NO162451B - Trykkbestandig oppdriftsmateriale for bruk under vann medstor dybde. - Google Patents
Trykkbestandig oppdriftsmateriale for bruk under vann medstor dybde. Download PDFInfo
- Publication number
- NO162451B NO162451B NO851304A NO851304A NO162451B NO 162451 B NO162451 B NO 162451B NO 851304 A NO851304 A NO 851304A NO 851304 A NO851304 A NO 851304A NO 162451 B NO162451 B NO 162451B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- pressure
- resistant
- syntactic foam
- hollow
- buoyancy material
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 63
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 61
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 26
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 5
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 claims description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 20
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 9
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- QXJJQWWVWRCVQT-UHFFFAOYSA-K calcium;sodium;phosphate Chemical compound [Na+].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O QXJJQWWVWRCVQT-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- XDLMVUHYZWKMMD-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCOC(=O)C(C)=C XDLMVUHYZWKMMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000011038 discontinuous diafiltration by volume reduction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000009998 heat setting Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000013500 performance material Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000003981 vehicle Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B3/00—Hulls characterised by their structure or component parts
- B63B3/13—Hulls built to withstand hydrostatic pressure when fully submerged, e.g. submarine hulls
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
- B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
- B63G8/14—Control of attitude or depth
- B63G8/24—Automatic depth adjustment; Safety equipment for increasing buoyancy, e.g. detachable ballast, floating bodies
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L23/00—Flanged joints
- F16L23/02—Flanged joints the flanges being connected by members tensioned axially
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Formation And Processing Of Food Products (AREA)
- Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
Description
Oppfinnelsen angår et trykkbestandig oppdriftsmateriale for bruk under vann og som er sammensatt av trykkbestandige, hule elementer og et syntaktisk skum.
I de senere år er det blitt gjort fortsatte anstren-gelser for utvikling av teknikker for å nedsenke forskjellige observasjonsinstrumenter til store dyp i havet, å drive disse under vann, og senere å heise dem opp til overflaten. Sådanne teknikker er nødvendige for dypvannsundersøkelser som utføres av undervannsbåter for økonomiske og akademiske formål. Anven-delsen av sådanne instrumenter på den ovenfor angitte måte nødvendiggjør et trykkbestandig oppdriftsmateriale med liten spesifikk vekt og tilstrekkelig styrke til å tåle barske ar-beidsforhold på dypt vann.
Som trykkbestandige oppdriftsmaterialer som er i stand til å frembringe rikelig oppdrift på dypt vann, har det vært i bruk hule plastkuler, hule glasskuler, sammensetninger av syntaktisk skum etc.
Man kan tenke seg benyttelse av hule kuler som er fremstilt av metallisk materiale. Disse hule kuler er imidlertid ikke egnet som oppdrif tsmateriale på grunn av at de har stor spesifikk vekt og lav oppdrift.
Blant kommersielt tilgjengelige oppdriftsmaterialer med hule plastkuler finnes et produkt som er effektivt anvendelig under vann på dybder opp til 1500 m (fremstilles av Ube Resin Processing Co., Ltd. og markedsføres under varemerkebe-tegnelsen "Cycolac Flote"). Denne hule plastkule er fremstilt av ABS-harpiks (kompresjonsstyrke 480 kg/cm^) som måler 360 mm i diameter, veier 10 kg og har en spesifikk vekt på 0,41.
Blant kommersielt tilgjengelige oppdriftsmaterialer med hule glasskuler finnes et produkt (fra Benthos Inc., USA) som måler 432 mm i diameter, veier 17,7 kg og har en spesifikk vekt på 0,42 og en arbeidsvanndybde på 6000 m. Den mest alvorlige ulempe som enhver hul glasskule lider av, består i at den er sårbar for støt.
Som et middel for å forbedre hule glasskuler ved å eliminere denne alvorlige ulempe, har oppfinneren bak den foreliggende oppfinnelse hittil utviklet et trykkbestandig oppdriftsmateriale som er dannet av hule keramikk-kuler, og et trykkbestandig oppdrif tsmateriale som er dannet av hule keramikk-kuler og en sammensetning av syntaktisk skum (japansk patentsøknad SHO 58(1983)-204729).
De hule keramikk-kuler som inngår i ovennevnte oppfinnelse, er effektivt anvendelige som oppdriftsmateriale under vann på større dyp enn den konvensjonelle, hule plastkule og den hule glasskule.
På grunn av sin spesielle form nødvendiggjør disse hule kuler uvegerlig spesialanordninger for effektiv befesti-gelse til undervannsbåter som har bare kompliserte konturer som er tilgjengelige for kontakt med kulene.
Som et passende oppdriftsmateriale for en undervannsbåt er derfor et syntaktisk skum som er dannet av hule glass-mikrokuler og polyesterharpiks eller epoksyharpiks, blitt akseptert. Metoder for fremstilling av et slikt syntaktisk skum er eksempelvis vist i japansk patentpublikasjon SHO 49(1974)-58162, US patentskrift 3 477 967 og japansk patentpublikasjon SHO !57 ( 1 982 )-281 42.
Det syntaktiske skum oppnås ved å helle et råmateriale, som er en blanding av hule glass-mikrokuler og varme-herdende harpiks, i en form og tillate dette å størkne. Det syntaktiske skum kan således oppnås i forskjellige fasonger som tilpasser seg nøyaktig til hulrommet i en gitt form. Det viser seg derfor fordelaktig for benyttelse i forbindelse med en undervannsbåt som nødvendiggjør et oppdriftsmateriale med komplisert form, slik som omtalt ovenfor.
Egenskapene til det seneste syntaktiske skum som er publisert i forskningsrapporten JAMSTECTR 12 (1984) fra the Ocean Science Technology Center, er vist i nedenstående tabell.
For at det syntaktiske skum skal tåle anvendelse på et vanndyp på 6000 m, er det nødvendig at kompresjonsfastheten og trykkfastheten er henholdsvis ca. 900 kg/cm<2> og 1240 kg/cm<2>, med sikkerhetsfaktoren beregnet som 2. Typen med høy fasthet som er vist i tabellen, oppfyller dette krav. Den høyeste spesifikke vekt som oppnås ved hjelp av teknikken med den eksisterende standard, er ca. 0,56.
Det er i dag nødvendig at havundersøkelser utføres på stadig større dybder. For å oppfylle kravene, kjennes et behov for utvikling av et oppdriftsmateriale, særlig et syntaktiske skum, som har lavere spesifikk vekt og større styrke.
For dette formål anses det for å være nødvendig: (1) å benytte hule glass-mikrokuler som har lavere spesifikk vekt og høyere styrke, (2) å forbedre pakningsfaktoren (forholdet mellom omfang og virkelig partikkeltetthet) for de hule glass-mikrokuler, og (3) å benytte harpiks med stor styrke (høy fasthet).
For å øke fastheten av de hule glasskuler, er det nødvendig å benytte glass med høy stivhet, hvilket er uforenlig med det formål å redusere den spesifikke vekt. Pakningsfaktoren til de hule glass-mikrokuler kan økes ved å kombinere kuler med f orskj ellige diametre, men det finnes en grense for den grad av kompakthet som kan oppnås. Når man benytter det produkt fra 3M Corporation som markedsføres under varemerket "Glass Bubble F29x" og 100 ym- og 30 ym-kvaliteter av produktet blandes i et forhold på f.eks. 60:40 (slik at den midlere egenvekt av de hule glass-mikrokuler er ca. 0,28), er pakningsf aktoren 73%. Når de mellomrom som adskiller de tilstøtende, hule mikrokuler, fylles med harpiks med en egenvekt på 1,2, har det produserte, syntaktiske skum en total egenvekt på 0,528. Dersom egenvekten til denne harpiks senkes for å redusere den totale egenvekt til det syntaktiske skum, får det syntaktiske skum selv sin styrke eller fasthet senket i tilsvarende grad. Når egenvekten til de hule mikrokuler og til den harpiks som benyttes i det syntaktiske skum, senkes, får det produserte syntaktiske skum sin fasthet senket som følge av dette. Det er ikke mulig å fremkalle den ønskede reduksjon av spesifikk vekt (egenvekt) uten et offer med hensyn til fastheten av det syntaktiske skum.
Oppfinneren fortsatte et studium med henblikk på utvikling av et oppdrif tsmateriale med forbedret, ytelse og utviklet som følge av dette det forannevnte, nye trykkbestandig oppdriftsmateriale som er dannet av hule keramikk-mikrokuler og et syntaktisk skum. Dette oppdriftsmateriale er blitt patentsøkt i japansk patentsøknad SHO 58(1983)-204729. Sammen-liknet med det konvensjonelle, syntaktiske skum, tillater dette oppdriftsmateriale en ytterligere reduksjon av egenvekt og en ytterligere økning av fasthet, og er egnet for benyttelse på dypt vann. Når de hule keramikk-kuler og det syntaktiske skum kombineres i intim, gjensidig kontakt, er volumreduksjons-forholdet under anvendelse av trykk forskjellig for de to komponenter av oppdriftsmaterialet på grunn av at volumelastisitetsforholdet ikke er likt mellom disse. Det således anvendte trykk er derfor tilbøyelig til å forringe ensartet spennings-fordeling og senke den totale fasthet av oppdriftsmaterialet.
Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et oppdriftsmateriale som består av syntaktisk skum og trykkbestandige, hule elementer, og som oppviser fremragende motstand mot trykk samtidig som det ikke lider av noe tap av fasthet, selv på dypt vann.
Ovennevnte formål oppnås med et oppdriftsmateriale av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at et tomt rom er innskutt mellom de trykkbestandige, hule elementer og det syntaktiske skum og er tilpasset til å kommunisere med utsiden av oppdriftsmaterialet.
En fordelaktig utførelse av oppdriftsmaterialet ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at de trykkbestandige, hule elementer er holdt på plass i fritt bevegelig tilstand i det nevnte tomme rom som kommuniserer med utsiden av oppdriftsmaterialet. De trykkbestandige, hule elementer er fortrinnsvis fremstilt av keramisk materiale og har en sammentrykningskoeffisient på minst 9 x 10 3 kp/mm, og de har en diameter i området 20 - 500 mm og en egenvekt i området fra 0,2 til 0,5.
Andre formål og særtrekk ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende nærmere beskrivelse av en foretrukket utførelse under henvisning til tegningen, der fig. 1 er et tverrsnittsriss som illustrerer et oppdriftsmateriale ifølge oppfinnelsen, og fig. 2 er et tverrsnittsriss som illustrerer et oppdrif tsmateriale som er beskrevet i et Sammenliknende Eksperiment på slutten av beskrivelsen.
Fig. 1 viser et typisk, trykkbestandig oppdriftsmateriale ifølge oppfinnelsen, og fig. 2 viser et trykkbestandig oppdrif tsmateriale som er fremstilt for sammenlikningsf ormål ved å utelate tilveiebringelsen av et tomt rom mellom det syntaktiske skum og de trykkbestandige, hule kuler. På tegningen betegner 1 en trykkbestandig, hul kule, 2 betegner et syntaktisk skum, 3 betegner et tomt rom som er innskutt mellom det syntaktiske skum 2 og den trykkbestandige, hule kule 1, 4 betegner en bane for kommunikasjon mellom det tomme rom og utsiden av det trykkbestandige oppdriftsmateriale, 5 betegner en skjøt mellom tilstøtende stykker av syntaktisk skum, og 6 betegner et klebemiddel som i utførelsen på fig. 2 er anbrakt mellom de trykkbestandige, hule kuler og det syntaktiske skum.
Forskjellen mellom det på fig. 1 viste oppdriftsmateriale ifølge oppfinnelsen og oppdrif tsmaterialet for sammen-likning som er vist på fig. 2, består i at det tomme rom som fremgår på fig. 1, er fraværende på fig. 2, og at de trykkbestandige, hule kuler på fig. 2 er festet til det syntaktiske skum ved hjelp av klebemiddelet.
En typisk fremgangsmåte for fremstilling av oppdriftsmaterialet ifølge oppfinnelsen skal beskrives nedenfor. Først
fremstilles de trykkbestandige, hule kuler. Deretter støpes i råmaterialet for det syntaktiske skum i en støpeform i hvilken det er anordnet et ønsket antall halvkuler med en diameter som er noe større enn ytterdiameteren av de trykkbestandige kuler. Deretter herdes råmaterialet i støpeformen ved anvendelse
av varme. Etter herding ved hjelp av oppvarming fjernes støpe-i formen for å oppnå et stykke av syntaktisk skum som inneholder halvkuleformede hulrom. Ett eller flere stykker av syntaktisk skum med fullstendig samme form fremstilles ved å gjenta pro-sessen. De to stykker av syntaktisk skum som er oppnådd på
denne måte, forenes med hverandre som vist på fig. 1, idet de trykkbestandige, hule kuler er anbrakt med én i hvert av hul-rommene. Til slutt dannes banene for kommunikasjon mellom tomrommet og utsiden ved hjelp av mekanisk bearbeidelse.
I oppdrif tsmaterialet ifølge oppfinnelsen er det syntaktiske skum og de hule kuler ikke forenet med hverandre, men er adskilt fra hverandre ved hjelp av et mellomliggende tomrom, og de hule kuler holdes på plass i en fritt bevegelig tilstand og tomrommet tillates å kommunisere med utsiden. Når oppdriftsmaterialet anbringes under vann, kan derfor trykket fra det omgivende medium, såsom sjøvann, fritt komme inn i det tomme rom. Oppdriftsmaterialet lider derfor ikke noe tap av fasthet, selv når det utsettes for gjentatt anvendelse av ytre trykk. De trykkbestandige, hule kuler ønskes fremstilt av keramisk materiale med en sarnmentrykningskoeffisient på minst 9 x 10<3> kp/mm. De hule kuler ønskes å ha en diameter på ikke mindre enn 20 mm og en egenvekt på 0,2 til 0,5. Hule sylindere med i hovedsaken den samme beskaffenhet kan valgfritt benyttes i stedet. Grunnen til valget av den spesielle størrelse på sarnmentrykningskoeffisienten som er angitt ovenfor, er at reduksjonen av oppdrift under trykk forminskes ved å senke volumkrympningen. Med henblikk på bekvem fremstilling ønskes at diameteren ikke er mindre enn 20 mm og at egenvekten ikke er mindre enn 0,2. Dersom egenvekten er større enn 0,5, redu-seres oppdriften, og formålet med senkning av egenvekten blir ikke oppfylt. Når det gjelder typen av keramisk materiale, har det keramiske materiale av aluminiumoksydtype eller zirko-niumoksydtype vist seg å være fordelaktig fer benyttelse ved den foreliggende oppfinnelse. Det syntaktiske skum i oppdriftsmaterialet ifølge oppfinnelsen kan oppnås ved hjelp av hvilken som helst av de metoder som er kjente i teknikken, såsom for eksempel vakuumblandingsmetoden eller vakuumimpregneringsmetoden som bevirker kombinasjon av hule glass-mikrokuler og umettet polyesterharpiks eller epoksyharpiks.
I hulrommet i det syntaktiske skum må den trykkbestandige, hule kule oppta 99,7% til 95% av hulrommets volum. Forskjellen mellom volumet av hulrommet i det syntaktiske skum og volumet av den trykkbestandige, hule kule, dvs. 0,3% til 5% av hulrommets volum, representerer med andre ord det tomme rom for inntreden av det ytre trykkmedium. Dersom dette tomme rom er mindre enn 0,3%, forårsaker det trykk som anvendes på oppdriftsmaterialet, at det syntaktiske skum kleber tett til den trykkbestandige, hule kule på grunn av at graden av krympning av det syntaktiske skum er større enn krympningen av den trykkbestandige, hule kule. Det syntaktiske skum får dessuten sprekker under øket trykk. Dersom dette tomrom er større enn 5%, oppstår imidlertid den ulempe at oppdriften ikke er tilstrekkelig.
Typiske sammensetninger av det syntaktiske skum som kan benyttes med fordel for den foreliggende oppfinnelse, er angitt nedenfor.
1) (1) Hule glass-mikrokuler (egenvekt på 0,32) (produkt fra 3M Corp. , "Glass Bubbles, D 32/4500" i kommersiell betegnelse) 32 vekt% (2) Umettet polyesterharpiks (produkt fra Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd., "Epolac G82" i kommersiell betegnelse) 67 vekt% (3) Herdemiddel (produkt f ra Nippon Oils & Fats Co. , Ltd., "Permec N" i kommersiell betegnelse) 0,5 vekt% (4) Herdeaktivator (produkt fra Japan Chemical,Industry Co., Ltd., "Naphtex Cobalt" (Co 6%) i kommersiell
betegnelse) 0,5 vekt% Egenvekt av herdet, syntaktisk skum - 0,62 g/cm-^
Trykkfasthet av herdet, syntaktisk skum - 1350 kp/cm<?>
2) (1) Hule glass-mikrokuler (egenvekt 0,28) (produkt fra 3M Corp., "Glass Bubbles, F298x" i kommersiell betegnelse) 35 vekt% (2) Umettet polyesterharpiks (produkt fra Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd., "Epolac RF1001" i kommersiell betegnelse) 53 vekt% (3) Krympesikringsmiddel for umettet polyesterharpiks (produkt fra Nippon Shokubai Kogyo Co., Ltd., "Epolac AT100" i kommersiell betegnelse) 10,0 vekt% (4) Silan-koplingsmiddel (produkt fra Nippon Unicar Co., Ltd., "Silicone A174" i kommersiell betegnelse) 1,0 vekt% (5) Herdemiddel (produkt f ra Nippon Oils & Fats Co. , Ltd., "Permec N" i kommersiell betegnelse) 0,4 vekt% (6) Herdeaktivator (produkt fra Japan Chemical Industry Co., Ltd., "Naphtex Cobalt" (Co 6%) i kommersiell
betegnelse) 0,6 vekt% Egenvekt av herdet, syntaktisk skum - 0,54 g/cm^
Trykkfasthet av herdet, syntaktisk skum - 1260 kp/cm<2>
Materialet for de hule kuler er ikke begrenset til keramikk. Det er blitt bekreftet at selv når de hule kuler er fremstilt av glass som har tilstrekkelig motstand mot trykk, kan ellers uunngåelig fasthetsforringelse som følge av forskjellen mellom volumelastisitetsforholdet for kulene og det syntaktiske skum utelukkes ved anordning av det tomme rom langs grensen for de to komponenter.
Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til et arbeidseksempel og et sammenliknende eksperiment.
EKSEMPEL
Trykkbestandige, hule kuler med en ytre diameter på 96 mm, en vekt på 171 g og en egenvekt på 0,37 ble fremstilt av aluminiumoksyd-keramikk med et aluminiumoksydinnhold på 84%. (De fysiske egenskaper til aluminiumoksyd-keramikken, som bestemt for prøvestykker, var en kompresjonsfasthet på 210 kp/mm^, ea sarnmentrykningskoeffisient på 2,2 x 10^ kp/mm, et Po is sons tall på 0,19 og en virkelig egenvekt på 3,22). Hver av kulane ble fremstilt ved å danne to halvkuler ved hjelp av den konvensjonelle dreiemetode, å sintre de dannede halvkuler, å. tillate de sintrede halvkuler å avkjøles, å avslipe kantene på halvkulene, og å sammenføye halvkulene.
Et syntaktisk skum ble oppnådd ved hjelp av vakuum-blanding av (1) 32 vekt% hule glass-mikrokuler med en egenvekt på 0,32 (produkt fra 3M Corp., "Glass Bubbles, D 32/4500" i kommersiell betegnelse), (2) 67 vekt% umettet polyesterharpiks (produkt fra Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd., "Epolac G82" i kommersiell betegnelse), (3) 0,5 vekt% herdemiddel (produkt fra Nippon Oils & Fats Co., Ltd., "Permec N" i kommersiell betegnelse), og (4) 0,5 vekt% herdeaktivator (produkt fra Japan Chemical Industry Co., Ltd., "Naphtex Cobalt" (Co 6%) i kommersiell betegnelse).
Støpeformen for det syntaktiske skum var en blokk med dimensjoner på 110 mm x 60 mm x 505 mm og som var utformet med fem regelmessig adskilte 97 mm halvkuler. Det forannevnte råmateriale for det syntaktiske skum smeltet ved hjelp av varme ble støpt i denne støpeform og deretter herdet. Således ble det oppnådd et syntaktisk skum som inneholdt halvkuleformede hulrom for opptagelse av hule kuler. Dette syntaktiske skum ble gjort ferdig med synlige dimensjoner på 100 mm x 50 mm x 500 mm ved avskjæring av de grove kanter. Et annet stykke syntaktisk skum med fullstendig samme form ble fremstilt ved å gjenta den foran omtalte prosedyre. De to stykker av syntaktisk skum ble sammenføyd i de partier som er betegnet med 5 på tegningen, med de forannevnte, trykkbestandige, hule kuler av aluminiumoksydkeramikk anbrakt med én i hvert av de kule-formede hulrom. Kulene var dannet av halvkuler som vist på fig. 1. Det oppsto følgelig et tomrom 3 mellom de trykkbestandige, hule kuler og det syntaktiske skum. Et oppdriftsmateriale ifølge oppfinnelsen ble oppnådd ved å danne baner for kommunikasjon mellom de tomme rom og utsiden. Den totale egenvekt av dette oppdrif tsmateriale var 0 , 500 , og den tilsynelatende egenvekt innbefattet tomrommene i dette oppdrif tsmateriale var 0,493.
Dette oppdriftsmateriale ble anbrakt i en høytrykks-vanntank og det vanntrykk som ble utøvd på oppdriftsmaterialet, ble gradvis øket for prøving av trykkfastheten. Det syntaktiske skum i materialet ble knust når vanntrykket steg til 1350 kp/cm^. Under dette trykk forble imidlertid de trykkbestandige, hule kuler av aluminiumoksydkeramikk intakte. Når et annet oppdriftsmateriale som var fremstilt ved hjelp av den samme metode, ble utsatt for en trykksyklusprøve hvor materialet vekselvis ble utsatt for et trykk på opp til 600 kp/cm^ og fullstendig avlastet for trykk, utviklet det seg ingen unormale fenomener i materialet før etter 2500 sykluser.
SAMMENLIKNENDE EKSPERIMENT
Trykkbestandige, hule kuler av aluminiumoksydkeramikk
og et syntaktisk skum ble fremstilt ved nøyaktig gjentakelse av prosedyren ifølge det foregående eksempel. Tre oppdriftsmaterialer ble fremstilt ved å benytte de hule kuler og stykkene av syntaktisk skum, idet mellomrommene mellom de trykkbestandige, hule kuler og det syntaktiske skum ble fylt med klebemiddel, som vist på fig. 2.
På samme måte som i Eksempelet ble de tre oppdriftsmaterialer prøvet med hensyn til trykkfasthet. I alle de tre oppdriftsmaterialer ble de hule kuler av aluminiumoksydkeramikk knust under trykk på 200 kp/cm^.
Før de trykkbestandige, hule kuler av aluminiumoksyd-keramikk ble innlemmet i oppdriftsmaterialene, ble alle kuler utsatt for en prøve på fem suksessive anvendelser av trykk på 800 kp/cm<2>. ingen av kulene ble knust. Forskjellen mellom eksempelet og det sammenliknende eksperiment var således helt tydelig.
På grunn av at oppdrif tsmaterialet ifølge oppfinnelsen ble forsynt med baner for å sette de mellomrom som adskiller de trykkbestandige, hule kuler av aluminiumoksydkeramikk og det syntaktiske skum, i stand til å kommunisere med materialets utside, nyter materialet godt av en betydelig forbedring med hensyn til trykkfasthet på tross av en kraftig nedgang i egenvekten av det syntaktiske skum til 0,50, en verdi som til og med ligger under den nedre grense på 0,54 som var pålagt på det konvensjonelle, syntaktiske skum.
Den foreliggende oppfinnelse realiserer således fremstilling av et oppdriftsmateriale med lavere egenvekt og høyere styrke eller fasthet enn det konvensjonelle oppdriftsmateriale. Den tegner således til å muliggjøre konstruksjon av en undervannsfarkost for nedstigning til større dybder.
Selv om de trykkbestandige, hule kuler som ble be-nyttet i arbeidseksempelet og i det sammenliknende eksperiment som er angitt ovenfor, var fremstilt av aluminiumoksydkeramikk,
er oppfinnelsen også anvendelig på trykkbestandige, hule kuler som er fremstilt av et annet materiale.
Claims (5)
1. Trykkbestandig oppdriftsmateriale for bruk under vann og som er sammensatt av trykkbestandige, hule elementer (1) og et syntaktisk skum (2), KARAKTERISERT VED at et tomt rom (3) er innskutt mellom de trykkbestandige, hule elementer (1) og det syntaktiske skum (2) og er tilpasset til å kommunisere med utsiden av oppdriftsmaterialet.
2. Trykkbestandig oppdriftsmateriale ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at de trykkbestandige, hule elementer er holdt på plass i fritt bevegelig tilstand i det nevnte tomme rom (3) som kommuniserer med utsiden av oppdriftsmaterialet .
3. Trykkbestandig oppdriftsmateriale ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at de trykkbestandige, hule elementer (1) er fremstilt av keramisk materiale og har en sammentrykningskoeffisient på minst 9 x 10 3 kp/mm.
4. Trykkbestandig oppdriftsmateriale ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at de hule elementer (1) av keramisk materiale har en diameter i området 20 - 500 mm og en egenvekt i området fra 0,2 til 0,5.
5. Trykkbestandig oppdriftsmateriale ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at det keramiske materiale er aluminiumoksydkeramikk eller zirkoniumoksydkeramikk.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59235032A JPS61113590A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 耐圧性の浮力材 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO851304L NO851304L (no) | 1986-05-12 |
NO162451B true NO162451B (no) | 1989-09-25 |
NO162451C NO162451C (no) | 1990-01-03 |
Family
ID=16980071
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO851304A NO162451C (no) | 1984-11-09 | 1985-03-29 | Trykkbestandig oppdriftsmateriale for bruk under vann medstor dybde. |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4598106A (no) |
JP (1) | JPS61113590A (no) |
DE (1) | DE3511364A1 (no) |
FR (1) | FR2573026B1 (no) |
GB (1) | GB2167017B (no) |
NO (1) | NO162451C (no) |
Families Citing this family (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU613865B2 (en) * | 1986-04-10 | 1991-08-15 | Gulf Rubber (Aust.) Pty Ltd | A method for manufacture of low density pressure resistant rubber composition comprising microfine particles |
US5218016A (en) * | 1986-05-16 | 1993-06-08 | Institut Francais Du Petrole | Filler and floatability material manufacturing process and tubular units that incorporate this material |
FR2630395B1 (fr) * | 1988-04-22 | 1994-12-09 | Technologies Speciales Ingenie | Procede de fabrication d'un flotteur deformable et flotteur obtenu par ledit procede destine a l'allegement d'un corps pesant immerge |
DE4420145A1 (de) * | 1994-06-09 | 1995-12-14 | Epple Albrecht | Druckkörper für Unterwasser-Fahrzeuge oder -Behälter |
US5755486A (en) | 1995-05-23 | 1998-05-26 | Novamax Technologies Holdings, Inc. | Composite structural reinforcement member |
US6482496B1 (en) | 1996-07-03 | 2002-11-19 | Henkel Corporation | Foil backed laminate reinforcement |
US6451231B1 (en) | 1997-08-21 | 2002-09-17 | Henkel Corporation | Method of forming a high performance structural foam for stiffening parts |
US6153294A (en) * | 1998-03-05 | 2000-11-28 | Saipem S.P.A. | Low cost deep water efficient buoyancy |
US6004074A (en) * | 1998-08-11 | 1999-12-21 | Mobil Oil Corporation | Marine riser having variable buoyancy |
US6519774B2 (en) | 2001-06-11 | 2003-02-18 | Joan L. Mitchell | Scuba wet suit with constant buoyancy |
WO2003004927A1 (en) | 2001-07-03 | 2003-01-16 | Fmc Technologies, Inc. | High temperature silicone based subsea insulation |
GB2383300B (en) * | 2001-12-21 | 2005-02-16 | Sundridge Tackle Ltd | Improvements in or relating to buoyancy foam material |
EP1622474B1 (en) * | 2003-05-12 | 2010-03-31 | Sundridge Tackle Limited | Garment including foam material |
WO2005003588A1 (ja) * | 2003-07-01 | 2005-01-13 | Honda Motor Co., Ltd. | 輸送機械用骨格構造部材 |
US10173753B1 (en) | 2005-09-07 | 2019-01-08 | SeeScan, Inc. | Flotation devices for high pressure environments |
DE102006029222A1 (de) * | 2006-06-26 | 2007-12-27 | Atlas Elektronik Gmbh | Auftriebsmasse |
DE102009032364B4 (de) * | 2008-09-16 | 2012-07-26 | Technische Universität Berlin | Vorrichtung für den Unterwasserbetrieb |
NO339349B1 (no) * | 2010-05-05 | 2016-11-28 | Ikm Subsea As | Rammeverk med oppdriftslegeme for undervannsfarkost samt framgangsmåte for oppbygging av rammeverk |
AU2011269656B2 (en) * | 2010-06-24 | 2015-03-26 | Acheron Product Pty Ltd | Epoxy composite |
DE102012013483A1 (de) * | 2012-07-09 | 2014-01-09 | Dieter Eberhard | Vakuumzelle zur Erzeugung eines Auftriebes in der Luft |
US10480287B2 (en) | 2014-12-12 | 2019-11-19 | Carboline Company | Epoxy-based subsea insulation material |
US10167061B2 (en) | 2015-02-09 | 2019-01-01 | Saipem S.P.A. | Buoyancy device for very deep water and production method thereof |
MX2017016275A (es) * | 2015-06-12 | 2018-04-20 | 3M Innovative Properties Co | Modulo de flotabilidad. |
GB2575193B (en) * | 2016-05-20 | 2020-07-01 | Acergy France SAS | Subsea buoyancy systems |
CN107759206A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-03-06 | 深圳市大擎科技有限公司 | 耐高压陶瓷球壳、制备方法及深海浮力装置 |
US11993355B2 (en) * | 2020-11-07 | 2024-05-28 | University Of Rhode Island Board Of Trustees | Structures and methods for mitigating implosion pressure spikes |
CN112757657B (zh) * | 2020-12-16 | 2021-08-31 | 哈尔滨工程大学 | 一种耐水压的轻质高强复合材料多孔浮力材料及其制备方法 |
CN114644809A (zh) * | 2020-12-17 | 2022-06-21 | 财团法人金属工业研究发展中心 | 浮力材料的组合物、浮力材料及其制造方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2806509A (en) * | 1956-06-11 | 1957-09-17 | Goodyear Aircraft Corp | Sandwich structures |
US3230184A (en) * | 1962-03-06 | 1966-01-18 | Standard Oil Co | Glass microsphere and fiber filled polyester resin composition |
US3477967A (en) * | 1966-03-28 | 1969-11-11 | Us Navy | Syntactic foam |
GB1153248A (en) * | 1966-12-27 | 1969-05-29 | Bendix Corp | Flotation Unit for Underwater Instrumentation |
DE2022371A1 (de) * | 1970-05-08 | 1971-12-02 | Heinz Mueller | Formkoerper und Verfahren zu seiner Herstellung |
JPS5146534B2 (no) * | 1972-10-06 | 1976-12-09 | ||
US3849350A (en) * | 1973-06-06 | 1974-11-19 | Atomic Energy Commission | Process of making low density syntactic foams |
FR2346403A1 (fr) * | 1975-10-31 | 1977-10-28 | Inst Francais Du Petrole | Resines allegees ameliorees et leur preparation |
FR2484427B1 (fr) * | 1980-06-12 | 1985-10-11 | Inst Francais Du Petrole | Nouveaux materiaux de flottabilite contenant des cendres volantes |
US4412012A (en) * | 1982-03-25 | 1983-10-25 | Albany International Corp. | Curing polyepoxide resin binders in syntactic foam forming compositions |
US4410639A (en) * | 1983-04-20 | 1983-10-18 | Albany International Corp. | Curing polyepoxide resin binders in high density syntactic foam forming compositions |
JPS6099792A (ja) * | 1983-11-02 | 1985-06-03 | Nippon Oil & Fats Co Ltd | 耐圧性浮力材 |
-
1984
- 1984-11-09 JP JP59235032A patent/JPS61113590A/ja active Granted
-
1985
- 1985-03-21 US US06/714,391 patent/US4598106A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-03-25 GB GB08507695A patent/GB2167017B/en not_active Expired
- 1985-03-28 DE DE19853511364 patent/DE3511364A1/de active Granted
- 1985-03-29 NO NO851304A patent/NO162451C/no unknown
- 1985-03-29 FR FR858504815A patent/FR2573026B1/fr not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO162451C (no) | 1990-01-03 |
FR2573026A1 (fr) | 1986-05-16 |
US4598106A (en) | 1986-07-01 |
GB2167017B (en) | 1988-02-17 |
JPS61113590A (ja) | 1986-05-31 |
GB2167017A (en) | 1986-05-21 |
JPH0377120B2 (no) | 1991-12-09 |
GB8507695D0 (en) | 1985-05-01 |
DE3511364A1 (de) | 1986-05-22 |
DE3511364C2 (no) | 1989-07-13 |
NO851304L (no) | 1986-05-12 |
FR2573026B1 (fr) | 1989-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO162451B (no) | Trykkbestandig oppdriftsmateriale for bruk under vann medstor dybde. | |
US4021589A (en) | Buoyancy materials | |
CN100378166C (zh) | 深海用可加工固体浮力材料及其制备方法 | |
US3598275A (en) | Radial-filament cylinders | |
CN108641286B (zh) | 一种耐压轻质背衬材料及制造方法 | |
CN210778680U (zh) | 一种球形压电陶瓷复合材料结构及其换能器件 | |
CN113858726A (zh) | 一种内嵌散射体及空腔的指数梯度声学覆盖层 | |
CUI et al. | A preliminary study on the buoyancy materials for the use in full ocean depth manned submersibles [J] | |
CN108314808B (zh) | 一种深海柔性浮力材料及其制备方法 | |
CN208008687U (zh) | 中空陶瓷球和陶瓷球立体网络结构 | |
WO2017191693A1 (ja) | 耐圧ガラス球 | |
Hobaica et al. | The characteristics of syntactic foams used for buoyancy | |
CN204955554U (zh) | 一种梯度结构的合成泡沫材料 | |
US3923118A (en) | Acoustic baffle for deep submergence | |
WO1999046161A1 (en) | Transport vehicle hull | |
US3733629A (en) | Buoyant matrix materials | |
Stachiw et al. | Alumina ceramic 10 in flotation spheres for deep submergence ROV/AUV systems | |
JPH04232034A (ja) | 中空巨大球体、およびそれを含む浮力材料 | |
CN114381088B (zh) | 一种高强度固体浮力材料及其制备方法 | |
JPS6099792A (ja) | 耐圧性浮力材 | |
CN111497351A (zh) | 一种夹层复合材料耐压壳及其应用 | |
NO832205L (no) | Kabel med oppdrift. | |
Resnick | Syntactic foam buoyancy materials for submerged research vehicle | |
CN116082794B (zh) | 一种耐水压的多级碳纤维圆管复合材料浮力材料结构及其制备方法 | |
Schott et al. | New syntactic foams with polystyrene |