一种基于莫比乌斯环的扭结结构环带链及其制备方法

技术领域

本发明涉及牵拉结构材料技术领域，具体涉及一种基于莫比乌斯环的轻质高强扭结结构环带链及其制备方法。

背景技术

在海洋平台中用于系泊的材料主要为金属铁链和高性能纤维绳索两种。在海上防护、救援领域，金属铁链应用最为广泛，系泊铁链的前身是普通船用锚链，一般称为1级、2级和3级锚链，后来因为海洋工业的需要而衍生出特制的系泊链，如早期使用的ORQ(oil rigquality)、K4等，并逐渐演化为R系列的海洋系泊专用产品。系泊铁链因为其特殊的结构形式以及优异的承载能力、抗磨损能力、易安装性而广泛适用于各种平台和浮筒的系泊系统中。但因其质地笨重、不耐腐蚀且安全性差等缺点部分被高性能纤维绳索取代。

为了克服悬链式系泊系统的局限性，早在20世纪60年代，就有学者提出了采用高性能纤维缆绳作为主体系缆的绷紧式系泊系统。绷紧式系泊依靠高性能纤维系缆自身张力提供平台的回复力，它具有更小的系泊半径、更轻的自重、更突出的强度重量比耐腐蚀性等优点。但是在海洋工程上应用高性能纤维绳索需在固定平台上卷绕多层，固定过程繁琐，老化断裂后修复困难，且不具备铁链链段间柔性易折叠的优点，故不能完全替代铁链。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于莫比乌斯环的扭结结构环带链的制备方法，以工业吊装带和高性能纤维纱线为原料，通过层叠加厚、X+W形缝合加固后获得综合性能优异的轻质高强扭结结构环带链。不仅继承铁链链段间柔性的特点，而且克服了铁链质地笨重、不耐腐蚀、安全性差的缺陷，并且易于勾挂固定、破损后方便修复。

为达成上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于莫比乌斯环的扭结结构环带链的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、将吊装带按照设计尺寸裁剪至一定长度，按照设计层数重叠卷绕，卷绕时将吊装带扭转180度层叠呈莫比乌斯环状，并在接口处进行缝合，得到扭结结构环带链单元雏形；

步骤2、将步骤1得到的扭结结构环带链单元雏形作为起始链结，按步骤1所述方法进行接下来的链结制备，接下来的链结在卷绕过程中穿过上一链结卷绕，以使链结之间串连起来，最后得到设计长度的扭结结构环带链。

优选地，所述步骤1中吊装带的厚度为0.5-5mm/层，宽度为2-50cm，层数为2-30层。

优选地，所述步骤1中吊装带的长度与宽度的比例为10:1。

优选地，所述步骤1中接口处采用搭接法进行缝合，缝合走线形状为X形。

优选地，所述步骤1中扭结结构环带链在接口处的对面位置进行缝合。

优选地，扭结结构环带链在接口处的对面位置缝合的走线形状为W形。

优选地，所述吊装带的材料为高性能纤维。

优选地，所述高性能纤维带为高强高模聚乙烯带、芳纶带、聚芳酯带与锦纶带中的一种或几种的组合。

本发明的另一目的是提供一种上述制备方法制得的扭结结构环带链。

本发明通过改变环带链的高性能纤维材料，可获得不同性能的环链，设计不同高性能纤维环带链的厚度和宽度，可获得不同规格的环链，采用纵向双线缝制的方法进行双线链式线迹的缝制，将环带两端扭转180°后，采用恰当牢固的缝合口进行固定，保证环带层间不发生偏移的完整性。

本发明与现有技术相对比，其有益效果在于：

1.本发明获得的扭结结构环带链，不仅具有环链的孔眼结构，而且由于其单面结构克服了普通环内外层周长的差异，在拉伸断裂时内层应力集中的缺陷，使用寿命提高。

2.本发明获得的环带链解决了铁链笨重、不耐腐蚀的问题，同时克服高性能纤维绳粗壮不易打结固定的缺陷，以满足不同应用下快速固定物体的需求。

3.本发明提供了不同参数规格的环链，并提供了确定缝合的方式和材料参数，有很强的实用性，满足不同应用条件下的实际生产需要。

4.本发明获得的扭结结构环带链，在海洋系泊，安全救援，矿用链等绳链领域，以及航母特种用绳链等领域有广阔的应用前景。

5.本发明提供的制备方法、原理和生产过程简单易实现，适用于规模化、产业化生产。

附图说明

图1是本发明的环带链结构示意图。

图2是本发明的环带链俯视示意图。

图3是本发明的环带缝合方式示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

本实施例提供了一种基于莫比乌斯环的扭结结构环带链的制备方法，具体制备步骤如下：

步骤1：扭结结构环带的制备：

将厚度为1.2mm，宽度为3cm的丙纶带，以5层带厚依照莫比乌斯环状进行180度扭转，层叠制备扭结环带，缝线采用芳纶1313，缝合方式以双线链式缝制，缝合处为6层带厚。环带缝合处采用X型缝制，为保证环带层间良好的贴合性，在缝合接口的对面处采用W型缝合加固，制得扭结结构环带链单元雏形；

步骤2：环带链的制备

将步骤1得到的扭结结构环带链单元雏形作为起始链结，按步骤1所述方法进行接下来的链结制备，接下来的链结在卷绕过程中穿过上一链结卷绕，即将环带在层叠时需依次进行嵌套缝制，以使链结之间串连起来，最后得到设计长度的扭结结构环带链。环带的缝合方式图如图2-3所示，环带链结构图如图1所示。

步骤3：环带链的测试及强力

将被测扭结环带两端用两个半环带勾持，并使钳口夹持两个半环带。根据GB/TI447 2005[16]《玻璃纤维增强塑料拉伸性能试验方法》，在钳口夹持的两个半环带两端分别用环氧树脂固化并粘贴一定规格的铝制加强片。并且加强片的一面切割成斜面，以避免应力集中造成环带握持钳口处发生断裂。采用万能强力试验机进行测试，扭结结构环带的断裂强力可达23KN。

实施例2

本实施例提供了一种基于莫比乌斯环的扭结结构环带链的制备方法，具体制备步骤如下：

步骤1：扭结结构环带的制备：

将厚度为1.2mm，宽度为5cm的高强高模聚乙烯带，以6层带厚依照扭结结构，层叠制备扭结环带，缝线采用芳纶1311，缝合方式以双线链式缝制，缝合处为7层带厚，将厚度为1.5mm，宽度为7cm的聚芳酯带，以7层带厚依照扭结结构，层叠制备2个扭结环带，缝线采用高强高模聚乙烯缝线。环带缝合处采用x型缝制，为保证环带层间良好的贴合性，在缝合接口的对面处采用W型缝合加固；

步骤2：环带链的制备

将步骤1所制得的高强高模聚乙烯扭结环带与2个聚芳酯扭结环带，分别作为环带链的中部与头尾两端，嵌套进下一个层叠好的扭结环带中，将层叠好的环带依次进行嵌套缝制。聚芳酯扭结环带作为加强结构嵌套在环带两端部分，便于加强勾挂。

步骤3：环带链的测试及强力

将被测扭结环带两端用两个半环带勾持，并使钳口夹持两个半环带。根据GB/TI447 2005[16]《玻璃纤维增强塑料拉伸性能试验方法》，在钳口夹持的两个半环带两端分别用环氧树脂固化并粘贴一定规格的铝制加强片。并且加强片的一面切割成斜面，以避免应力集中造成环带握持钳口处发生断裂。采用万能强力试验机进行测试，扭结结构环带的断裂强力可达18KN。

本发明在测试时将被测扭结环带两端用两个半环带勾持，并使钳口夹持两个半环带。在钳口夹持的两个半环带两端分别用环氧树脂固化并粘贴一定规格的铝制加强片，并且加强片的一面切割成斜面。以定伸长率对环链进行拉伸，通过断裂强力表征环链在不同规格参数和材料下，力学性能的差异。上述实施例经过测试，能够满足不同应用条件下的实际生产需要。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。