БЕЗРЕБЕРНЫЙ ОБТЕКАТЕЛЬ АНТЕННЫ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ
NON-RIBBED HYDROACOUSTIC STATION ANTENNA DOME

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.