Корпус подводного аппарата

Изобретение относится к области судостроения, в частности к конструкции корпусов аппаратов, работающих на устойчивость при действии гидростатического давления и сжимающей силы. Корпус подводного аппарата содержит металлический каркас и охватывающую его эластичную оболочку, выполненную из водонепроницаемого материала. Между каркасом и оболочкой введена промежуточная оболочка, выполненная из ткани на основе высокопрочных арамидных волокон, при этом каркас имеет решетчатую структуру. Технический результат заключается в повышении надежности и устойчивости корпуса подводного аппарата к внешнему гидростатическому давлению при снижении массы аппарата. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к судостроению, в частности к конструкции корпусов аппаратов, работающих на устойчивость при действии гидростатического давления и сжимающей силы, и может быть использовано при разработке корпусов (контейнеров) для размещения в них гидрофизической аппаратуры, обеспечивающих эффективную ее защиту и эксплуатацию на различных глубинах.

Известен корпус подводного аппарата [авторское свидетельство SU №1519101, B63B 3/13, опубл. 30.10.1993 г.]. Данное устройство содержит металлический каркас и охватывающую его наружную оболочку, выполненную из водонепроницаемого материала, например резины. Каркас и оболочка отделены друг от друга полостью, заполненной сыпучим материалом, например песком. В каркасе имеются отверстия для перетока воздуха.

При погружении корпуса гидростатическое давление воды воздействует на наружную оболочку и вследствие ее эластичности передается на сыпучий материал. Вследствие наличия отверстий в каркасе происходит выравнивание давления внутри каркаса и давления воздуха, находящегося между частицами сыпучего материала.

Данное устройство наиболее близко по технической сущности к заявляемому и поэтому принято за прототип.

Устройство просто и дешево в изготовлении.

Однако недостатком данного корпуса подводного аппарата является то, что обеспечение его надежности и устойчивости к внешнему гидростатическому давлению осуществляется за счет увеличенной толщины песчаного заполнителя, что приводит к естественному утяжелению корпуса. Кроме того, при эксплуатации данного аппарата возможно смещение каркаса в сыпучем материале относительно геометрического центра подводного аппарата, что может привести к снижению надежности и прочности всей конструкции или даже ее разрушению.

Задачей заявляемого изобретения является обеспечение надежности и устойчивости корпуса подводного аппарата к внешнему гидростатическому давлению при снижении массы аппарата.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является разработка конструкции корпуса подводного аппарата, обладающего меньшей массой при достаточной его прочности и устойчивости в условиях воздействия внешнего гидростатического давления.

Технический результат достигается тем, что корпус подводного аппарата, содержащий металлический каркас и охватывающую его эластичную оболочку, выполненную из водонепроницаемого материала, согласно изобретению между каркасом и оболочкой введена промежуточная оболочка, выполненная из ткани на основе высокопрочных арамидных волокон, при этом каркас имеет решетчатую структуру.

Введение между каркасом и оболочкой промежуточной оболочки, выполненной из ткани на основе высокопрочных арамидных волокон (по сравнению с сыпучим заполнителем в прототипе), позволило существенно уменьшить толщину стенки аппарата, тем самым снизить его массу. Наличие каркаса, имеющего решетчатую структуру, позволило, сохранив жесткость всей конструкции, при заданных условиях также уменьшить массу подводного аппарата. Выполнение промежуточной оболочки из ткани на основе высокопрочных арамидных волокон, имеющей высокие прочностные характеристики (σ≈3,5 ГПа) и одновременно с этим меньшую плотность (ρ≈1450 кг/м3), позволяет выдерживать перепад давления между полостью в корпусе аппарата и окружающей средой, что обеспечивает надежность и устойчивость к внешнему гидростатическому давлению. Это происходит за счет совместной работы оболочек, перераспределения внешнего давления между ними, что приводит к уменьшению напряжения в каркасе и ведет к сохранению целостности аппарата при минимальных габаритно-массовых характеристиках. А также дает возможность расчетного прогнозирования величины нагружения на элементы конструкции путем задания толщин оболочек в зависимости от глубины погружения подводного аппарата.

Для увеличения стойкости подводного аппарата к внешним механическим повреждениям снаружи он имеет дополнительную оболочку, выполненную из ткани на основе комбинированных металлоамидных нитей.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».

Новые признаки (введение между каркасом и оболочкой промежуточной оболочки, выполненной из ткани на основе высокопрочных арамидных волокон, при этом каркас имеет решетчатую структуру) не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется чертежом, на котором показано поперечное сечение корпуса подводного аппарата.

Устройство выполнено следующим образом.

Корпус подводного аппарата содержит выполненный из титана каркас 1 и охватывающую его оболочку 2, выполненную из водонепроницаемого материала, например резины или ПВХ пленки. Между каркасом 1 и оболочкой 2 введена промежуточная оболочка 3, выполненная из ткани на основе высокопрочных арамидных волокон (например, из терлона или ткани из нитей СВМ). Каркас 1 имеет решетчатую структуру с отверстиями 4. Каркас служит для сохранения геометрических размеров корпуса подводного аппарата. Между силовым каркасом 1, промежуточной оболочкой 3 и между оболочками 2 и 3 имеется технологический зазор, обеспечивающий простоту и удобство сборки корпуса. Снаружи для защиты от внешних повреждений оболочки 2 аппарат может иметь дополнительную оболочку (не показано), выполненную из ткани на основе комбинированных металлоамидных нитей или из ткани на основе высокопрочных арамидных волокон (см.чертеж). Толщину каждой из оболочек 2 и 3 определяют специальным расчетом в зависимости от требований, предъявляемых к конструкции подводного аппарата (например, от глубины погружения) и прочностных характеристик применяемых материалов.

Устройство работает следующим образом.

При погружении подводного аппарата давление воды воздействует на оболочку 2, которая, вследствие своей эластичности и возможности растяжения под нагрузкой, передает большую часть распределенного давления окружающей среды на оболочку 3, при этом оболочка 2 обеспечивает герметичность корпуса подводного аппарата. Под воздействием давления воды технологические зазоры между оболочками 2, 3 и оболочкой 3 и каркасом 1 исчезают, при этом оболочки 2 и 3 облегают каркас 1. За счет перепада давления между внутренней полостью в корпусе аппарата и окружающей средой оболочка 2 совместно с оболочкой 3 втягивается в отверстия 4. Оболочка 3 воспринимает распределенное давление и в ней образуются нормальные растягивающие напряжения, а в местах соприкосновения с каркасом 1 дополнительно возникают такие же сжимающие напряжения в радиальном направлении. Кольцевые составляющие нормальных растягивающих напряжений в оболочке 3 уравновешиваются, а на каркас 1 передаются только радиальная составляющая растягивающих напряжений и сжимающие напряжения в радиальном направлении в местах контакта. Благодаря этому на каркас 1 передается только часть внешней нагрузки от давления воды, что приводит к уменьшению в нем напряжений и, как следствие, к возможности уменьшения его толщины.

Выполнение оболочки 3 из ткани на основе высокопрочных арамидных волокон с ее возможностью воспринимать большую растягивающую нагрузку, дает возможность выдерживать перепад давления между внутренней полостью в корпусе аппарата и окружающей средой при меньшей толщине стенки, обеспечивая надежность и устойчивость корпуса подводного аппарата к внешнему гидростатическому давлению.

Работоспособность корпуса подводного аппарата была проверена экспериментально. Конструкция показала свою надежность и работоспособность.

Таким образом, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:

- обеспечение надежности и устойчивости корпуса подводного аппарата к внешнему гидростатическому давлению при снижении массы аппарата;

- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

1. Корпус подводного аппарата, содержащий металлический каркас и охватывающую его эластичную оболочку, выполненную из водонепроницаемого материала, отличающийся тем, что между каркасом и оболочкой введена промежуточная оболочка, выполненная из ткани на основе высокопрочных арамидных волокон, при этом каркас имеет решетчатую структуру.

2. Корпус подводного аппарата по п.1, отличающийся тем, что снаружи он имеет дополнительную оболочку, выполненную из ткани на основе комбинированных металлоамидных нитей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области судостроения и касается несущих конструкций подводных аппаратов. Рама (1) для подводного телеуправляемого аппарата (ПТА) содержит рамные элементы (12), сформированные на каркасе (11) из материала с положительной плавучестью.

Изобретение относится к судостроению, точнее к платформам для бурения скважин и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений на шельфе. Судно снабжения содержит прочный корпус, легкий корпус затопляемой ходовой рубки.

Изобретение относится к морской технике и касается технологии изготовления прочного корпуса подводного аппарата. Цилиндрическую оболочку прочного корпуса подводного аппарата изготовляют из двух стеклянных слоев, между которыми формируют слой из пеностекла, и металлического покрытия в виде внешней, внутренней и торцевых облицовок, имеющих коэффициент температурного расширения, превышающий его величину у стекла.

Изобретение относится к морской технике и касается технологии изготовления прочного корпуса подводного аппарата. .

Изобретение относится к области судостроения, в частности к способам борьбы за живучесть подводных объектов в случае возникновения пробоины в их корпусе. .

Изобретение относится к области судостроения, в частности к средствам борьбы за живучесть подводных объектов в случае возникновения пробоины в их корпусе. .

Изобретение относится к области судостроения, в частности к средствам борьбы за живучесть подводных объектов в случае возникновения пробоины в их корпусе. .

Изобретение относится к области судостроения, в частности к средствам борьбы за живучесть подводных объектов в случае возникновения пробоины в их корпусе. .

Изобретение относится к области судостроения, в частности к способам борьбы за живучесть подводных объектов в случае возникновения пробоины в их корпусе. .

Изобретение относится к области судостроения, в частности к средствам борьбы за живучесть подводных объектов в случае возникновения пробоины в их корпусе. .

Изобретение относится к области судостроения, а именно к обитаемым подводным аппаратам. Предложен многокорпусный глубоководный обитаемый аппарат, являющийся универсальной интегрированной системой, который состоит из нескольких (например, трех) корпусов, расположенных, например, в ряд, один из которых основной движущий, а остальные - взаимозаменяемые модули. Во втором варианте выполнения многокорпусного глубоководного обитаемого аппарата оси симметрии его корпусов при виде спереди расположены на одной окружности, в центре системы между корпусами установлены движители. Модули соединены герметично с основным корпусом автоматическим разъемным соединением с переходными люками сообщения между корпусами. Каждый корпус оборудован в зависимости от назначения системами жизнеобеспечения и автономного всплытия. Многокорпусный глубоководный обитаемый аппарат имеет устройство для соединения тросом-кабелем с самолетом-носителем (при размещении его на самолете-носителе) или с судном-носителем и способен передвигаться как по воде, так и под водой с дистанционным управлением как привязной аппарат или как независимый автономный аппарат. Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик подводного аппарата, расширении его функциональных возможностей. 2 н.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к морской технике и касается конструирования соединений оболочек прочных корпусов подводных аппаратов. Соединение содержит наружное уплотнение, соединяющее сопрягаемые оболочки, выполненные без выступающих наружных деталей, с применением эластичного уплотнителя с хомутом. На наружных поверхностях соединяемых оболочек под уплотнителем выполнены кольцевые углубления с плавными обводами на глубину, не превышающую десятую часть толщины соединяемых оболочек, в которые входят выступы на хомуте, смещенные к поверхности разъема оболочек на величину обжатия эластичного уплотнителя. Хомут плотно прижимает уплотнитель к наружным поверхностям соединяемых оболочек, обеспечивая водонепроницаемость торцевого разъемного соединения в течение всего времени нахождения аппарата на глубине, опускания на глубину и подъема. Достигается надежность удержания соединяемых оболочек прочного корпуса от разъединения в надводном и подводном положениях без существенного снижения прочности узла соединения. 1 ил.

Изобретение относится к подводному кораблестроению. Подводная лодка характеризуется тем, что внутри прочного корпуса имеется дополнительный герметичный корпус, установленный с зазором относительно прочного и центрируемый в нем резиновыми шипами или ребрами, а промежуток между этими корпусами заполнен касторовым маслом с резиновой крошкой. Во втором варианте исполнения промежуточный корпус установлен между прочным и наружным корпусами. В третьем варианте наружный корпус снаружи сплошь покрыт продольно ориентированными резиновыми герметичными емкостями, заполненными касторовым маслом с резиновой крошкой. Технический результат заключается в повышении скрытности подводной лодки. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к подводному судостроению, а более конкретно к конструкции корпуса подводных технических средств. Предложена межотсечная переборка подводной лодки, которая содержит два безнаборных полотна со сферической поверхностью, прикрепленные к прочному корпусу с образованием между ними цистерны вспомогательного балласта, и снабжена системой наддува с баллоном сжатого воздуха, связанным посредством трубопровода с запорной арматурой с внутренней полостью, образованной полотнами переборки. Полотна переборки обращены выпуклостями навстречу одно другому. Достигается повышение живучести подводной лодки за счет обеспечения равного расчетного давления с любой стороны переборки и повышения расчетного давления межотсечной переборки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается конструкции подводных технических средств. Предложена межотсечная переборка подводного технического средства, которая содержит безнаборное полотно, прикрепленное к прочному корпусу и состоящее из внутреннего сферического участка и наружного тороидального участка, причем выпуклость внутреннего и наружного участков полотна переборки направлена в разные стороны. Обеспечивается снижение веса полотна переборки, повышается технологичность ее монтажа в прочном корпусе подводного технического средства. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для защиты подводной лодки от разрушения. Устройство для защиты подводной лодки от разрушения в момент бомбардировки ее глубинными бомбами с противолодочных кораблей снабжено цилиндрами с поршнями или с поршнями телескопического вида. К штокам поршней закреплены отдельные секции кожуха, выполненные, например, из титана, повторяющие форму наружной поверхности лодки в собранном состоянии. Секции кожуха имеют возможность перемещения на расстояние от корпуса. Цилиндры расположены в полости корпуса лодки неподвижно, смотровая рубка подводной лодки имеет цилиндры с поршнями. К штокам поршней закреплены кожухи, повторяющие форму наружной поверхности указанной смотровой рубки в собранном состоянии. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для защиты подводной лодки от разрушения. Устройство для защиты подводной лодки от разрушения в момент бомбардировки ее глубинными бомбами с противолодочных кораблей имеет на наружной поверхности корпуса подводной лодки слой наклеенного упругого материала, например слой резины, или слой полимера, например слой тефлона. С наружной стороны указанный материал защищен кольцевыми модулями, выполненными из труб, например из титановых труб, и концевые модули ступенчатые с уменьшающимися диаметрами, соединенные сваркой или на наружной поверхности указанной подводной лодки слои наклеенного упругого материала, например слои резины, или слои полимера, например слои тефлона, выполненные в виде колец. Техническим результатом изобретения является защита корпуса подводной лодки от разрушения в момент бомбардировки её глубинными бомбами с противолодочных кораблей. 1 ил.
Наверх