Композитный корпус глубоководного технического средства
Владельцы патента RU 2453464:
Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли РФ (RU)
Изобретение относится к области морской техники и касается конструирования многослойных и многофункциональных корпусов для малогабаритных подводных аппаратов, работающих на устойчивость как при действии наружного давления, так и внутреннего высокого давления. Отсек подводного глубоководного технического средства выполнен единой конструкцией путем намотки композитной оболочки корпуса глубоководного технического средства на наружную поверхность силовой композитной оболочки баллона высокого давления таким образом, что наружный штуцер с фланцем, закрепленный в баллоне, является штуцером композитной оболочки корпуса, для чего фланец снабжен внешним дополнительным коническим выступом, образованным взаимопересекающимися поверхностями, расположенными под острым углом. Технический результат заключается в повышении несущей способности отсека, обеспечении хранения газов высокого давления, снижении массогабаритных характеристик для применения в сверхмалых подводных аппаратах. 1 ил.
Изобретение относится к области морской техники и касается корпусной конструкции подводного аппарата, изготавливаемой из композиционных материалов. Данная конструкция предназначена для использования в сверхмалых подводных аппаратах, где требуется использование газов под высоким давлением.
Известны многослойные оболочковые конструкции из композиционных материалов. В заявке №4519948 от 14.07.89 г., блок плавучести, по которой выдан патент, опубликованный 27.08.2006 г., содержится цилиндрический корпус со сферический оконечностью внешней стеклопластиковой с ребрами и внутренней гофрированной оболочками.
Известна многослойная оболочковая конструкция по заявке №2008136619 от 11.09.2008 г., принятая за прототип. Опубликована 27.01.2010 г., по которой выдан патент.
Данная оболочковая конструкция содержит наружную цилиндрическую и внутреннюю обечайки из композиционных материалов. Внутренняя обечайка выполнена ограненной, а ее вершины скреплены с наружной оболочкой.
Недостатком как аналога, так и прототипа является невозможность выдерживать высокое внутреннее давление.
В известных конструкциях подводных аппаратов применялись металлические баллоны воздуха высокого давления, отдельно закреплявшиеся внутри подводных аппаратов.
Целью (задачей) изобретения является обеспечение размещения баллона для хранения газов высокого давления в сверхмалом подводном аппарате с достижением минимальных массогабаритных характеристик аппарата, повышением его эксплуатационных характеристик, обеспечением работы в подводном положении в морской среде.
Указанная цель достигается тем, что конструкция корпуса глубоководного технического средства (ГТС) и баллона выполнены как единая конструкция из композиционных материалов путем намотки композиционной оболочки корпуса ГТС на наружную поверхность силовой композитной оболочки баллона.
Кроме этого, корпуса имеют в своем составе металлические лейнеры, из которых лейнер баллона имеет наружный штуцер с фланцем, являющимся одновременно и штуцером композитной оболочки корпуса, для чего фланец снабжен внешним дополнительным коническим выступом, образованным взаимопересекающимися поверхностями, расположенными под острым углом.
Указанные признаки отсутствуют в прототипе, что подтверждает соответствие заявляемого изобретения критерию «новизна», а также подтверждает его соответствие критерию «существенность отличий».
Наличие штуцера и фланца с внешним дополнительным коническим выступом позволяет осуществлять надежное крепление корпусной части и держать требуемое давление в корпусе. Данная конструкция создает надежную работу корпуса как при хранении внутри газов высокого давления, так и обеспечивает прочность при работе отсека на глубине.
Описание устройства. Фиг.1
Внутренней частью баллона является тонкостенный сварной металлический лейнер 1. Лейнер 1 состоит из обечайки внутренней 2 с двумя кольцами 3, горловины внутренней 4 и горловины наружной 5. Горловина внутренняя 4 состоит из днища 6 и штуцера 7. Горловина наружная 5 состоит из днища 8 и штуцера 9. Поверх лейнера 1 сформирована корпусная часть баллона из композиционного материала изготавливаемая методом намотки 10.
На корпусе баллона 10 со стороны горловины внутренней 4 на специально сделанной проточке размещена обечайка наружная 11 корпуса отсека.
На наружной поверхности силовой композитной оболочки баллона 10 и обечайке наружной 11 отсека сформирована наружная корпусная часть отсека 12 из композиционного материала, изготавливаемая методом намотки.
Наружный штуцер 9 имеет дополнительный конический выступ 13, образованный взаимопересекающимися поверхностями, расположенными под острым углом. Этот выступ особой конфигурации обеспечивает прочное формообразование наружного композитного корпуса, его надежное сцепление с корпусом баллона.
Работа устройства
Наружный штуцер предназначен для установки запорной арматуры, при помощи которой осуществляется накачка баллона газом до давления 200 кг/см2 и закрытие после накачки. Внутренний штуцер предназначен для размещения перепускного клапана, который обеспечивает в нужный момент подачу газа как рабочего тела для выполнения работы исполнительного механизма.
Наружный корпус обеспечивает использование отсека во всем диапазоне глубин от нуля до предельной.
Изготовление корпусов из композиционных материалов обеспечивает уменьшение массы корпусов в несколько раз относительно металлических. Корпуса из композиционных материалов обеспечивают повышенную коррозионную стойкость в морской воде. Создание единой конструкции корпус-баллон позволяет применить данную конструкцию в сверхмалых подводных аппаратах, где массогабаритные характеристики имеют первостепенное значение. Минимизация габаритов достигается отсутствием необходимости извлечения (установки) баллона и, как следствие, не требует дополнительного пространства для обслуживания баллона.
Корпус глубоководного технического средства (ГТС) из композиционного материала, изготавливаемый методом намотки, имеющий внутри баллон для хранения газа высокого давления из композиционного материала, изготавливаемый методом намотки, имеющие в составе металлические лейнеры, отличающийся тем, что выполнен единой конструкцией путем намотки композитной оболочки корпуса ГТС на наружную поверхность силовой композитной оболочки баллона таким образом, что наружный штуцер с фланцем, закрепленный в баллоне, является штуцером композитной оболочки корпуса, для чего фланец снабжен внешним дополнительным коническим выступом, образованным взаимопересекающимися поверхностями, расположенными под острым углом.
