Корпус подводной лодки, предварительно напряженный постоянным усилием

 

Изобретение относится к проектированию и строительству подводных лодок, трубопроводов и других оболочек, применяемых под водой. Корпус подводной лодки, предварительно напряженный постоянным усилием, включает оболочку и связи, служащие для постоянного усилия преднапряжения. Внутри оболочки установлены кольца прямоугольного сечения. Связи расположены между кольцами и оболочкой. Обеспечивается возможность использования конструкций, имеющих оболочку в качестве главного конструктивного элемента и преднапряженных постоянным усилием, под водой в условиях большого гидростатического давления. 3 ил.

Изобретение относится к проектированию и строительству подводных лодок, трубопроводов и других оболочек, применяемых под водой.

Главным в корпусе подводной лодки, преднапряженном постоянным усилием, является оболочка. Известны конструкции, предварительно напряженные постоянным усилием, в которых главным конструктивным элементом является оболочка /Киянов И.M. Преднапряжение трубопроводов, резервуаров, фюзеляжей постоянным усилием, создаваемым связью по авторскому свидетельству 1686059. Информационный листок 161-98. - Оренбург, Оренбургский ЦНТИ, 1998/.

Недостатком известных конструкций, имеющих оболочку в качестве главного конструктивного элемента и преднапряженных постоянным усилием, является то, что они не могут быть использованы под водой в условиях большого гидростатического давления.

Технический результат обеспечивает возможность использования конструкций, имеющих оболочку в качестве главного конструктивного элемента и преднапряженных постоянным усилием, под водой в условиях большого гидростатического давления.

Решение задачи достигается за счет того, что внутри оболочки, на расстоянии друг от друга, определяемом расчетом, стоят кольца прямоугольного сечения, а между кольцами и оболочкой помещены связи, создающие в оболочке постоянное растягивающее, а в кольцах тоже постоянное, но сжимающее усилие.

На фиг.1 схематично изображен участок корпуса подводной лодки /вид сбоку/. На фиг.2 - разрез по А-А. На фиг.3 - сечение кольца.

Корпус подводной лодки, предварительно напряженный постоянным усилием, включает оболочку 1, кольца 2, связи 3.

Оболочка подводной лодки испытывает большое гидростатическое давление воды, в результате которого в ней возникают нормальные сжимающие напряжения, действующие в двух направлениях: кольцевых и им перпендикулярных - меридиональных. При этом нормальные сжимающие напряжения в меридиональных направлениях в два раза больше, чем в кольцевых. Этим сжимающим напряжениям, возникающим в оболочке от гидростатического давления в меридиональных направлениях, противопоставляются растягивающие напряжения, возникающие от предварительного напряжения, сохраняющегося постоянным при изменениях гидростатического давления и колебаниях температуры.

Таким образом, сжатые кольца уменьшают сжимающее усилие в оболочке. Обеспечить устойчивость сжатых колец за счет увеличения их толщины h /см. фиг. 3/ можно при меньших затратах материала /стали/, чем обеспечить устойчивость сжатой оболочки, так как в формуле для момента инерции прямоугольного сечения толщина h входит в третьей степени /толщина оболочки значительно меньше толщины колец/. За счет этого получается экономия материала оболочки.

Важное значение имеет постоянное усилие преднапряжения, поскольку работа постоянного усилия преднапряжения, подсчитанная по формуле Клапейрона, в два раза больше работы усилия, изменяющегося от минимальной величины до максимальной, а это приводит к экономии материала связей, создающих постоянное усилие преднапряжения.

В конструкции, показанной на фиг.2, четыре связи, создающие постоянное усилие преднапряжения в оболочке. Их может быть меньше и больше. Увеличение количества связей не приведет к удорожанию их общей стоимости, так как при увеличении количества связей вес каждой связи и стоимость ее уменьшаются.

Постоянное усилие преднапряжения обеспечивает постоянство усилия в оболочке при погружении и всплытии подводной лодки, а также и при колебаниях температуры.

Постоянные напряжения в оболочке замедляют развитие трещин усталости, что способствует увеличению надежности и долговечности конструкций.

Формула изобретения

Корпус подводной лодки, предварительно напряженный постоянным усилием, включающий оболочку и связи, служащие для создания постоянного усилия преднапряжения, отличающийся тем, что внутри оболочки установлены кольца прямоугольного сечения, а связи расположены между кольцами и оболочкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3