复合材料直升机平台的制作方法

本发明涉及一种直升机平台技术领域，特别涉及一种复合材料直升机平台。

背景技术：

直升机平台作为直升机降落起飞的承载体，在海洋钻井平台、海洋生活平台、高端游艇、高层建筑等区域多有配置。

目前较为常见的直升机平台材料主要有钢质结构、铝合金结构和钢筋混凝土结构。钢质直升机平台主要优点是成本低，缺点是重量大、耐腐蚀性较差。铝合金直升机平台重量轻、耐腐蚀性较好，但成本高。一般来说，在强度均等的情况下，采用铝合金结构的结构物的重量大约为钢质结构物的50％～60％左右。混凝土材料以其低廉的成本，以及优良的耐压性能，配合钢筋材料在弹性范围内的高抗拉压性能，使得钢筋混凝土结构得到了更多的应用。

上述三种材料中，钢质直升机平台价格低廉，但是其耐腐蚀性差，尤其在油漆受到破坏的情况下，腐蚀会加速进行，故其安全性和可靠性均大打折扣；其次，如前所述，钢质结构物的重量约为同等强度铝合金结构物的2倍，由于直升机平台多设置在结构物上方开敞区域，对整个结构的重心位置影响较大。对船舶及海洋工程浮体，重心的高低直接影响浮体在风浪中的回复力矩大小。相比铝合金质，钢质直升机平台将拉高整个结构物的重心，降低稳性半径，从而降低了回复力矩，使得结构物在外荷载下更容易倾覆。同时，直升机平台在海洋平台中，多设置在甲板边沿区域，为了保持结构物的正浮状态，对于钢质直升机平台，设计及操作者需要对设备、结构、压载的分布执行较高的要求，一定程度上限制了设备及结构分布的灵活性。

铝合金材质直升机平台价格昂贵，耐腐蚀性能优于钢质，并且由于其质地轻盈，是船舶与海洋结构物的一种理想的材质。铝合金的结构物除了价格昂贵以外，其力学性能对温度的敏感度极大：在温度达到400℃时，铝合金的弹性模量将会降至20℃时弹性模量的约40％。由此，一旦发生火灾，铝合金材质的结构物将会随温度的持续升高而软化乃至崩塌。

混凝土结构多用于陆地建筑，价格低于钢质。混凝土材质本身具备良好的抗压性能，但抗拉性能极差，多配合钢筋以增强其抗拉性能。依据《建筑设计防火规范》：“建筑高度大于100m且标准层建筑面积大于2000m²的公共建筑，宜在屋顶设置直升机停机坪或供直升机救助的设施。”由于直升机坪设置在屋顶，故如果采用轻质的直升机停机坪，显然将会得到更加优异的稳定性。

由上述分析可知，目前常见的直升机平台无法同时达到重量轻，耐腐蚀，耐高温以及低成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种重量轻、耐腐蚀、耐高温和高性价比的复合材料直升机平台，以解决现有技术中的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种复合材料直升机平台，包括甲板及设置于所述甲板下支撑所述甲板的框架；所述甲板包括位于同一水平面内的骨架及多个甲板块；所述骨架呈格子状，具有多个容置空间，所述甲板块设置于所述容置空间内，且所述甲板块与所述骨架固定连接；所述甲板块包括由上至下依次设置的表面防滑层、保护层、中间阻燃层、主体层和底部阻燃层，所述保护层的材质包括铝合金或不锈钢，所述表面防滑层包括间隔设置于所述保护层上表面的多个凸起，所述中间阻燃层和所述底部阻燃层的材质均为阻燃材料，所述主体层的材质为蜂窝板，呈蜂窝多孔结构。

在其中一实施方式中，所述主体层以阻燃树脂浸润的连续型玻璃纤维预浸布为原料，通过一次定型和二次层叠固化制备而成。

在其中一实施方式中，所述表面防滑层的材质为金刚砂；所述表面防滑层通过树脂粘接于所述保护层的上表面，金刚砂粘接于所述保护层的上表面而形成多个所述凸起。

在其中一实施方式中，所述表面防滑层与所述保护层的材质一致，所述凸起呈带状或块状，且所述表面防滑层与所述保护层一体成型或焊接固定。

在其中一实施方式中，所述中间阻燃层和所述底部阻燃层的材质均为玻璃纤维或碳纤维。

在其中一实施方式中，所述保护层与所述中间阻燃层之间通过胶接连接；所述中间阻燃层与所述主体层之间通过胶接连接；所述主体层与所述底部阻燃层之间胶接连接。

在其中一实施方式中，多个所述甲板块与所述骨架之间通过胶接连接。

在其中一实施方式中，所述框架包括正交设置的多个横梁和多个纵梁；

所述横梁及所述纵梁相互连接，同时均与所述骨架和所述甲板块连接，所述横梁及所述纵梁相互焊接，所述横梁的上表面及所述纵梁的上表面均与所述骨架胶接连接，所述横梁及所述纵梁与所述甲板块胶接连接。在其中一实施方式中，所述框架还包括围梁、支撑梁和边梁；所述围梁围设于所述横梁和所述纵梁的边界，多个支撑梁沿所述围梁的长度方向间隔设置，各所述支撑梁的一端与所述围梁连接，且所述支撑梁由内至外倾斜向上延伸，所述边梁连接于所述支撑梁上相对于所述围梁的另一端。在其中一实施方式中，所述骨架呈正八边形；所述骨架包括多个横向连接梁和多个纵向连接梁及位于同一水平面内的边斜梁，多个所述横向连接梁和多个所述纵向连接梁正交设置而呈格子状，所述边斜梁连接于所述横向连接梁及所述纵向连接梁的端部，且相邻两所述横向梁与相邻所述纵向连接梁之间，相邻所述横向梁、所述纵向梁、所述边斜梁围之间合形成一容置空间。

在其中一实施方式中，所述复合材料直升机平台还包括设置于所述框架下方并支撑所述框架的支撑桁架。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：

本发明中的复合材料直升机平台的甲板块包括由上至下依次设置的表面防护层、保护层、中间阻燃层、主体层和底部阻燃层。其中，以蜂窝板为主体层，使得甲板块的重量轻，力学性能好，且防火阻燃隔热、耐腐蚀性好、性价比高，进而使得该复合材料直升机平台同样具有上述优点。表面防滑层增大了复合材料直升机平台承载面的摩擦系数，不仅使复合材料直升机平台满足要求，同时增加了该复合材料直升机平台的安全性。保护层增加了复合材料直升机平台的表面刚性。中间阻燃层和底部阻燃层提升了复合材料直升机平台的防火性能。

附图说明

图1是本发明复合材料直升机平台其中一实施例的结构示意图；

图2是本发明图1中复合材料直升机平台另一视图方向的结构示意图；

图3是本发明中骨架的结构示意图；

图4是本发明中甲板其中一实施例的局部结构示意图；

图5是本发明中甲板块的结构示意图；

图6是本发明中框架的的结构示意图；

图7是本发明中支撑桁架的结构示意图。

附图标记说明如下：

1、甲板；11、骨架；111、纵向连接梁；112、横向连接梁；113、边斜梁；12、甲板块；121、表面防滑层；122、保护层；123、中间阻燃层；124、主体层；125、底部阻燃层；2、框架；21、纵梁；211、上翼板；212、下翼板；213、腹板；22、横梁；23、围梁；24、支撑梁；25、边梁；3、支撑桁架；31、竖杆；32、水平杆；33、斜杆。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

本发明提供一种复合材料直升机平台，具有重量轻、耐腐蚀、耐高温和高性价比的优点，适用于海洋钻井平台、海洋生活平台、高端游艇、高层建筑等区域。

参阅图1和图2，该复合材料直升机平台包括框架2、甲板1和支撑桁架3。甲板1采用重量轻、力学性能好、防火阻燃隔热、耐腐蚀性好、性价比高的材质，从而使复合材料直升机平台具有重量轻、耐腐蚀、耐高温和高性价比的优点。

以下详细介绍该直升机平台复合材料直升机平台。

甲板1包括骨架11和多个甲板块12，骨架11和多个甲板块12位于同一平面内，且骨架11的上表面与甲板块12的上表面处于同一平面内，从而构成承载直升机的承载面。

参阅图3，骨架11呈格子状，具有多个容置空间，具体包括位于同一平面的多个平行间隔设置的横向连接梁112、多个平行间隔设置的纵向连接梁111及多个边斜梁113。其中，横向连接梁112和纵向连接梁111正交设置，即呈十字交叉设置，边斜梁113连接于横向连接梁112的端部以及纵向连接梁111的端部，且边斜梁113相对于横向连接梁112倾斜设置，边斜梁113相对于纵向连接梁111倾斜设置。

骨架11的平面投影呈格子状。其中，相邻的两纵向连接梁111与相邻的两横向连接梁112围合形成一格子，边斜梁113与相邻的纵向连接梁111、横梁连接梁112围合形成格子，各格子构成一容置空间。

本实施例中，骨架11的外形呈正八边形，边斜梁113的数量为4个。且具体在本实施例中，多个横向连接梁112和多个纵向连接梁111通过焊接连接。其中，骨架11中形成格子的各边的长度及角度随设计方案不同而变化。

横向连接梁112、纵向连接梁111和边斜梁113均采用方管钢。

多个甲板块12设置于骨架11的容置空间内，且甲板块12的上表面与骨架11的上表面齐平，而构成承载面。

参阅图4，甲板块12包括由上至下依次设置的表面防滑层121、保护层122、中间阻燃层123、主体层124和底部阻燃层125。其中，甲板块12的各层结构的厚度依据实际使用要求设计。

表面防滑层121的作用增大复合材料直升机平台的承载面的摩擦系数，不仅保证复合材料直升机平台的摩擦性能满足各主管单位及行业指南规定标准等(如cap437)要求，还能保证工作人员的安全。同时，该表面防滑层121直接承受表面摩擦作用，是整个复合材料直升机平台表面的第一层屏障，有效保护了位于表面防滑层121下方的其他结构。

表面防滑层121包括设置于保护层122上表面的多个凸起，进而起到防滑作用。具体在本实施例中，表面防滑层121的材质为金刚砂，通过树脂粘接而实现两者之间的连接。具体地，在保护层122表面敷设树脂并喷洒金刚砂，树脂固化后金刚砂牢固粘接于保护层122表面，形成凸设于保护层122上表面的多个凸起。

其他实施例中，表面防滑层121还可以为其他防滑结构。例如，与保护层122一体成型或焊接固定于保护层122上表面的多个凸起，此时，表面防滑层121与防滑层122的材质一致。凸起可呈带状或块状。例如，一体成型的带棱钢板，即保护层为钢板，表面防滑层为棱。

保护层122一方面作为表面防滑层121的承载体，另一方面用于对其下方的结构进行隔离保护，避免外力冲击作用下直接作用于主体层124，同时还能够分散和传递一部分的载荷，降低主体层124的局部压强。

具体地，保护层122为铝合金或不锈钢。

中间阻燃层123与底部阻燃层125从上下两个方向共同保证了甲板块12的阻燃性能，进而保证了复合材料直升机平台的阻燃性能。具体地，中间阻燃层123和底部阻燃层125的材质均可为阻燃玻璃纤维或阻燃碳纤维。

中间阻燃层123与保护层122之间通过胶水的胶接而实现两者之间的连接。

主体层124设置于中间阻燃层123与底部阻燃层125之间，且主体层124与中间阻燃层123，主体层124与底部阻燃层125均通过粘胶粘接而实现连接。

主体层124为甲板1的主要承力部件，是复合材料直升机平台的重要组成部分。具体地，主体层124的材质为蜂窝板，为蜂窝多孔结构。

本实施例中，蜂窝板采用阻燃树脂浸润的连续型玻璃纤维预浸布为原料，通过一次定型和二次层叠固化制备而成。本实施例中，连续型玻璃纤维预浸布为连续型高强玻璃纤维预浸布。该蜂窝板具备质量轻、力学性能好、防火阻燃隔热、耐腐蚀性好、性价比高的特点。采用该蜂窝板为材质的主体层124能够降低复合材料直升机平台的重量。

参阅图5，甲板块12位于骨架11的容置空间内，并与骨架11位于同一平面，且甲板块12与骨架11通过胶接的方式实现连接，该连接方式不仅具备良好的可靠性，且施工简单、安全，避免了电焊的弧光、烟尘、毒气、触电等危险。

框架2设置于甲板1下方，为甲板1提供支撑。

具体地，参阅图6，框架2包括多个纵梁21、多个横梁22、多个围梁23以及多个支撑梁24。

多个纵梁21平行间隔设置。具体地，纵梁21包括平行间隔设置的上翼板211和下翼板212，及连接于上翼板211和下翼板212之间的腹板213。本实施例中，纵梁21呈工字型。

多个横梁22平行间隔设置，横梁22垂直于纵梁21。具体地，横梁22包括平行间隔设置的上翼板和下翼板，及连接于上翼板和下翼板之间的腹板。本实施例中，横梁22呈工字型。

多个横梁22和多个纵梁21正交设置并相互连接而形成网格结构，且整个网格结构的外形呈正八边形，与甲板1的骨架11的正八边形的形状相适配。网格结构为甲板1的每一块甲板块12提供了承载边界，使其受力传递至横梁22的上翼板或纵梁21的上翼板上，继而由横梁22的腹板或纵梁21的腹板向下传递至下翼板。

本实施例中，甲板1的横向连接梁112与框架2的横梁22沿同一方向延伸，且横向连接梁112位于横梁22的上翼板上，甲板1的纵向连接梁111与框架2的纵梁21沿同一方向延伸，且纵向连接梁111位于纵梁21的上翼板211上。同时，横向连接梁112两侧的甲板块12也有部分位于框架2的横梁22的上翼板上，纵向连接梁111两侧的甲板块12也有部分位于框架2的纵梁21的上翼板211上。

其中，横梁22的上表面及纵梁21的上表面均与骨架11胶接连接，即纵梁21及横梁22的上翼板均与骨架11胶接连接。甲板块12与纵梁21及横梁22的上翼板均通过胶接实现连接。甲板块12与框架2以及骨架11之间均通过胶水实现胶接连接，且在胶水粘接区域形成密封层。其他实施例中，甲板1的横向连接梁112还可以与框架2的纵梁21沿同一方向延伸，而甲板1的纵向连接梁111与框架2的横梁22沿同一方向延伸。

多个围梁23设置于网格结构的外周，形成一强有力的结构，为复合材料直升机平台的整体强度提供了保障。本实施例中，多个横梁22和多个纵梁21的网格结构呈正八边形，因此，围梁23的数量为八个，分别设置于正八边形的边界。简单的来说，围梁23可以理解为正八边形的八条边。

多个支撑梁24设置于围梁23上，用于挂放安全网，进而防止人员在复合材料直升机平台上作业时，不慎跌入复合材料直升机平台下，保障人员安全。各围梁23上均设有多个支撑梁24，多个支撑梁24沿围梁23的长度方向间隔设置，且各支撑梁24相对于甲板1由内至外倾斜向上延伸。其中，内和外是以复合材料直升机平台的使用状态为参照，朝向多个围梁23所围合的区域即为内，反之为外。

具体地，其中部分围梁23有部分区域未设置支撑梁24，以形成通道，从而供人员或设备进入甲板1上。

进一步地，框架2还包括多个边梁25，以增强复合材料直升机平台的强度。且边梁25同样也避开通道。具体地，边梁25设置于支撑梁24相对于围梁23的另一端。

框架2的纵梁21、横梁22、围梁23、支撑梁24以及边梁25均采用钢质结构，并通过焊接实现连接，其中支撑梁24与围梁23间亦可通过肘板进行螺栓连接。

支撑桁架3设置于框架2的下方，用于支撑框架2，并用于将复合材料直升机平台与船舶主体、钻井平台主体、建筑主体等实现连接。

支撑桁架3与框架2之间通过焊接实现连接。具体在本实施例中，参阅图7，支撑桁架3包括焊接为一体的多个水平杆32、多个竖杆31以及多个斜杆33。

其他实施例中，支撑桁架3可以依据实际项目的结构特点进行设置，支撑桁架3的大小、位置、斜杆33的角度，支撑桁架3的结构、形式均可能发生变化，基本原则是支撑桁架3设立在双方的强框架2区域。

对于船舶主体、钻井平台主体，支撑桁架3与船舶主体、钻井平台主体间采用焊接方式连接。对于建筑主体，支撑桁架3与楼板原结构进行焊接或锚固等其他连接方式进行固定连接。另外，建筑主体还可通过复合材料直升机平台的框架2的横向连接梁112、纵向连接梁111直接嵌入楼板中，即无需支撑桁架3。

其中，该复合材料直升机平台可以搭载消防系统、灯光系统、甲板1监控系统、航空信标机、甲板1通讯系统、安全设备、安全网、防滑网、系留座、排液槽等，以满足相关主管部门或法规、规范、标准、指南等(如cap437)的要求。

本实施例中的复合材料直升机平台的甲板块12以蜂窝板为主体层124，使得甲板块12的重量轻，力学性能好，且防火阻燃隔热、耐腐蚀性好、性价比高，进而使得该复合材料直升机平台同样具有上述优点。表面防滑层121增大了复合材料直升机平台承载面的摩擦系数，不仅使复合材料直升机平台满足要求，同时增加了该复合材料直升机平台的安全性。保护层122增加了复合材料直升机平台的表面刚性。中间阻燃层123和底部阻燃层125提升了复合材料直升机平台的防火性能。

且甲板块12与骨架11及框架2均采用胶水胶接的方式连接，不仅具备良好的可靠性，且施工简单、安全，避免了电焊的弧光、烟尘、毒气、触电等危险。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

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