Безреберный обтекатель антенны гидроакустической станции

Изобретение относится к области судостроения, а именно к обтекателям гидроакустических станций. Технический результат - создание обтекателя антенн гидроакустических станций из композиционных материалов, обладающего повышенной прочностью и эксплуатационной надежностью с улучшенными акустическими свойствами. Безреберный обтекатель антенны гидроакустической станции состоит из наружного, внутреннего слоев и размещенного между ними среднего слоя, выполненных из полимерных композиционных материалов, и отличается тем, что средний слой обтекателя армирован полиарамидными волокнами, а наружный и внутренний слои армированы водостойкими волокнами, при этом суммарная толщина наружного и внутреннего слоев составляет не более 0,25 толщины среднего слоя. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области судостроения, а именно к обтекателям антенн гидроакустических станций, и касается вопроса конструирования обтекателя антенны гидроакустической станции.

Обтекатель гидроакустической станции, являющийся частью рабочего отсека (выгородки) с креплением для установки антенны гидроакустической станции, имеет безнаборную трехслойную композиционную обшивку. Выгородка занимает пространство от носа судна до поперечной переборки. Обтекатель должен создавать благоприятные условия работе гидроакустической станции.

Известен подкильный обтекатель гидроакустической станции надводного корабля, содержащий обшивку и набор рабочего (приборного) отсека, отделенного поперечной переборкой от соседнего отсека (Простаков А.Л. Гидроакустические средства флота. Москва, Военгиз, 1974, рис.5). Однако набор обтекателя расположен в рабочей зоне, что уменьшает его звукопрозрачность и помехозащищенность.

Известен подкильный обтекатель гидроакустической станции надводного корабля, содержащий поперечную переборку рабочего отсека и килевую балку (набор), на который крепится безнаборная обшивка обтекателя, а также фундамент под антенну гидроакустической станции (Авторское свидетельство СССР №999404, кл. B63B 17/00).

Он имеет требуемые акустические свойства, однако при расположении обтекателя в носовой части корабля целостность оболочки обтекателя может быть нарушена из-за чрезмерных перемещений опорной килевой балки консольного типа, которая испытывает большую вертикальную нагрузку от слеминга. Для решения вопроса требуется существенное увеличение жесткости конструкции, являющейся опорой оболочки обтекателя.

Известен подкильный обтекатель гидроакустической станции надводного корабля, содержащий поперечную переборку рабочего отсека, килевую балку (набор), фундамент под антенну гидроакустической станции, безнаборную стеклопластиковую оболочку и систему пиллерсов для увеличения жесткости конструкции на действие усилия в вертикальном направлении (Патент на изобретение №2265549). Такой обтекатель обладает отвечающими требованиям акустическими свойствами только применительно к надводным кораблям.

Известны безреберные обтекатели для надводных кораблей и подводных лодок, изготавливаемые фирмой Гудрич (Goodrich).

http://www.goodrich.com/portal/site/grcom?GUD=6bf7e3f0930da110VgnVCM10000068f57eaa RCRD. Конструкция обтекателя для НК этой фирмы представляет собой оболочку из резины, армированной стальной проволокой. Для поддержания формы таких обтекателей требуется постоянное внутреннее избыточное давление воды.

Известен также обтекатель антенны гидроакустической станции подводной лодки трехслойной структуры из стеклопластика, выполненный из полимерных композиционных материалов (А.Г.Таубин, В.А.Колышницын, В.Г.Романов, Л.С.Крыжевич, «Прочность и устойчивость стеклопластиковых обтекателей антенн гидроакустических станций, содержащих стыки секций, при эксплуатационных воздействиях». Труды ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова, выпуск 35(319), Санкт-Петербург, 2008 г., фиг.1, 2) - прототип.

Однако при эксплуатационных воздействиях на такие обтекатели возникает значительная концентрация напряжений на границе слоев, наличие которой обусловлено большой разницей в механических характеристиках соединяемых слоев. Неблагоприятное напряженное состояние создает пониженную адгезионную прочность и низкую ударостойкость обтекателя, о чем свидетельствуют многочисленные случаи повреждения обтекателей.

Задачей предлагаемого изобретения является создание обтекателя антенны гидроакустической станции из композиционных материалов, обладающего повышенной прочностью и ударостойкостью с улучшенными акустическими свойствами.

Это достигается тем, что у безреберного обтекателя антенны гидроакустической станции, состоящего из наружного, внутреннего слоев и размещенного между ними среднего слоя, выполненных из полимерных композиционных материалов, согласно изобретению его средний слой армирован полиарамидными волокнами, а наружный и внутренний слои армированы водостойкими волокнами. При этом суммарная толщина последних составляет не более 0,25 толщины среднего слоя.

Кроме того, в качестве водостойких волокон наружного и внутреннего слоев обтекателя могут быть использованы стеклянные волокна.

Наряду с этим в качестве водостойких волокон наружного и внутреннего слоев обтекателя могут быть использованы угольные волокна.

Армирование среднего слоя полиарамидными волокнами, обладающего высокой прочностью и малой плотностью, позволяет увеличить ударостойкость и улучшить акустические свойства безреберного обтекателя антенны гидроакустической станции.

Армирование наружного и внутреннего слоев безреберного обтекателя антенны гидроакустической станции водостойкими волокнами позволяет сохранить прочность среднего слоя на период эксплуатации, так как предлагаемый материал - полиарамид при необходимой прочности сам по себе не обладает необходимой водостойкостью.

Ограничение величины суммарной толщины наружного и внутреннего слоев безреберного обтекателя гидроакустической станции величиной не более 0,25 толщины среднего слоя позволяет уменьшить погонную массу изделия и тем самым улучшить акустические свойства обтекателя.

Преимуществом нового устройства безреберного обтекателя антенны гидроакустической станции является ее повышенная прочность и ударостойкость, которые обеспечиваются близостью упругих и прочностных характеристик материалов соединяемых слоев.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид безреберного обтекателя гидроакустической станции, на фиг.2 - фрагмент обтекателя антенны гидроакустической станции прототипа и на фиг.3 - фрагмент предлагаемого безреберного обтекателя антенны гидроакустической станции.

Безреберный обтекатель антенны гидроакустической станции состоит из внутреннего слоя 1, наружного слоя 2 и расположенного между ними среднего слоя 3, выполненных из полимерных композиционных материалов (фиг.3). Средний слой 3 армирован полиарамидными волокнами (не показаны), а наружный слой 2 и внутренний слой 1 - водостойкими волокнами (не показаны). При этом суммарная толщина наружного 2 и внутреннего 1 слоев составляет не более 0,25 толщины среднего слоя 3. Кроме того, в качестве водостойких волокон наружного слоя 2 и внутреннего слоя 1 могут быть использованы стеклянные волокна или угольные волокна.

Устройство работает следующим образом. Под действием внешней нагрузки со стороны потока воды возникает совместная деформация всех трех слоев 1, 2, 3 безреберного обтекателя антенны гидроакустической станции. Полиарамид в среднем слое 3 обеспечивает снижение концентрации касательных напряжений на границах слоев попарно: «наружный 2 - средний 3» и «внутренний 1 - средний 3». Уменьшение концентрации напряжений обеспечивает повышение прочности и ударостойкости обтекателя.

Предлагаемый безреберный обтекатель антенны гидроакустической станции обладает большей прочностью и ударостойкостью и повышенными акустическими характеристиками, что его выгодно отличает от прототипа.

1. Безреберный обтекатель антенны гидроакустической станции, состоящий из наружного, внутреннего слоев и размещенного между ними среднего слоя, выполненных из полимерных композиционных материалов, отличающийся тем, что средний слой обтекателя армирован полиарамидными волокнами, а наружный и внутренний слои армированы водостойкими волокнами, при этом суммарная толщина наружного и внутреннего слоев составляет не более 0,25 толщины среднего слоя.

2. Безреберный обтекатель антенны гидроакустической станции по п.1, отличающийся тем, что в качестве водостойких волокон наружного и внутреннего слоев обтекателя использованы стеклянные волокна.

3. Безреберный обтекатель антенны гидроакустической станции по п.1, отличающийся тем, что в качестве водостойких волокон наружного и внутреннего слоев обтекателя использованы угольные волокна.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиотехнических устройствах подводных судов. Технический результат - уменьшение громоздкости без увеличения задержки излучения и приема электромагнитных сигналов.

Изобретение относится к авиационной и ракетно-космической технике, а именно к головным отсекам (ГО) летательных аппаратов (ЛА). ГО ЛА содержит переднюю панель в виде клина с плоскими иллюминаторами, осесимметричную с переменным сечением боковую обечайку со стыковочным шпангоутом, складную телескопическую аэродинамическую иглу.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к защите антенн от воздействия внешних факторов окружающей среды. Техническим результатом является расширение диапазона частот проходящих радиоволн от 3 до 30 ГГц через многослойное радиопрозрачное укрытие для антенн с одновременным упрощением его конструкции.

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может использоваться преимущественно в конструкциях высокоскоростных ракет различных классов. Технический результат - увеличение длительности эксплуатационного режима за счет сохранения прочности соединения металл-керамика при силовых и тепловых воздействиях на обтекатель.

Изобретение относится к конструктивным элементам фюзеляжа летательного аппарата. Обтекатель антенны, установленный на самолете, содержит радиопрозрачную переднюю и металлическую заднюю части, обшивку, подкрепленную силовым набором.

Изобретение относится к области создания конструкций антенных обтекателей высокоскоростных ракет с оболочками из жаростойких керамических материалов. Технический результат - обеспечение работоспособности антенного обтекателя для условий одновременного удовлетворения воздействию превалирующих нагрузок: тепловой - при менее значительной силовой и силовой - при менее значительной тепловой, а также при любом соотношении нагрузок на промежуточных траекториях.
Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет из керамики.
Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет из пористой керамики.

Изобретение относится к области создания конструкций антенных обтекателей высокоскоростных ракет с оболочками из жаростойких керамических материалов. .

Изобретение относится к судостроению, а именно к обтекателям гидроакустических станций, и касается вопроса конструирования обтекателя антенны гидроакустической станции.

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам преимущественно к широкополосным системам «антенна-обтекатель». Технический результат - повышение коэффициента прохождения электромагнитной волны и снижение пеленгационных ошибок в системе «антенна-обтекатель» в широкой полосе частот. Для этого широкополосная система «антенна-обтекатель» содержит пеленгующую линейно-поляризованную антенну, механизм поворота антенны на цель и обтекатель в виде колпака с выпуклой формой образующей и однослойной стенкой, снабженный узлом жесткого крепления к летательному аппарату, при этом плоскость поляризации антенны совпадает с плоскостью пеленгации, а в радиопрозрачной зоне либо образующая внешней поверхности колпака выполнена в виде логарифмической спирали, полюс которой совпадает с центром вращения антенны, а внутренняя образующая колпака выбрана конгруентной внешней либо внешняя и внутренняя образующие колпака выполнены неконгруентными, в виде логарифмических спиралей с полюсами, совпадающими с центром вращения антенны. 35 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенным системам. Технический результат - упрощение конструкции антенной системы и ослабление климатико-механических требований к составным частям антенной системы. Антенная система с частичной металлизацией радиопрозрачного защитного кожуха содержит зеркало, малошумящий усилитель с преобразователем частоты и устройство наведения на объект излучений, при этом в ее состав введен защитный радиопрозрачный кожух, соответствующий конфигурации для зеркала антенны и установленный на вращающейся по кругу платформе, при этом половина или часть кожуха металлизирована и представляет собой зеркало антенны, а малошумящий усилитель с преобразователем частоты установлен на кронштейне, обеспечивающем его перемещение в горизонтальной и вертикальной плоскости, для ослабления ветровых нагрузок защитный кожух укрепляется растяжками, а также дополнительно введен компрессор с регулируемым температурным режимом для поддержания внутри кожуха соответствующего температурного режима. 1 ил.

Изобретение относится к области авиационно-ракетной техники, преимущественно к конструкциям носовых радиопрозрачных обтекателей, являющихся укрытием от аэродинамического воздействия антенных устройств головок самонаведения (АУ ГСН). Технический результат - снижение теплового воздействия на АУ ГСН и наружную керамическую оболочку антенного обтекателя в условиях нестационарного высокотемпературного воздействия. Для этого антенный обтекатель содержит керамическую оболочку, металлический стыковой шпангоут и расположенный во внутренней полости соосно с ними куполообразный радиопрозрачный теплозащитный экран, соединенный с оболочкой термостойким адгезивом по всей поверхности прилегания к оболочке. Экран изготовлен из термостойкого стеклопластика на основе кремнийорганического, полиимидного или фенолформальдегидного связующих и кварцевых стеклотканей сатинного и объемного плетения. На наружную и внутреннюю поверхности экрана нанесено теплостойкое покрытие кремнийорганической или фторопластовой эмалью. Во внутренней полости экрана установлено металлическое кольцо, соединенное с экраном термостойким адгезивом, а со шпангоутом - через экран крепежными элементами, выполненными в виде шпилек или винтов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области авиационно-ракетной техники, преимущественно к конструкциям носовых радиопрозрачных обтекателей, являющихся укрытием от аэродинамического воздействия антенных устройств головок самонаведения (АУ ГСН). Технический результат - снижение теплового воздействия на АУ ГСН и снижение температуры прогрева шпангоута в условиях нестационарного аэродинамического нагрева с обеспечением высоких радиотехнических характеристик в широком диапазоне частот. Для этого антенный обтекатель содержит керамическую оболочку, металлический стыковой шпангоут, куполообразный радиопрозрачный теплозащитный экран и теплоизоляционное кольцо. Экран выполнен трехслойным с внешними слоями из термостойкого стеклопластика на основе хромалюмофосфатного, полиимидного, кремнийорганического или фенолформальдегидного связующих и внутренним слоем, выполненным из теплостойкого материала на основе стеклянного или кремнеземного волокон. На наружную поверхность экрана нанесено теплостойкое покрытие. Теплоизоляционное кольцо жестко присоединено к экрану или выполнено за одно целое с ним из материала внешних слоев экрана, и соединено с оболочкой и шпангоутом термостойким адгезивом. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области создания конструкций носовых антенных обтекателей ракет с оболочками, изготавливаемыми из жаростойких неорганических (керамических) материалов. Технический результат - повышение герметичности и устойчивости антенного обтекателя к воздействию динамических нагрузок в условиях длительного теплосилового воздействия. Для этого антенный обтекатель содержит керамическую оболочку, металлический стыковой шпангоут и расположенное между ними теплоизоляционное кольцо, соединенное с оболочкой и шпангоутом термостойким адгезивом. Кольцо выполнено из термостойкого стеклопластика на основе алюмохромфосфатного, полиимидного, кремнийорганического и фенолформальдегидного связующих. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может быть использовано при креплении антенных обтекателей скоростных ракет различных классов. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности узла крепления обтекателя с корпусом летательного аппарата за счет более точного базирования (центрирования) антенного обтекателя на шпангоуте. Узел крепления обтекателя с корпусом летательного аппарата содержит металлический шпангоут, соединенный с керамическим обтекателем слоем эластичного термостойкого клея. По окружности шпангоут имеет кольцевую проточку, заполненную эластичным термостойким клеем, по центру которой выполнены крестообразные сквозные пазы под углом 45° к продольной оси шпангоута. По краям и в центре пересечения пазов имеются сквозные отверстия. В части шпангоута, обращенной в сторону обтекателя, выполнены компенсаторы теплового расширения в виде осевых сквозных дополнительных пазов с отверстиями с образованием цанговых лепестков, непосредственно контактирующих своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью обтекателя. Крестообразные пазы и компенсаторы теплового расширения размещены поочередно и равномерно. 1 ил.

Изобретение относится к способу изготовления термостойкого элемента корпуса сверхзвукового летательного аппарата (ЛА) и касается переднего радиопрозрачного обтекателя корпуса. При изготовлении клиновидного радиопрозрачного переднего обтекателя корпуса ЛА применяют объемную многослойную пряжу оболочки обтекателя из термостойкой нити с пропиткой термоактивным связующим, формуют оболочки на оправке и отверждают связующее, затем механически обрабатывают поверхности оболочки, стыкуемые с корпусом. При этом предварительно изготавливают части обтекателя, в том числе верхнюю и нижнюю части оболочки, соединительную дугу, с формированием передней кромки обтекателя и стыковочных полок на ее верхней и нижней поверхностях для верхней и нижней частей оболочки и элементы их механического крепления. При изготовлении соединительной дуги продольные нити слоев пряжи укладывают по радиусу изгиба передней кромки обтекателя. После изготовления производят механическую обработку стыкуемых поверхностей частей обтекателя, наносят на них высокотемпературный клей и осуществляют механическую сборку и склеивание частей обтекателя. Достигается обеспечение возможности изготовления термостойкого клиновидного переднего обтекателя ЛА с необходимой продолжительностью работы и радиотехническими характеристиками. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

,Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам преимущественно к широкополосным антенным обтекателям. Техническим результатом является повышение коэффициента прохождения и снижение искажений, вносимых обтекателем в поле падающей волны в широкой полосе частот. Для этого широкополосный обтекатель, содержащий однослойную стенку из материала в форме колпака, снабженного узлом крепления к летательному аппарату, характеризуется тем, что стенка выполнена из диамагнитного материала µ≤1, с диэлектрической проницаемостью ε = 1 μ , с диэлектрическими tg(δε)<0,0100 и магнитными tg(δµ)<0,0100 потерями, где диэлектрическая проницаемость определяется как ε=ε′·(1+i·tg(δε)), а магнитная проницаемость определяется как µ=µ′·(1+i·tg(δµ)). 5 ил.

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, преимущественно к разработке и производству радиопрозрачных обтекателей летательных аппаратов. Технический результат - повышение прочности узла соединения керамической оболочки с металлическим шпангоутом при теплопрочностных нагрузках и улучшение технологии изготовления. Узел крепления керамической оболочки антенного обтекателя с металлическим шпангоутом содержит керамическую оболочку и металлический шпангоут, соединенный с керамической оболочкой по сопрягаемым поверхностям слоем эластичного термостойкого адгезива. В шпангоуте выполнены равномерно расположенные по окружности отверстия, плотность распределения которых в осевом направлении для области соединения оболочки со шпангоутом пропорциональна величине распорных усилий, передаваемых от шпангоута к оболочке, при этом радиусы описанных окружностей отверстий выбираются из условия: R≥5H, где R - радиус описанной окружности, Н - толщина адгезив. 3 ил.

Способ по изобретению заключается в создании прочных тонких, механических поддерживающих структур для электромагнитного калориметра. Такими структурами являются ячеистые структуры из пропитанной эпоксидным связующим ткани из углеродного волокна. Техническим результатом, достигаемым при использовании способа по изобретению, является возможность изготовления механической структуры из углеродного волокна с высокой прочностью и точностью по толщине тонких стенок 20 мкм и плоскостности. Технический результат обеспечивается тем, что в отсутствии внешнего давления и автоклавов, для формирования нужных поверхностей и толщины стенок используются внешние формообразующие пластины и бруски сложной формы из высоколегированной стали, собранные в единую конструкцию высокопрочными винтами. Требуемые толщины и точность ячеистой структуры достигаются созданием при изготовлении формообразующих пластин и брусков гарантированных зазоров, задающих толщины стенки готового изделия с точностью 20 мкм, и качеством обработанной поверхности. Для осуществления способа по изобретению используется устройство, которое включает в себя детали формирования высокоточной внутренней и внешней геометрии тонкостенных сотовых структур, а также комплект дополнительных деталей, необходимых для сборки и перемещения устройства, и датчики системы контроля температуры оснастки в процессе изготовления ячеистых структур. Точность размеров изготавливаемых сотовых структур обеспечивается, прежде всего, за счет прецизионного позиционирования этих деталей относительно друг друга во время сборки пресс-формы, а также высокоточной обработки деталей оснастки. Для успешного создания требуемого образца в дальнейшем необходимо выполнить ряд стандартных операций, не относящихся к использованию данного устройства, а именно производится обрезка технологических и конструктивных элементов по краям альвеолы. Результатом создания устройства является возможность изготовления опорных ячеистых структур с толщиной стенки 200 мкм, точностью изготовления каждой ячейки 20 мкм и плоскостностью от 10 мкм. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к обтекателям гидроакустических станций. Технический результат - создание обтекателя антенн гидроакустических станций из композиционных материалов, обладающего повышенной прочностью и эксплуатационной надежностью с улучшенными акустическими свойствами. Безреберный обтекатель антенны гидроакустической станции состоит из наружного, внутреннего слоев и размещенного между ними среднего слоя, выполненных из полимерных композиционных материалов, и отличается тем, что средний слой обтекателя армирован полиарамидными волокнами, а наружный и внутренний слои армированы водостойкими волокнами, при этом суммарная толщина наружного и внутреннего слоев составляет не более 0,25 толщины среднего слоя. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх