材料筒体结构层；

S6.采用数控车床、铣床等设备对复合材料筒体结构层进行外形面、前后端面和连接配合面进行加工；

S7.在复合材料筒体结构层表面喷涂聚氨酯或聚脲，形成功能层，得到复合材料筒体。

实施例二

本实施例所述的用于海洋探测器的复合材料壳体，包括实施例一中的复合材料筒体，还包括与复合材料筒体的两端连接的上端盖3和下端盖4，上端盖3、下端盖4通过连接螺栓与复合材料筒体连接，上端盖3、下端盖4与复合材料筒体的连接处设有密封圈，上端盖与下端盖均采用玻璃纤维复合材料制成，其中增强材料为玻璃纤维，牌号为s-2，基体材料为环氧树脂。如图2所示，将海洋探测器的天线、天线塔等检测和信号装备安装于该用于海洋探测器的复合材料壳体上，海洋探测器在布放和工作时，复合材料壳体可发挥保护作用，遇到冲击载荷时，复合材料筒体能够逐层破坏，失效方式由整体破坏变为渐进失效，吸收冲击能量，壳体上安装的检测装置和信号装置免受破坏。

实施例三

本实施例所述的用于海洋探测器的复合材料筒体，其基本结构、材料、制备方法与实施例一中相同，不同之处是，本实施例的用于海洋探测器的复合材料筒体中，各缠绕铺层的缠绕角度、缠绕铺层厚度、每个缠绕铺层中纤维厚度、缠绕层数及缠绕时施加的预应力如下表2(缠绕铺层按由内向外的顺序计算)：

表2

实施例四

本实施例所述的用于海洋探测器的复合材料筒体，其基本结构、材料、制备方法与实施例一中相同，不同之处是，本实施例的用于海洋探测器的复合材料筒体中，各缠绕铺层的缠绕角度、缠绕铺层厚度、每个缠绕铺层中纤维厚度、缠绕层数及缠绕时施加的预应力如下表3(缠绕铺层按由内向外的顺序计算)：

表3

实施例五

本实施例所述的用于海洋探测器的复合材料筒体，其基本结构、材料、制备方法与实施例一中相同，不同之处是，本实施例的用于海洋探测器的复合材料筒体中，各缠绕铺层的缠绕角度、缠绕铺层厚度、每个缠绕铺层中纤维厚度、缠绕层数及缠绕时施加的预应力如下表4(缠绕铺层按由内向外的顺序计算)：

表4

实施例六

本实施例所述的用于海洋探测器的复合材料筒体，其基本结构、材料、制备方法与实施例一中相同，不同之处是，本实施例的用于海洋探测器的复合材料筒体中，各缠绕铺层的缠绕角度、缠绕铺层厚度、每个缠绕铺层中纤维厚度、缠绕层数及缠绕时施加的预应力如下表5(缠绕铺层按由内向外的顺序计算)：

表5

实施例七

本实施例所述的用于海洋探测器的复合材料筒体，结构与实施例一中相同，不同之处是，缠绕铺层的树脂胶液为乙烯基树脂与固化剂按照100:20份的重量比配制；纤维材料为高强度碳纤维；功能层为聚脲涂层，聚脲涂层的厚度为0.5mm；填充材料为橡胶球。

实施例八

本实施例所述的用于海洋探测器的复合材料筒体，结构与实施例一中相同，不同之处是，缠绕铺层的树脂胶液为乙烯基树脂与固化剂按照100:40份的重量比配制；纤维材料为高强度碳纤维；功能层为聚氨酯涂层，聚氨酯涂层的厚度为3mm；填充材料为橡胶球。

实施例九

本实施例所述的用于海洋探测器的复合材料筒体，结构、材料、制备方法与实施例一中相同，不同之处是，对复合材料筒体结构的固化采用恒温固化，固化温度为120℃，固化时间为12h。

对比例一

本对比例的海洋探测器保护壳体的筒体为壁厚为20mm的铝合金材质的筒体。

对比例二

本对比例的海洋探测器保护壳体的筒体为壁厚为12mm的不锈钢材质的筒体。

对比例三

本对比例的海洋探测器保护壳体的筒体为壁厚为8mm的高强钢材质的筒体。

对比例四

本对比例的复合材料筒体，所使用的材料、制备方法与实施例一中相同，不同之处是本实施例中筒体的结构层的制备方法，是由单层厚度为0.2mm的浸渍树脂胶液的纤维材料以85°的缠绕角度，绕模具缠绕56层，制备得到的复合材料层总厚度为11.2mm的复合材料筒体。

复合材料筒体结构、性能测试

对实施例和对比例中的复合材料筒体的重量、耐腐蚀性能、冲击强度和失效方式进行测定，测定结果如下表6。耐腐蚀性能试验方法为：采用人工海水浸泡72h后观察表面腐蚀情况；冲击性能试验方法为：采用重锤敲击法进行试验，测量材料破坏时的冲击强度。

由测试结果可以看出，本发明的用于海洋探测器的复合材料筒体，相比于现有技术中的金属材料筒体，在保证一定的冲击强度的前提下，质量大大降低，且耐腐蚀性能大大提高；而相比于对比例四的由复合材料纤维以同一螺旋缠绕角度一体缠绕成型的筒体，本申请的复合材料筒体，冲击强度显著增强，且失效方式也由整体破坏转变为逐层失效，在冲击强度测试时仅表层或几层纤维断裂，表明本申请的复合材料筒体具有更高的冲击强度，且吸能效果大大提高，可在受到冲击时对筒体中和筒体上的仪器起到缓冲的保护作用；相比于实施例一、三、四，实施例五、六的冲击强度略差，因此，复合材料筒体每个缠绕铺层的厚度优选为0.4-4.3mm，缠绕铺层优选8-10层。

表6

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。