一种船用气囊式堵漏器葫芦状外胆的制作方法

技术领域

本发明属于技术领域，尤其涉及一种船用气囊式堵漏器葫芦状外胆的制作方法。

背景技术

船体破口堵漏目前比较先进的方式是采用气囊式堵漏器实施封堵，气囊式堵漏器材由于柔性结构能较好地与不同形状的破口较好贴合。船体破口采用气囊式堵漏器材封堵作业后，若不对堵漏器材进行固定约束，波浪冲击、船体摇晃易造成气囊式堵漏器材与船体破口封堵不严甚至脱离接触，导致大量海水灌入船体，海水在船体内部任意流动以及船内海水不断增加，将导致船体倾斜、船舶浮力减少,甚至倾覆或沉没。目前国内外比较常见的有锥形、圆柱形、椭球形等气囊式堵漏器材，这些气囊式堵漏器材在面对上述问题时容易出现外拽、接触不严的问题。因此，设计制作一种可有效与破口贴合且防止外拽的气囊式堵漏器可有效解决上述问题。如授权公告号为CN 104369847 B的专利文献公开了一种船用气囊式快速堵漏器,包括复合气囊、进气控制阀、气囊固定套管、操作手柄、微型高压储气钢瓶和导气支撑杆，所述复合气囊由内层密封囊体和外层高强度囊体构成薄壁双层复合结构。

葫芦形气囊式堵漏器是一种按一定型线设计的新型堵漏器材，该气囊型线是由囊体外胆束缚而成，堵漏器材封堵成型后，会形成类似于葫芦状的大头和小头，大头在破口外侧，小头在破口内侧，封堵作业后破口卡在葫芦收腰处，能够保证在波浪冲击下由于小头凸起防止堵漏器外拽，由于葫芦形堵漏器在收腰处呈现弧线形，在堵漏器外拽时也能保证破口与囊体紧密贴合。

葫芦形气囊式堵漏器材外胆对型线要求较高，型线设计较为复杂，型线设计不合理易导致器材走形、达不到预期封堵效果。目前可采用一体化编织方法制作葫芦型外胆，但该方法需根据实际气囊形状要求设计特定的模具，配备特定的编织装备，成本高、工艺复杂、难折叠，不易折叠的外胆还会影响堵漏作业和器材存储。因此，发明一种工艺简单、制作成本低、易于折叠存储又能保证形状精度的葫芦状外胆的设计制作方法对于封堵作业具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种船用气囊式堵漏器葫芦状外胆的制作方法，设计特定型线外胆的三维模型，确定特定形状的气囊模型的分割数量，将表面分割、展开、投影，确定单片分割体的型线，考虑单片分割体缝合边距进行裁剪，结合特定缝合手法，实现葫芦状外胆简单快速、低成本制作，且可保证结构可靠。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种船用气囊式堵漏器葫芦状外胆的制作方法，其特征是：通过对外胆沿轴线方向进行n

步骤一、确定葫芦状外胆型线

1)按照堵漏破口尺寸范围需求，确定葫芦状外胆整体长度L

2)确定葫芦状外胆各处精确型线，沿葫芦状外胆轴线方向将葫芦状外胆剖分成n

步骤二、确定外胆分割的份数和形状

将外胆分割成n

步骤三、确定分割后每份的弧长并将其展开在二维平面上

1)采取微分方法整体取点：根据第一步沿轴线方向顶端至底部收口处被分割成i个截面，每个截面半径为R

2)根据每个截面的半径R

3)计算弧长的长度，进行取直，平铺在二维平面上，把弧线端点相连并形成封闭，即可获得完整的缝合子单元；

步骤四、确定分割后外胆图样

1)将所述缝合子单元的CAD图纸在A0图纸上打印，沿缝合子单元外围轮廓线裁剪，获得图样A；

2)设计缝合子单元缝合余量：在CAD软件平台上沿缝合子单元外轮廓绘制半径为缝合边距的圆，每一个圆与缝合子单元外轮廓相切，连接每个小圆的圆心即可获得图形B的外轮廓线；将图形B的CAD图纸在A0图纸上打印，沿图形B外轮廓裁剪，获得图样B；

步骤五、裁剪缝合子单元

在防割材料上用画粉绘制一条轴线，将打印好的图样B铺在防割材料上，确保图样B的轴线与已绘制的轴线重合，沿着图样B的外轮廓绘制轮廓线，即可在防割材料形成含有缝合边距的样件；再将打印的图样A的轴线与已绘制的轴线重合且确保图样A与沿着图样B绘制好的轮廓线底端收口处端面重合，沿着图样A外轮廓绘制轮廓线，即可在防割材料上确定缝合边距以及缝合位置，沿着绘制好的最外围轮廓线裁剪，即可获得缝合子单元；

步骤六、缝合子单元并成型:将各个缝合子单元沿着缝合位置对齐并缝制成型。

进一步地，步骤二所述外胆分割按1：1比例绘制的型线三维模型，设计原则为既要保证型线要求又要保证收腰处圆周度，葫芦状外胆分割既不能太多也不能太少。

进一步地，步骤三所述分割后每份的弧长，在弧度变化大的区域、封堵作业要求较高的收腰处等分份数较其他位置密些。

进一步地，步骤四所述设计缝合子单元缝合余量时，利用设计凸轮轮廓的反转法，滚子在凸轮轮廓上做纯滚动形成包络圆，滚子运动时的半径即为缝合余量，也可以通过改变滚子的半径来调节缝合余量大小。

进一步地，步骤五所述防割材料主要由高强聚乙烯和陶瓷基碳纤维增强材料制作而成的织物，该防割材料经过中国认可国际互认的实验测试验证：耐磨性2级、耐切性4级、抗撕裂强度4级、抗穿刺强度3级。

进一步地，步骤六所述缝合子单元的缝制采用正反缝与包缝的混合使用方法，确保咬合缝隙均匀、宽窄一致，止口整齐，无毛头出现。

有益效果：本发明具有以下特点：1)外胆形状设计方法通用性强。为使气囊与破口保持紧密接触，确保封堵作业效果，可通过精细设计气囊式堵漏器外胆型线，且可改变型线参数设计不同形状的外胆，不局限于葫芦状，可推广至其他形状的气囊外胆设计；2)该方法简单、精确，外胆制作方便。通过在软件设计平台上分别确定含有缝合边距和无缝合边距两种图样，分别打印、描绘轮廓，确定并裁剪缝合子单元，按照一定的缝合方法即可缝制气囊式堵漏器；3)采用分瓣拼接的加工方法，简化了制造加工工艺，减少了加工难度与制作成本，但可保证制作加工精度。

附图说明

图1是葫芦状气囊外胆型线参数图

图2是葫芦状气囊外胆三维模型形成分割示意图；

图3是葫芦状气囊外胆分割示意图；

图4是葫芦状气囊外胆分割子单元示意图；

图5是葫芦状气囊外胆分割子单元展开在二维平面示意图；

图6是葫芦状气囊外胆分割子单元含边距图样产生示意图；

图7是葫芦状气囊外胆分割子单元含边距图样示意图；

图8是葫芦状气囊外胆分割子单元缝合示意图；

图9是正反缝方法示意图；

图10是包缝方法示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

在本发明的各实施例中，为了便于描述而非限制本发明，本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"下方"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

详见附图，本实施例提供了一种船用气囊式堵漏器葫芦型外胆设计制作方法，通过对外胆沿轴线方向进行n

一、确定葫芦状外胆型线

1)根据堵漏破口尺寸范围需求，确定葫芦状外胆整体长度L

2)确定葫芦状外胆各处精确型线。沿葫芦状外胆轴线方向将葫芦状外胆剖分成n

二、确定外胆分割的份数和形状

考虑分割份数多后会导致缝合边线多，外胆强度不够；缝合份数较少，形状无法保障，束形效果不佳。根据特定应用场景需求，可将外胆分割成n

三、确定分割后每份的弧长并将其展开在二维平面上

1)采取微分的思想整体取点。根据第一步沿轴线方向顶端至底部收口处被分割成i个截面，每个截面半径为R

2)根据每个截面的半径R

3)计算出弧长的长度，进行取直，平铺在二维平面上，把弧线端点相连并形成封闭，即可获得完整的缝合子单元。

四、确定分割后外胆图样

1)考虑缝合时缝制材料是二维平面，通过上述确定好的缝合子单元的CAD图纸在A0图纸上打印，沿子单元外围轮廓线裁剪即可获得图样A。

2)考虑到缝合子单元缝合时需留有余量，在CAD软件设计平台上进行图样B的设计，其思路是在软件平台中沿缝合子单元外轮廓绘制半径为缝合边距的圆，每一个圆与缝合子单元外轮廓相切，连接每个小圆的圆心即可获得图形B的外轮廓线。通过上述确定好的图形B的CAD图纸在A0图纸上打印，沿图形B外轮廓裁剪即可获得图样B。

五、裁剪子单元

在防割材料上用画粉绘制一条轴线，将打印好的图样B铺在防割材料上，确保图样B的轴线与已绘制的轴线重合，沿着图样B的外轮廓绘制轮廓线即可在防割材料形成含有缝合边距的样件。将图样B移除，将打印好的图样A的轴线与已绘制的轴线重合且确保图样A与沿着图样B绘制好的轮廓线底端收口处端面重合，沿着图样A外轮廓绘制轮廓线，即可在防割材料上确定缝合边距以及缝合位置。沿着绘制好的最外围轮廓线裁剪，即可获得缝合子单元。本实施例防割材料主要由高强聚乙烯和陶瓷基碳纤维增强材料制作而成的织物，该防割材料经过中国认可国际互认的实验测试验证：耐磨性2级、耐切性4级、抗撕裂强度4级、抗穿刺强度3级。

六、缝合子单元并成型

将各个缝合子单元沿着确定的缝合位置对齐并缝制，为确保咬合缝隙均匀、宽窄一致，止口整齐，无毛头出现，混合使用正反缝与包缝方法，两种缝制方法结合使用能保证外胆形状美观，结实耐用，使用寿命周期长且可靠性强。

本发明主要解决了四个技术问题：一是实现了不同形状的气囊式堵漏器外胆设计制作；二是设计了快速获得外胆缝合子单元方法；三是采用基圆相切法精确获得缝合边距；四是实现了气囊式堵漏器材外胆低成本、高精度、高可靠性设计制作。

本发明的工作原理是：

1.实现了不同型线的气囊式堵漏器外胆设计。可根据堵漏破口尺寸R尺寸大小进行设计，可调整外胆整体长度L

实现不同型线的气囊式堵漏器外胆设计，不局限于葫芦状(如当R3＜R2＜R1时可通过调节R3-R2、R3-R1、R1位置至气囊底部、R2至收口处型线设计成葫芦状气囊；当满足

2.设计了外胆缝合子单元快速分割方法。通过在软件平台中将外胆三维模型沿轴线方向分割成多个平面，采取微分方法整体取点，确定每个平面间的间距Δy，根据微分公式Δy＝f(x+Δx)-f(x)＝f'(x)·Δx+o(Δx)可知，此时可以用直线近似替代葫芦形的外形曲线，即实现函数线性化。确定整体弧长时，将局部微小点连接起来，以直线近似替代曲线，构成弧长。据此，沿轴线方向顶端至底部收口处被分割成i个截面，每个截面半径为R

3.基圆相切法精确获得缝合边距。为保证缝合边距均匀，通过在无缝合边距的图样外轮廓上沿着轮廓线方向绘制与其外轮廓线相切的一系列基圆，确保各个基圆与外轮廓线相切，连接各个基圆的圆心形成封闭轮廓线即可形成含缝合边距的图样。

4.采用三维设计、分瓣拼接、混合缝制一体化设计制作方法。基于三维软件设计平台确保了设计型线精度，采用分瓣拼接方法简化了加工工艺，减少了加工难度与制作成本，混合使用正反缝与包缝方法，使外胆形状美观，结实耐用，保证了寿命周期和可靠性。

上述参照实施例对一种船用气囊式堵漏器葫芦状外胆的制作方法的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。