Мартенситный двигатель

 

Изобретение позволяет повысить надежность и технологичность мартенситных двигателей с термочувствительными элементами в виде оболочек 2 и 3 из материала с памятью формы при работе в условиях высоких давлений и может быть использовано, например, в подводном судостроении для изменения плавучести различных технических объектов. Двигатель содержит по меньшей мере одну камеру 1, образованную двумя полусферическими оболочками 2 и 3, образующими полную сферу. Память оболочек 2 и 3 выражена в увеличении диаметра их сферических поверхностей. При нагреве погруженных в жидкость оболочек 2 и 3 увеличивается диаметр камеры 1 и изменяется ее плавучесть. За счет этого может быть обеспечено возвратное вертикальное перемещение различных подводных объектов или увеличение давления в автоклаве. Надежность и технологичность двигателя повышены за счет сферической формы камеры 1 с высокой удельной прочностью, а также за счет простоты выполнения средства вытеснения жидкости. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1615440

А1 (51)5 F 03 G 7/06

6ЙИЮЗМ3

MF.31.г), дед

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4428566/25-06 (22) 19.04.88 (46) 23.12.90. Бюл. № 47 (71) Ленинградский кораблестроительный институт (72) Б., Ш. Хамидулин, В. В. Пригода, А. В. Остапенко, С. А. Михайлов и А. И. Руденко (53) 621.486(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1321907, кл. F 03 G 7/06, 1986.

Авторское свидетельство СССР № 1539391, кл. F 03 G 7/06, 1987. (54) МАРТЕНСИТНЪ|Й ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение позволяет повысить надежность и технологичность мартенситных двигателей с термочувствительными элементами в виде оболочек 2 и 3 из материала с памятью формы при работе в условиях высоких давлений и может быть использовано, например, в подводном судостроении для изменения плавучести различных технических объектов. Двигатель содержит по меньшей мере одну камеру 1, образованную двумя полусферическими оболочками 2 и 3, образующими полную сферу. Память оболочек 2 и 3 выражена в увеличении диаметра их сферических поверхностей. При нагреве погруженных в жидкость оболочек

2 н 3 увеличивается диаметр камеры 1 и извлекается ее плавучесть. За счет этого может быть обеспечено возвратное вертикальное перемещение различных подводных объектов или увеличение давления в автоклаве. Надежность и технологичность двигателя повышены за счет сферической формы камеры 1 с высокой удельной прочностью, а также за счет простоты выполнения средства вытеснения жидкости. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1615440

Изобретение относится к машиностроению, а именно к мартенситным двигателям

: с термочувствительными элементами из материала, обладающего свойством термомеханической памяти (преимущественно из титановых сплавов), и может быть использовано, например, в подводном судостроении ! для изменения плавучести различных тех нических объектов.

Целью изобретения является повышение надежности при работе в условиях высоких давлений, а также повышение технологичности.

На фиг. 1 изображен мартенситный двигатель, общий вид; на фиг. 2 — сферичес, кие термочувствительные элементы двига теля; на фиг. 3 — термочувствительные элементы с конусными наружными поверхностями в зоне их соединения; на фиг. 4—, двигатель в качестве отсека переменнои плавучести подводного аппарата (гайки и пружины для установки соединительных

20 фланцев не показаны).

Двигатель содержит по меньшей мере одну камеру 1 переменного объема с двумя противоположными стенками в виде оболочек 2 и 3, примыкающих друг к другу своими торцовыми поверхностями. Оболочки 2 и 3

1 каждой камеры 1 выполнены в форме полусфер, образующих полную сферу, из материала с термомеханической памятью формы.

Память оболочек 2 и 3 выражена в увеличении диаметра их сферических поверхнос- ЗО тей. Двигатель содержит также средство нагрева оболочек 2 и 3, которое может быть выполнено в виде электрической спирали, шашки пороха, генератора пара или газа и т.д. (не показано). Двигатель снабжен парами конусных фланцев 4 и 5, прижа- 35 тыми снаружи к оболочкам 2 и 3 каждой камеры 1 своими конусными участками 6 и 7.

В обоих фланцах 4 и 5 выполнены соосные равно расположенные по окружности отверстия, в которых с возможностью продольного перемещения установлены оси 8 с шайбами 9 и гайками 10 на обоих концах для регулировки усилия прижатия оболочек

2 и 3 друг к другу. Между шайбами 9 и фланцами 4 и 5 установлены пружины 11.

Наружный диаметр фланцев 4 и 5 больше наружного диаметра сферы оболочек 2 и 3.

Несколько сферических камер 1 (фиг. 4) могут быть установлены последовательно на одних и тех же осях 8. Наружные поверхности 12 оболочек 2 и 3 в зоне их соединения могут быть выполнены конусными (фиг. 3), 50 расширяющимися в направлении друг к другу, причем сферические и конические поверхности оболочек 2 и 3 плавно сопряжены.

При сборке двигателя оболочки 2 и 3 стыкуют торцовыми поверхностями до образования сферы и обжимают наружным (пневматическим или гидростатическим) давлением, что вызывает уменьшение диаметра сферы камеры 1 за счет деформирования оболочек 2 и 3 (пунктиром на фиг. 2 показано исходное состояние оболочек 2 и 3).

После этого положение оболочек 2 и 3 фиксируют фланцами 4 и 5 и осями 8, регулируя поджатие пружин 11 гайками 10.

Несколько камер 1, (фиг. 4), образованных оболочками 2 и 3, установлено последовательно посредством фланцев 4 и 5 на общих осях 8 в цилиндрическом корпусе 13.

Последний выполнен негерметичным, служит для придания аппарату обтекаемой формы и может быть изготовлен как из металла (сталь, алюминиевые или титановые сплавы), так и из стеклопластика, поскольку он равномерно со всех сторон нагружен внешним давлением.

Подводный технический объект комплектуют одной или несколькими камерами 1 так, чтобы после сборки вес объекта был больше его водоизмещения, а после проявления памяти и увеличения диаметра сферических оболочек 2 и 3 водоизмещение объекта становилось больше его веса.

Двигатель работает следующим образом.

Собранный объект опускают в воду, и он погружается под действием отрицательной плавучести. При включении средства нагрева диаметр сферы камеры 1 увеличивается, что приводит к увеличению ее объема, изменению знака плавучести и всплытч:о объект.- .

Фланцы 4 и 5 обеспечивают только фиксацию положения оболочек 2 и 3 в первоначальный момент. При погружении гидростатическое давление сдавливает оболочки

2 и 3, что обеспечивает их надежное соединение (при диаметре сферической камеры

1 0,5 м на глубине 1000 м оболочки 2 и 3 сжимаются с силой 2000000 кг). При увеличении диаметра сферы камеры 1 в процессе формовосстановления оболочки 2 и 3 раздвигают фланцы 4 и 5, при этом пружины

11 практически не препятствуют формовосстановлению.

Двигатель может найти применение в подводной технике при проведении глубоководных работ с кабельной связью (обеспечение сохранности кабеля). Известны случаи, когда кабель рвался под действием собственного веса и тонул. Предлагаемые двигатели устанавливают вдоль кабеля на определенном расстоянии друг от друга так, чтобы обеспечивалось условие изменения плавучести кабеля при их срабатывании.

В процессе эксплуатации кабеля двигатели обеспечивают его плавучесть и уменьшение нагрузки на последующие участки. При включении средства нагрева двигателей кабель всплывает. Необходимо отметить, что утеря кабеля при его обрыве требует возвращения плавсредства на базу для его замены.

Это значительно увеличивает стоимость и сроки подводных работ.

1615440

При комплектации предлагаемыми двигателями подводного аппарата (фиг. 4) с соблюдением условия изменения плавучести при их срабатывании обеспечивается возвратное вертикальное перемещение àïïàрата.

Кроме того, предлагаемый двигатель может быть использован для подъема грузов со дна или для передачи информации с подводного технического объекта на поверхность моря, а также для спасения людей с подводного объекта, потерпевшего аварию.

При изготовлении двигателя целесообразно использовать никелид титана, поскольку он имеет высокую химическую стойкость в морской воде, хорошо работает в условиях кавитации и абразивного износа.

Сплавы на медной основе этими свойствами не обладают. Отечественный сплав ТН-1 обеспечивает обратимость деформаций до

8Я. Поскольку изменение объема (или, что одно и то же — плавучести) пропорционально кубу изменения диаметра сферы камеры 1, сплав ТН-1 обеспечит изменение плавучести на 25О, в то время как в известных подводных аппаратах системы изменения плавучести обеспечивают ее изменение на 3 — 7ОО.

При легировании никелида титана некоторыми металлами, например золотом, палладием или гафнием, обратимость деформаций можно повысить до 200, а изменение плавучести — на 73Я.

В системах перекачивания жидкости или в технологических процессах для изменения объема или давления двигатель устанавливают в автоклав, заливают водой и начинают нагрев оболочек 2 и 3. Нагрев может производиться горячей водой. В результате нагрева оболочек 2 и 3 в них генерируются напряжения, стремящиеся увеличить диаметр сферы камеры 1, повышая тем самым давление воды. При охлаждении воды и оболочек 2 и 3 давление упадет.

Технологическая оснастка автоклава в этом случае значительно упрощается.

Использование предлагаемого двигателя обеспечит повышение надежности за счет выполнения его термочувствительных элементов в виде сферических оболочек 2 и 3, выдерживающих максимальные нагрузки от внешнего давления, а также за счет упрощения средств повышения давления и вытеснения жидкости.

Формула изобретения

1. Мартенситный двигатель, содержащий по меньшей мере одну камеру переменного объема с двумя противополож ными стенками в виде оболочек, примыкающн» друг к другу своими торцовыми поверхностями, первая из которых выполнена из материала с термомеханической памятью, а также средство нагрева, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при работе в условиях высоких давлений, он дополнительно снабжен прижатыми снаружи к оболочкам каждой камеры парами конусных фланцев, в обоих фланцах выполнены соосные равно расположенные по окружности отвестия, в которых с возможностью продольного перемещения дополнительно установлены оси с гайками на обоих концах, между гайками и фланцами дополнительно установлены пружины, обе оболочки ка.кдой камеры выполнены в форме полусфер, образующих полную сферу, вторая оболочка каждой камеры также выполнена из материала с термомеханической памятью, „n при -том наружный диаметр фланцев больше наружного диаметра сферы, а память всех оболочек выражена в увеличении диаметра их сферических поверхностей.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, «5 что несколько сфер установлены последовательно на одних и тех же осях.

3. Двигатель по пп. 1 и 2, отлuчaющийся тем, что, с целью повышения технологичности, наружные поверхности оболочек в зоне их соединения выполнены

40 конусными, расширяющимися в направлении друг к другу, причем сферические н конические поверхности оболочек плавно сопряжены.

12 12

Фиг. 5

Составитель Л. Тугарев

Редактор Н. Рогулич Техред А. Кравчук Корректор М. Максимишинец

Заказ 3974 Тираж 363 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская йаб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101