ВОДОНЕПРОНИЦАЕМЫЙ ПРОЧНЫЙ КОРПУС ПОДВОДНОГО АППАРАТА ИЗ СТЕКЛОМЕТАЛЛОКОМПОЗИТА
UNDERWATER APPARATUS WATERTIGHT STRONG HULL FROM GLASS METAL COMPOSITE

Изобретение относится к морской технике и касается конструирования прочных корпусов подводных аппаратов, контейнеров и других подводных сооружений.
Известен прочный корпус подводного аппарата из стеклометаллокомпозита, содержащий оболочку из стеклянного заполнителя, облицованного металлическим покрытием в виде внешней, внутренней и торцевых облицовок, при этом внешняя металлическая облицовка выполнена с выступающими наружу прочного корпуса шпангоутами с концевыми утолщениями. Известная конструкция прочного корпуса подводного аппарата со всей очевидностью следует из патента РФ №2361771, МПК B63B 3/13, опубл. 20.07.2009 г., бюл. №20.
К основным недостаткам известного прочного корпуса подводного аппарата из стеклометаллокомпозита для обеспечения его надежности и устойчивости следует отнести:
- относительную сложность конструкции;
- увеличенную толщину стеклянного заполнителя.
Указанные недостатки известного прочного корпуса подводного аппарата из стеклометаллокомпозита привели к естественному утяжелению прочного корпуса и снижению его положительной плавучести.
Известен также прочный корпус подводного аппарата из стеклометаллокомпозита, содержащий цилиндрическую оболочку из стеклянного слоя, облицованного металлическим покрытием в виде внешней, внутренней и торцевых облицовок, причем к внутренней поверхности внешней металлической облицовки прикреплены с помощью кольцевых пластин полые металлические короба кольцевой формы. Таким образом, в стеклянном слое прочного корпуса выполнены внутренние полости. Это конструктивное решение позволило существенно уменьшить массу цилиндрической оболочки прочного корпуса подводного аппарата за счет повышения устойчивости корпуса. Данная известная конструкция прочного корпуса подводного аппарата из стеклометаллокомпозита со всей очевидностью следует из патента РФ №2361770, МПК B63B 3/13, опубл. 20.07.2009 г., бюл. №20.
К основному недостатку известного прочного корпуса подводного аппарата из стеклометаллокомпозита следует отнести относительную сложность конструкции и, как следствие этого, сложность изготовления.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение конструкции водонепроницаемого прочного корпуса подводного аппарата из стеклометаллокомпозита и повышение технологичности его изготовления без снижения надежности и устойчивости прочного корпуса.
Поставленная задача достигается тем, что в водонепроницаемом прочном корпусе подводного аппарата из стеклометаллокомпозита, содержащем цилиндрическую оболочку из стеклянного слоя, облицованную металлическим покрытием в виде внешней, внутренней и торцевых облицовок, и торцевые крышки, цилиндрическая оболочка прочного корпуса выполнена, по меньшей мере, из двух разного диаметра цилиндрических оболочек из стеклянного слоя, облицованных металлическим покрытием, причем цилиндрические оболочки установлены соосно одна в другую с кольцевым зазором между ними, а в кольцевом зазоре на всю длину цилиндрической оболочки установлена жесткая кольцевая оболочка из пеностекла. При этом жесткая кольцевая оболочка из пеностекла установлена посредством синтеза пеностекла непосредственно в самом кольцевом зазоре.
В заявленной конструкции водонепроницаемого прочного корпуса подводного аппарата из стеклокомпозита общими существенными признаками для него и для его прототипа являются:
- цилиндрическая оболочка из стеклянного слоя, облицованная металлическим покрытием в виде внешней, внутренней и торцевых облицовок;
- торцевые крышки.
Сопоставительный анализ существенных признаков заявляемого водонепроницаемого прочного корпуса подводного аппарата из стеклокомпозита и прототипа показывает, что первый в отличие от прототипа имеет следующий существенный отличительный признак:
- цилиндрическая оболочка прочного корпуса выполнена, по меньшей мере, из двух разного диаметра цилиндрических оболочек из стеклянного слоя, облицованных металлическим покрытием;
- цилиндрические оболочки установлены соосно одна в другую с кольцевым зазором между ними;
- в кольцевом зазоре на всю длину цилиндрической оболочки установлена жесткая кольцевая оболочка из пеностекла.
Перечисленные существенные отличительные признаки заявленного водонепроницаемого прочного корпуса подводного аппарата из стеклометаллокомпозита в совокупности с существенными признаками, общими для него и прототипа, обеспечивают достижение заявленного технического результата во всех случаях, на которые распространяется объем правовой охраны.
Признак же «жесткая кольцевая оболочка из пеностекла в кольцевом зазоре между цилиндрическими оболочками из стеклянного слоя, облицованного металлическим покрытием, установлена посредством синтеза пеностекла непосредственно в самом кольцевом зазоре» характеризует изобретение в конкретной форме выполнения существенного признака прочного корпуса, но также существенным образом обеспечивает достижение технического результата.
Упрощение конструкции и, как следствие этого, повышение технологичности изготовления заявленного водонепроницаемого прочного корпуса подводного аппарата из стеклометаллокомпозита, без снижения его устойчивости и надежности, достигается тем, что цилиндрическая оболочка прочного корпуса выполнена по меньшей мере из двух разного диаметра цилиндрических оболочек из стеклянного слоя, установленных соосно одна в другую с кольцевым зазором между ними, а в кольцевом зазоре на всю длину цилиндрической оболочки установлена жесткая кольцевая оболочка из пеностекла.
Таким образом, упрощение конструкции, повышение технологичности и надежности предлагаемого водонепроницаемого прочного корпуса подводного аппарата из стеклометаллокомпозита достигается с возможностью повышения устойчивости цилиндрической оболочки прочного корпуса без увеличения ее массы за счет увеличения ее толщины путем установки в кольцевом зазоре между металлическими оболочками стеклянных слоев цилиндрической оболочки из пеностекла.
Применение пеностекла позволило существенно уменьшить массу цилиндрической оболочки прочного корпуса и в тоже время увеличить ее толщину, а следовательно, и устойчивость оболочки прочного корпуса.
На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигнутым техническим результатом, т.е. благодаря данной совокупности существенных признаков изобретения стало возможным решить поставленную задачу, а именно значительно упростить конструкцию и повысить технологичность изготовления цилиндрической оболочки прочного корпуса подводного аппарата из стеклометаллокомпозита; уменьшить массу прочного корпуса; повысить надежность и устойчивость цилиндрической оболочки прочного корпуса.
Следовательно, заявленное изобретение является новым и обладает изобретательским уровнем, так как оно явным образом не следует из уровня техники и пригодно для практического применения.
Конструкция водонепроницаемого прочного корпуса подводного аппарата из стеклометаллокомпозита поясняется чертежом, на котором схематично представлена в разрезе цилиндрическая оболочка прочного корпуса с торцевыми крышками.
Водонепроницаемый прочный корпус подводного аппарата из стеклометаллокомпозита содержит цилиндрическую оболочку прочного корпуса и торцевые крышки (чертеж).
Цилиндрическая оболочка прочного корпуса выполнена как минимум из двух разного диаметра цилиндрических оболочек 1 из стеклянного слоя, облицованных металлическим покрытием в виде внешней 2, внутренней 3 и торцевых (на чертеже не показаны) облицовок. Цилиндрические оболочки прочного корпуса установлены соосно одна в другую с кольцевым зазором между ними. В кольцевом зазоре на всю длину цилиндрической оболочки прочного корпуса установлена жесткая кольцевая оболочка 4 из пеностекла. Торцевые крышки 5 прочного корпуса подводного аппарата имеют аналогичную конструкцию или иную, удовлетворяющую требованиям прочности корпуса подводного аппарата. Жесткая кольцевая оболочка 4 из пеностекла в кольцевом зазоре между цилиндрическими оболочками 1 из стеклянного слоя, облицованного металлическим покрытием, установлена посредством синтеза пеностекла непосредственно в самом кольцевом зазоре.
Упрощение технологии изготовления водонепроницаемого прочного корпуса подводного аппарата из стеклометаллокомпозита достигается за счет упрощения конструкции путем особого формирования его цилиндрической оболочки. Стеклянные слои цилиндрической оболочки вместе с металлическими покрытиями формируются отдельно друг от друга с обеспечением надежного соединения стеклянных слоев с металлическим покрытием. Затем они устанавливаются в форму соосно одна в другую с внутренним цилиндрическим зазором для формирования в кольцевом зазоре оболочки из пеностекла. Пеностекло формируется при температуре 750°С, надежно соединяясь с соприкасающимися металлическими покрытиями стеклянных слоев (Демидович Б.К. Производство и применение пеностекла. - Минск: Наука и техника, 1972. - 304 с.). Изготовленная с помощью такой технологии цилиндрическая оболочка водонепроницаемого прочного корпуса путем водонепроницаемого соединения крепится к торцевым водонепроницаемым крышкам непосредственно либо через промежуточные водонепроницаемые оболочки.
Обеспечение надежности водонепроницаемого прочного корпуса подводного аппарата из стеклометаллокомпозита достигается возможностью повышения устойчивости цилиндрической оболочки прочного корпуса без увеличения ее массы за счет увеличения толщины путем заполнения пространства между металлическими покрытиями стеклянных слоев цилиндрической оболочки пеностеклом (плотность пеностекла меньше плотности силикатного стекла по меньшей мере в 5 раз). Вследствие исключительно высокой прочности стекла в составе стеклометаллокомпозита разрушение цилиндрической оболочки прочного корпуса будет определяться устойчивостью ее исходной формы равновесия. Критическая величина внешнего давления воды, вызывающая потерю устойчивости оболочек прочного корпуса, прямо пропорциональна его толщине в кубе. Применение пеностекла позволяет существенно уменьшить массу стеклянного слоя между металлическими облицовками наружного покрытия цилиндрической оболочки и, тем самым, увеличить ее толщину без увеличения общей массы прочного корпуса подводного аппарата из стеклометаллокомпозита.
Технический результат изобретения заключается в создании водонепроницаемого прочного корпуса подводного аппарата, в состав которого входит цилиндрическая оболочка из стеклометаллокомпозита. Прочность стеклянных слоев стеклометаллокомпозита в процессе его изготовления вплотную приближается к теоретической прочности стекла, что придает цилиндрической оболочке исключительно высокую прочность и ударную стойкость. Установка в кольцевом зазоре между двумя цилиндрическими оболочками из стеклянных слоев, облицованных металлическим покрытием, жесткой кольцевой оболочки из пеностекла позволяет повысить устойчивость цилиндрической оболочки водонепроницаемого прочного корпуса до уровня, обеспечивающего его работоспособность до предельной прочности стеклянных слоев без существенного увеличения массы. При этом упрощается технология изготовления цилиндрической оболочки прочного корпуса. Повышение устойчивости цилиндрической оболочки водонепроницаемого прочного корпуса без увеличения массы позволяет обеспечить надежную работу подводного аппарата на океанских глубинах без применения дополнительных объемов плавучести.