一种隐身、快速组装、防浪、防沉型浮式结构平台的制作方法

1.本发明涉及水上设备技术领域，具体为一种隐身、快速组装、防浪、防沉型浮式结构平台。


背景技术：

2.目前很多在水上行驶的浮式结构平台在某些特殊情况下为了避免被雷达检测到其位置状态，努力提高自身的防探测能力。雷达一般会发出电磁波探测信号、声波探测信号、红外探测信号等一种或多种探测信号，但不管是哪种探测信号，都有一个共同的工作原理就是利用反射回来的信号探测锁定目标。如果没有反射信号或者反射信号非常弱，就无法发现目标；反射面积越大，反射回去的信号就越多，雷达接收到的信号就越强。
3.目前的一些防探测浮式结构平台是通过在设备表面喷涂隐身涂料或改变设备表面形状。现有技术的隐身涂料在喷涂后都是二维平面型，无论是怎样的化学成分，都无法改变目标体反射面的结构，都无法在目标体表面形成漫反射面来改变反射信号的方向；且其吸波能力有限，不能宽频兼容吸波，更不能三维立体吸波。另外，在改变设备表面形状中，通过将设备外形制作成不规则的斜面形状，从而改变大部分探测信号的反射方向，实现了隐身，但这种设备的外形结构太复杂，生产成本太高。
4.现有技术的浮式结构平台在其本身结构中，一般是整体性生产制造，通常生产难度会很大，且在组装时也相当繁琐，因此将其分成多个单独的模块平台，等待要使用时，通过模块平台之间的连接即可完成浮式结构平台的整体组装。另外行驶在水上的浮式结构平台经常会出现摇晃，甚至于整个浮式结构平台发生倾翻的情况，这是因为浪涌对浮体的浮力变化导致的，当浪峰来了，浮体的浮力增大，物体向上运动，当浪谷来了，物体浮力减小，物体向下运动，如此，浮体就会随着浪涌进行起伏晃动，并产生巨大的弯矩、扭矩破坏力。


技术实现要素：

5.针对背景技术中指出的问题，本发明提出一种隐身、快速组装、防浪、防沉型浮式结构平台。
6.本发明的技术方案是这样实现的：
7.一种隐身、快速组装、防浪、防沉型浮式结构平台，其特征在于：包括浮式结构平台本体和应用到所述浮式结构平台本体上的隐身涂料层；
8.所述隐身材料层包括由内而外依次设置的第一立体吸波漫反射层、第二立体吸波漫反射层和表面漫反射吸波保护层，所述第一立体吸波漫反射层和所述第二立体吸波漫反射层均为空心球型气泡层；
9.所述第一立体吸波漫反射层，用于漫反射探测波以及吸收探测波的磁场；
10.所述第二立体吸波漫反射层，用于漫反射探测波以及吸收探测波的电场；
11.所述表面漫反射吸波保护层，用于漫反射探测波、吸收探测波的电场及热量以及保护所述浮式结构平台本体表面；
12.所述浮式结构平台本体由多个单元模块组成，相邻所述单元模块之间通过榫卯板相连接，所述单元模块包括自下而上依次设置的潜浮压载水柜、泡沫实心浮体、泡沫实心钢管桁架和甲板体；
13.所述潜浮压载水柜包括多个分隔设置的小水柜，所述小水柜均设置有进水口和出水口；
14.所述榫卯板设置有用于锁紧相邻所述单元模块之间的定位锁紧机构。
15.本发明进一步设置为：所述第一立体吸波漫反射层由基质载体和铁氧体纳米粉混合喷涂而成，所述第二立体吸波漫反射层由基质载体和石墨烯混合喷涂而成，所述表面漫反射吸波保护层由聚脲和石墨烯混合喷涂而成。
16.本发明进一步设置为：所述基质载体设置为双组份聚氨酯发泡剂。
17.本发明进一步设置为：所述浮式结构平台本体底部设置有双壁混凝土压载船底，所述双壁混凝土压载船底包括第一底板层和第二底板层，所述第一底板层和所述第二底板层之间设置有混凝土层。
18.本发明进一步设置为：所述小水柜内设置有支撑钢板骨架，所述小水柜底部设置有投入式液位探头控制器，所述出水口和所述进水口均设置有电动阀门，所述进水口和所述出水口均连接有水泵。
19.本发明进一步设置为：所述榫卯板包括多个榫头和多个榫槽，所述榫头设置有碰珠弹性锁紧腔，所述碰珠弹性锁紧腔包括碰珠移动腔，所述碰珠移动腔内滑动配合碰珠，所述碰珠移动腔一侧设置有第一圆孔，另一侧设置有第二圆孔，所述第一圆孔的直径小于所述碰珠的直径，所述第一圆孔螺纹配合盖板螺母，所述盖板螺母固定连接弹簧的一端，所述弹簧的另一端与所述碰珠抵接配合，所述第二圆孔设置有球面型抵接边缘，所述球面型抵接边缘与所述碰珠相适配，所述第二圆孔的最大直径小于所述碰珠的直径，所述榫槽内设置有锁孔，所述锁孔与所述碰珠相配合。
20.本发明进一步设置为：所述单元模块相邻侧边的所述榫卯板的连接处形成一个边角榫头。
21.本发明进一步设置为：所述泡沫实心钢管桁架设置为空心钢管，所述空心钢管内设置有聚氨酯泡沫。
22.本发明进一步设置为：所述浮式结构平台本体的尾部设置有多个主推进系统，所述浮式结构平台本体的两侧设置有多个副推进系统。
23.综上所述，本发明的有益效果为：
24.1.利用双组份聚氨酯发泡剂作为基质载体混合其他高磁导率材料、高导电材料或高散热材料，构成由表及里都是空心球型结构层，使得浮式结构平台表面覆盖了一层由无数个空心球构成的漫反射表面，探测信号在气泡表面和气泡内壁的多次漫反射 折射，改变了绝大多数反射信号的方向，高磁导率材料、高导电材料或高散热材料吸收探测信号的能量，实现了隐身效果；
25.2.设置了多个模块平台采用榫卯板连接组装方法，不仅方便了组装操作，而且减小了生产难度；
26.3.设置了潜浮压载水柜，带着泡沫实心浮体下潜到浪谷以下，消除了浪涌对浮力主体的浮力变化力，浮力主体就不再晃动了，则甲板体就不会晃动了，同时也消除了浪涌的
浮力弯矩和扭矩破坏力，使得浮式结构平台有了抵御风浪的能力。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明中单元模块的立体结构示意图；
29.图2为图1的俯视结构示意图；
30.图3为本发明中榫卯板的俯视结构示意图；
31.图4为本发明中四个相邻榫卯板相配合的结构示意图；
32.图5为本发明中榫卯板带有定位锁紧机构的结构示意图；
33.图6为本发明中a处的结构示意图；
34.图7为本发明中浮式结构平台头部的侧面竖剖面正视图；
35.图8为本发明中浮式结构平台中间部位的竖剖面正视图；
36.图9为本发明中浮式结构平台带有外飘甲板的竖剖面正视图；
37.图10为本发明中浮式结构平台带有外飘甲板的俯视图。
38.附图标记：1、潜浮压载水柜；2、泡沫实心浮体；3、泡沫实心钢管桁架；4、甲板体；5、榫卯板；501、榫头；502、榫槽；503、边角榫头；6、双壁混凝土压载船底；7、碰珠弹性锁紧腔；701、碰珠移动腔；702、第一圆孔；703、第二圆孔；8、外飘甲板；9、碰珠；10、盖板螺母；11、弹簧；12、球面型抵接边缘；13、锁孔。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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作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。
40.如下参考图1
‑
10对本发明进行说明：
41.一种隐身、快速组装、防浪、防沉型浮式结构平台，包括浮式结构平台本体和应用到浮式结构平台本体上的隐身涂料层。
42.在隐身材料层的隐身原理和具体实施中：
43.当投影面积相同的一块平板和一个球体，平板的雷达反射截面积比球体的大四个数量级(大10000倍)。这是因为在球体表面发生了漫反射，绝大多数的雷达信号被球面漫反射到其他方向了，只有极少部分与入射方向一致的反射信号被雷达接收到。所以，相同投影面积的球体或者球面、抛物面比平面反射回波信号减少了四个数量级(10000倍)。
44.据此，将众多的球面缩小后集合成一个面，构建出由无数个球面或者抛物面组成的漫反射表面，改变反射信号方向，减少反射回波信号。再叠加由表及里的三维立体宽频吸波，实现电磁波/红外线波/声波兼容隐身。
45.在构建出这样一个无数个球面或抛物面的漫反射面，可以通过喷涂双组份聚氨酯
发泡剂实现。利用聚氨酯泡沫的气泡结构，构成由表及里都是空心球型结构层，使得浮式结构平台表面覆盖了一层由无数个空心球构成的漫反射表面，探测信号在气泡表面和气泡内壁的多次漫反射 折射，改变了绝大多数反射信号的方向，使雷达接收不到或者只接收到很少的反射回波信号，实现减小雷达反射截面积的隐身效果。
46.将双组份聚氨酯发泡剂作为基质载体混合其他高磁导率材料、高导电材料或高散热材料，以提高吸波能力。无论是电磁波、红外波或声波，其传递或者反射都必须有一定的能量支持，如果将探测波的能量转化掉或者能量被阻隔、屏蔽，探测波就无法继续传递或者反射了。电磁波具有电场、磁场的能量，因此需要吸收掉电磁波的电场能量、磁场能量，则让电磁波在涂层表面和内部产生高频电子极化，产生热量散发掉，使信号失去反射的能量，就能实现由表及里的深层吸波的隐身效果。
47.隐身材料层具有多层，分别包括由内而外依次设置的第一立体吸波漫反射层、第二立体吸波漫反射层和表面漫反射吸波保护层，第一立体吸波漫反射层和第二立体吸波漫反射层均为空心球型气泡层。
48.具体地，第一立体吸波漫反射层，用于漫反射电磁波以及吸收电磁波的磁场，第一立体吸波漫反射层由基质载体和铁氧体纳米粉混合喷涂而成。用双组份聚氨酯发泡剂(俗称黑白料)做基质载体和铁氧体纳米粉(或者其它高磁导率材料纳米粉)，混合均匀后用高压聚氨酯喷涂机对浮式结构平台露在水面上部分的表面进行无缝喷涂(包括上层建筑)，发泡固化成聚氨酯和铁氧体的泡沫层，电磁波在铁氧体气泡介质表面以及内里产生高频电子极化，电磁波能量被变成热量耗散掉，使电磁波失去反射的能量，在涂层表面及内部立体多种方式的深层吸收电磁波的磁场能量，同时电磁波透过涂层气泡时发生折射和气泡内壁的漫反射，实现了隐身效果。
49.第二立体吸波漫反射层，用于漫反射电磁波以及吸收电磁波的电场，第二立体吸波漫反射层由基质载体和石墨烯混合喷涂而成。在第一立体吸波漫反射层涂层的表面喷涂双组份聚氨酯发泡剂和石墨烯(或者石墨纳米粉等高导电材料)混合液，发泡固化后构成由表及里都是石墨烯或者石墨空心球(碳气泡)结构层，使浮式结构平台表面形成石墨烯或者石墨空心球构成的最佳漫反射表面，电磁波在其表面产生漫反射，改变了多数反射信号的方向；少数轴心信号穿过碳气泡时，发生折射和气泡内壁多次漫反射，也改变了轴心信号的反射方向；同时电磁波在碳气泡介质表面产生高频电子极化，电磁波的能量变成热量被耗散掉，失去反射的能量，深层吸收电磁波的电场能量，实现了隐身效果。
50.表面漫反射吸波保护层，用于漫反射探测波、吸收探测波的电场及热量以及保护浮式结构平台本体表面；表面漫反射吸波保护层由聚脲和石墨烯混合喷涂而成。在第二立体吸波漫反射层涂层的表面喷涂聚脲(做粘合剂)和石墨烯的混合液。其作用有三个：第一、利用石墨烯的高导电、高散热特性，让探测信号在石墨烯涂层表面产生高频电子极化，产生热量散发掉，使信号失去反射的能量，实现吸波；第二，在第一立体吸波漫反射层、第二立体吸波漫反射层的两层底层漫反射基础上，形成石墨烯漫反射表面层，改变反射信号方向；第三，形成非常坚韧的聚脲石墨烯保护层，提高涂层的强度(聚脲是强度非常高的防水防腐涂料)。
51.在浮式结构平台本体的结构中，浮式结构平台具有快速组装能力和防沉能力。
52.浮式结构平台本体由多个单元模块组成，相邻单元模块之间通过榫卯板5相连接。
单元模块具有四层，分别包括自下而上依次设置的潜浮压载水柜1、泡沫实心浮体2、泡沫实心钢管桁架3和甲板体4。
53.第一层，潜浮压载水柜1是可以调整浮力，其四个侧面均固定连接榫卯板5，潜浮压载水柜1包括多个分隔设置的小水柜，小水柜均设置有进水口和出水口，出水口和进水口均设置有电动阀门，进水口和出水口均连接有水泵，因此小水柜可以进行储水和放水，以调整潜浮压载水柜1的浮力；小水柜内设置有支撑钢板骨架，加强支撑能力；小水柜底部设置有投入式液位探头控制器，利用投入式液位探头控制器来控制浮式结构平台悬停工作。进一步地，在潜浮压载水柜1底部设置有设置有双壁混凝土压载船底6，双壁混凝土压载船底6包括第一底板层和第二底板层，第一底板层和第二底板层之间设置有混凝土层，具有实心的混凝土层既增加了船底的刚性强度，又有压载作用。
54.第二层，泡沫实心浮体2的四个侧面均固定连接榫卯板5，其作为恒浮力主体，内部具有支撑骨架。
55.第三层，泡沫实心钢管桁架3，其设置为空心钢管，空心钢管内设置有聚氨酯泡沫。
56.第四层，甲板体4，甲板体4内部具有各种水密舱室。
57.根据阿基米德定律可知，没入水中的物体体积(排水量)不再发生变化时，其浮力就不再发生变化。据此，我们用潜浮压载水柜1，带着泡沫实心浮体2下潜到浪谷以下，消除了浪涌对浮力主体的浮力变化力，浮力主体就不再晃动了，则甲板体4就不会晃动了，同时也消除了浪涌的浮力弯矩和扭矩破坏力，使得浮式结构平台有了抵御风浪的能力。
58.为了方便快速组装的同时，保证浮式结构平台中的各个模块平台在拼接后不会上下窜动，则榫卯板5设置有用于锁紧相邻单元模块之间的定位锁紧机构，定位锁紧机构一般为碰珠锁或伸缩式舌簧锁。本实施例以碰珠锁为例，具体地，榫卯板5包括多个榫头501和多个榫槽502，榫头501设置有碰珠弹性锁紧腔7，碰珠弹性锁紧腔7包括碰珠移动腔701；碰珠移动腔701内滑动配合碰珠9，碰珠9在碰珠移动腔701可以进行一定范围内的滑动，其中碰珠移动腔701的直径与碰珠9的直径相同；碰珠移动腔701一侧设置有第一圆孔702，另一侧设置有第二圆孔703；第一圆孔702的直径小于碰珠9的直径，第一圆孔702螺纹配合盖板螺母10，盖板螺母10固定连接弹簧11的一端，弹簧11的另一端与碰珠9抵接配合；第二圆孔703设置有球面型抵接边缘12，球面型抵接边缘12与碰珠9相适配，第二圆孔703的最大直径小于碰珠9的直径，榫槽502内设置有锁孔13，锁孔13与碰珠9相配合。组装时，相邻的榫卯板5相适配进行榫卯连接，通过调整盖板螺母10来增大或减小弹簧11的弹力大小，从而改变碰珠9与锁孔13之间的抵接力。
59.一个单元模块的四侧边均连接有榫卯板5，因此在单元模块的相邻侧边的榫卯板5的连接处形成一个边角榫头503。
60.进一步地，浮式结构平台本体的尾部设置有多个主推进系统，所述浮式结构平台本体的两侧设置有多个副推进系统。
61.以下将对本发明的具体使用过程做进一步的描述：
62.电磁波隐身：
63.在浮式结构平台组装完成以后，在空载水位线以上的全部裸露部分，分三层喷涂隐身涂料。
64.第一层，用双组份聚氨酯发泡剂(俗称黑白料，用1:1的比例)做基质载体和铁氧体
纳米粉(或者其它高磁导率材料纳米粉)，混合均匀后用高压聚氨酯喷涂机对裸露部分表面进行无缝喷涂，发泡固化成聚氨酯和铁氧体的泡沫层，构成由表及里都是铁氧体空心球(铁氧体小气泡)结构层，使裸露部分表面覆盖了一层由无数个铁氧体空心球构成的漫反射隐身涂层，探测信号在铁氧体气泡表面和气泡内壁的多次漫反射和折射，改变了绝大多数反射信号的方向；同时在铁氧体气泡介质表面产生高频电子极化，信号能量被变成热量耗散掉，使信号失去反射的能量，实现涂层内部三维立体多种方式的深层吸收电磁波磁场分量的效果。
65.第二层，在第一层涂层表面喷涂双组份聚氨酯发泡剂和石墨烯或者石墨纳米粉混合液，发泡固化后构成由表及里都是石墨烯或者石墨空心球(碳气泡)结构层，使裸露部分表面覆盖了一层由无数个石墨烯或者石墨空心球构成的漫反射涂层，使浮式结构平台表面形成石墨烯或者石墨空心球构成的最佳漫反射表面。探测信号在石墨烯或者石墨气泡表面产生漫反射，改变了多数反射信号的方向；少数轴心信号穿过碳气泡时，发生多次折射和气泡内壁多次漫反射，彻底改变了轴心信号的反射方向；同时在碳气泡介质表面产生高频电子极化，使信号能量变成热量被耗散掉，失去反射的能量，实现深层吸收电磁波电场分量的效果。
66.第三层，在第二层涂层表面喷涂聚脲和石墨烯的混合液，构成石墨烯高导电、高散热层，让雷达波在石墨烯涂层表面产生高频电子极化，产生热量散发掉，使信号失去反射的能量，实现吸波的效果；同时形成非常坚韧的聚脲石墨烯保护层和最佳的石墨烯漫反射表面，将浮式结构平台的每一处反射面都变成漫反射面，改变了绝大多数探测信号的反射方向。
67.红外波隐身：
68.红外信号源有两部分：一是内部热源，如发动机、发电机和电动机产生的热量向外辐射红外线；二是外部阳光照射甲板体4等平台升温向外辐射红外线。
69.内部热源向外辐射红外线，主要是通过机舱四周钢板传导出来。
70.机舱内壁喷涂聚氨酯发泡剂(俗称黑白料)比例约为黑料∶白料＝1∶0.8～0.9左右的发泡剂；发泡固化后的密度在30
㎞
/m3～35
㎞
/m3，比硬质的聚氨酯泡沫有弹性和韧性)。其作用有三个，一是阻隔红外线向外辐射；二是吸收发动机噪音实现声隐身；三是减小噪声提高自身声呐对敌方潜艇的探测能力。
71.覆盖阻隔外部红外辐射(如日光辐射使平台表面升温)。
72.浮式结构平台上层建筑及天线、桅杆表面喷涂聚氨酯发泡剂(黑白料比例为1:1)和铁氧体纳米粉混合涂料，固化后再喷涂聚氨酯发泡剂(黑白料比例为1:1)和石墨纳米粉混合涂料实现雷达/红外/噪声兼容隐身。
73.浮式结构平台的甲板体4面上喷涂耐磨、防滑、防水、弹性的聚脲涂料和铁氧体纳米粉混合涂料。固化后再喷涂耐磨、防滑、弹性、防水涂料和石墨烯混合涂料，实现雷达/红外/噪声兼容的隐身作用，还具有很强的防腐特征和非常好的表面坚韧性。
74.声波隐身：
75.除了机舱内部和干舷的涂层有噪声隐身以外，舱内所有的夹层、管廊、全封闭的气密舱等易产生共振共鸣的空腔内部都注入聚氨酯发泡剂，发泡成聚氨酯泡沫实体，消除共振共鸣噪声；
76.对浮式结构平台内不常使用的空间、裸露管道、光滑的壁板等易产生噪声反射、回荡的表面，全部喷涂聚氨酯发泡剂或者弹性聚脲涂料降噪；
77.对甲板体4表面、过道、楼梯踏板喷涂防滑、耐磨的弹性聚脲涂料降噪；
78.浮式结构平台的水下部分多次加厚喷涂聚脲弹性涂料，实现噪声隐身、防腐和提高强度。
79.泡沫实心钢管桁架3为聚氨酯泡沫实心钢管。
80.在浮式结构平台的制造中：
81.浮式结构平台是由多个模块平台拼接而成。当浮式结构平台的整体所需面积不大时，一个模块平台可以单独使用。每个模块平台的大小尺寸可根据用途、载重量、所在海域的海况以及生产加工能力、运输吊装条件来决定。为叙述方便具体，这里以单元模块尺寸：长30米
×
宽30米
×
高18米为例阐述。这个尺寸的模块平台每个基本排水量约为5420吨，最大排水量7000多吨(如果安装防沉安全救生气囊的浮力则更大)。
82.1、生产双壁混凝土压载船底6：上下底都是30米
×
30米的正方形，上底是常规的单层钢板，下底是双层钢板；上下底之间的夹层灌注高强度混凝土；
83.2、生产具有定位锁紧机构的榫卯板5。
84.用较厚的耐腐蚀、抗形变的高强度钢板，用刨床、铣床，在同一个版面上加工出榫头501和榫槽502，榫头501的尺寸要小于榫槽502的尺寸0.1
㎜‑1㎜
。
85.榫卯有许多种，这里以燕尾榫卯为例。榫卯板5的长、宽、厚度以及榫卯的大小尺寸，可根据不同需要和吊装、运输条件而定。把榫卯板5的榫头501和榫槽502的棱角都加工成圆角的，便于拼接插入和分散应力。
86.3、生产装潜浮压载水柜1和泡沫实心浮体2的箱体。
87.将潜浮压载水柜1和泡沫实心浮体2作为一个整体，在这个整体的外周连接有箱体，因此，在潜浮压载水柜1和泡沫实心浮体2组成的整体内部是允许工作人员操作工作的内室。箱体的四个侧立面连接有长30米、宽6米的全等的榫卯板5。
88.在浮式结构平台头部，有一个面是圆弧上翘的船头型，其余三个侧立面是连接机构榫卯板5；与船头对应的顶层甲板体4是圆弧外飘甲板8，甲板体4的其他三个侧立面是连接结构榫卯板5。
89.浮式结构平台中间部位如图8所示。
90.浮式结构平台中的甲板体4有一侧面是圆弧外飘甲板8，其余三个侧立面是榫卯板5，如图9所示；图10为图9结构的俯视图。
91.4、在箱体上做出空间式泡沫实心钢管桁架3。
92.桁架的高度因用途、海域的最大浪高来确定。桁架的承重横梁和承重立柱用加重型钢管，其他的用普通的，所有钢管焊接完以后，都要注入足量的发泡剂，使其成为泡沫实心钢管。
93.5、处于模块与模块之间的连接处的泡沫实心钢管桁架3四周边缘，要安装足够的柱角法兰盘，用来拼接之后的连接紧固。
94.6、生产顶层的甲板体4。
95.7、安装多点推进系统。在浮式结构平台本体的尾部设置有多个主推进系统，浮式结构平台本体的左右两侧设置有多个副推进系统。
96.以上所述的仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。