RU2361770C1 - Method of producing cylindrical glass-composite enclosure for underwater apparatus - Google Patents
Method of producing cylindrical glass-composite enclosure for underwater apparatusInfo
- Publication number
- RU2361770C1 RU2361770C1 RU2007148747/11A RU2007148747A RU2361770C1 RU 2361770 C1 RU2361770 C1 RU 2361770C1 RU 2007148747/11 A RU2007148747/11 A RU 2007148747/11A RU 2007148747 A RU2007148747 A RU 2007148747A RU 2361770 C1 RU2361770 C1 RU 2361770C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- centrifuge
- metal
- cylindrical shell
- glass filler
- Prior art date
Links
Landscapes
- Joining Of Glass To Other Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к морской технике и касается изготовления прочных корпусов подводных аппаратов, контейнеров и других подводных сооружений.The invention relates to marine engineering and for the manufacture of durable hulls of underwater vehicles, containers and other underwater structures.
Известен способ изготовления оболочки прочного корпуса подводного аппарата путем сборки из отдельных стеклянных элементов, склеенных между собой (Прочные оболочки из силикатных материалов. Под ред. Писаренко Г.С.; АН УССР. Институт проблем прочности. - Киев: Наукова думка, 1989).There is a method of manufacturing a shell of a durable underwater vehicle body by assembling from separate glass elements glued together (Strong shells of silicate materials. Edited by G. Pisarenko; Academy of Sciences of the Ukrainian SSR. Institute of Strength Problems. - Kiev: Naukova Dumka, 1989).
Недостатки известного способа заключаются в том, что получаемая оболочка обладает низкой контактной прочностью и малой ударостойкостью. Это существенным образом снижает эксплуатационную надежность прочного корпуса подводного аппарата и не позволяет в должной мере использовать высокую прочность стекла на сжатие.The disadvantages of this method are that the resulting shell has a low contact strength and low impact resistance. This significantly reduces the operational reliability of the robust hull of the underwater vehicle and does not allow the proper use of high glass compressive strength.
Известен также способ изготовления оболочки прочного корпуса подводного аппарата, включающий формирование цилиндрической оболочки из стеклянного слоя, облицованного металлическим покрытием в виде внешней, внутренней и торцевых облицовок, имеющих коэффициент температурного расширения, превышающий его величину у стекла, который допускает изготовление металлических облицовок с гофрами после остывания расплавленной стекломассы (Патент РФ №2067060, МПК 6 В63В 3/13, опубл. 27.09.1996, бюл. №27 - прототип).There is also known a method of manufacturing a shell of a durable underwater vehicle body, comprising forming a cylindrical shell of a glass layer coated with a metal coating in the form of external, internal and end linings having a coefficient of thermal expansion exceeding its value in glass, which allows the manufacture of metal linings with corrugations after cooling molten glass melt (RF Patent No. 2067060, IPC 6 В63В 3/13, publ. 09/27/1996, bull. No. 27 - prototype).
В известном способе формирование оболочки производится путем заливки расплавленной стекломассы в пространство, ограниченное металлическими облицовками, нагретыми до температуры, обеспечивающей надежное их соединение со стекломатериалом. За счет разницы в коэффициентах температурного расширения стеклянный заполнитель при остывании оболочки обжимается, что в сочетании с соответствующим температурным режимом позволяет исключить образование поверхностных микротрещин в стеклянном заполнителе и реализовать в промышленном масштабе известные закономерности многократного повышения прочности и ударостойкости стекломатериала.In the known method, the formation of the shell is carried out by pouring molten glass into a space bounded by metal claddings, heated to a temperature that ensures their reliable connection with the glass material. Due to the difference in the coefficients of thermal expansion, the glass filler is crimped during cooling of the shell, which, in combination with the appropriate temperature regime, eliminates the formation of surface microcracks in the glass filler and implements, on an industrial scale, the well-known laws of a multiple increase in the strength and impact resistance of glass material.
Недостатки известного способа заключаются в необходимости использования жаростойких конструкционных металлов, имеющих химическое сходство со стекломатериалом композита, в практической сложности равномерно плотного заполнения глубоких щелей и гофрированных неровностей, образуемых металлическими облицовками, и в необходимости формирования стеклянного слоя большой толщины. Только при формировании оболочек повышенной толщины возможно обеспечение устойчивости цилиндрической оболочки прочного корпуса подводного аппарата на больших океанских глубинах. Наличие гофров не способно существенно повысить устойчивость цилиндрической оболочки. Увеличение толщины стеклянного заполнителя ведет к утяжелению прочного корпуса подводного аппарата и снижению его положительной плавучести.The disadvantages of this method are the need to use heat-resistant structural metals that are chemically similar to the glass material of the composite, the practical difficulty of uniformly filling the deep gaps and corrugated irregularities formed by the metal cladding, and the need to form a glass layer of large thickness. Only with the formation of shells of increased thickness is it possible to ensure the stability of the cylindrical shell of the robust hull of the underwater vehicle at great ocean depths. The presence of corrugations is not able to significantly increase the stability of the cylindrical shell. An increase in the thickness of the glass filler leads to the weighting of the durable body of the underwater vehicle and a decrease in its positive buoyancy.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение надежного соединения металлических облицовок со стеклянным заполнителем, существенное расширение номенклатуры используемых металлов в качестве облицовок, упрощение технологии изготовления цилиндрической оболочки из стеклометаллокомпозита и существенное уменьшение массы цилиндрической оболочки прочного корпуса подводного аппарата за счет повышения его устойчивости.The objective of the invention is to provide a reliable connection of metal facings with glass filler, a significant expansion of the range of metals used as facings, a simplification of the manufacturing technology of a cylindrical shell made of glass-metal composite and a significant reduction in the mass of the cylindrical shell of a durable underwater vehicle body by increasing its stability.
Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления цилиндрической оболочки прочного корпуса подводного аппарата, включающем формирование цилиндрической оболочки из стеклянного заполнителя, облицованного металлическим покрытием в виде внешней, внутренней и торцевых облицовок, имеющих коэффициент температурного расширения, превышающий его величину у стекла, к внутренней поверхности внешней металлической облицовки крепится с помощью кольцевых пластин полые металлические короба кольцевой формы, после чего внешнюю металлическую облицовку с прикрепленными к ней полыми коробами вместе с торцевыми металлическими облицовками устанавливают в разъемную форму и помещают ее в центрифугу, включают центрифугу и подают расплав стекломассы во внутреннюю полость внешней металлической облицовки, посредством центрифуги формируют стеклозаполнитель требуемой толщины, затем температуру стеклозаполнителя понижают до температуры, обеспечивающей его диффузионную сварку с внутренней металлической облицовкой, которую формируют путем подачи на стеклозаполнитель расплава металла при работающей центрифуге, понижают температуру цилиндрической оболочки до температуры стеклования и выключают центрифугу, отжигают цилиндрическую оболочку при температуре стеклования до полной релаксации напряжений и стабилизации физико-химических свойств стеклянного заполнителя, понижают температуру цилиндрической оболочки в разъемной форме до температуры внешней среды и извлекают ее из формы.This object is achieved in that in a method for manufacturing a cylindrical shell of a durable underwater vehicle body, comprising forming a cylindrical shell of glass filler, lined with a metal coating in the form of external, internal and end linings having a coefficient of thermal expansion exceeding its value in glass to the inner surface the outer metal cladding is attached using ring plates to the hollow metal ducts of a ring shape, after which the outer metal The cladding with hollow boxes attached to it, together with the end metal claddings, is installed in a detachable form and placed in a centrifuge, the centrifuge is turned on and the molten melt is fed into the inner cavity of the outer metal cladding, a glass filler of the required thickness is formed by means of a centrifuge, then the temperature of the glass filler is reduced to a temperature, providing its diffusion welding with an internal metal lining, which is formed by applying to the glass filler metal lava when the centrifuge is operating, lower the temperature of the cylindrical shell to the glass transition temperature and turn off the centrifuge, anneal the cylindrical shell at the glass transition temperature to completely relax the stresses and stabilize the physicochemical properties of the glass filler, lower the temperature of the cylindrical shell in detachable form to the ambient temperature and remove it out of shape.
В заявленном способе изготовления цилиндрической оболочки прочного корпуса подводного аппарата общими существенными признаками для него и для его прототипа являются:In the claimed method of manufacturing a cylindrical shell of a durable underwater vehicle body, the common essential features for him and for his prototype are:
- цилиндрическую оболочку прочного корпуса подводного аппарата формируют из стеклянного заполнителя, облицованного металлическим покрытием, в виде внешней, внутренней и торцевых облицовок;- the cylindrical shell of the durable body of the underwater vehicle is formed from a glass filler lined with a metal coating in the form of external, internal and end facing;
- металлические облицовки имеют коэффициент температурного расширения, превышающий его величину у стекла.- metal claddings have a coefficient of thermal expansion exceeding its value in glass.
Сопоставительный анализ существенных признаков заявляемого способа изготовления цилиндрической оболочки прочного корпуса подводного аппарата и прототипа показывает, что первый в отличие от прототипа имеет следующие существенные отличительные признаки:A comparative analysis of the essential features of the proposed method for manufacturing a cylindrical shell of a durable underwater vehicle body and prototype shows that the first, in contrast to the prototype, has the following significant distinguishing features:
- к внутренней поверхности внешней металлической облицовки крепят с помощью кольцевых пластин полые металлические короба кольцевой формы;- hollow metal boxes of a ring shape are attached to the inner surface of the outer metal cladding with ring plates;
- внешнюю металлическую облицовку с прикрепленными к ней полыми коробами вместе с торцевыми металлическими облицовками устанавливают в разъемную форму и помещают ее в центрифугу;- the outer metal lining with hollow boxes attached to it together with the end metal lining is installed in a detachable form and placed in a centrifuge;
- включают центрифугу и подают расплав стекломассы во внутреннюю полость внешней металлической облицовки;- turn on the centrifuge and supply molten glass to the internal cavity of the outer metal cladding;
- посредством центрифуги формируют стеклозаполнитель требуемой толщины, оставляя внутри него полые кольцевые короба;- by means of a centrifuge, a glass filler of the required thickness is formed, leaving hollow annular boxes inside;
- температуру стеклозаполнителя понижают до температуры, обеспечивающей его диффузионную сварку с внутренней металлической облицовкой, которую формируют путем подачи на стеклозаполнитель расплава металла при работающей центрифуге;- the temperature of the glass filler is lowered to a temperature that ensures its diffusion welding with the inner metal lining, which is formed by supplying a metal melt to the glass filler with a centrifuge operating;
- понижают температуру цилиндрической оболочки до температуры стеклования и выключают центрифугу;- lower the temperature of the cylindrical shell to a glass transition temperature and turn off the centrifuge;
- отжигают цилиндрическую оболочку при температуре стеклования до полной релаксации напряжений и стабилизации физико-химических свойств стеклянного заполнителя;- annealing the cylindrical shell at the glass transition temperature until complete stress relaxation and stabilization of the physicochemical properties of the glass filler;
- понижают температуру цилиндрической оболочки в разъемной форме до температуры внешней среды и извлекают ее из формы.- lower the temperature of the cylindrical shell in detachable form to the temperature of the external environment and remove it from the form.
Данная совокупность существенных отличительных признаков заявленного способа позволяет:This set of essential distinguishing features of the claimed method allows you to:
- существенно уменьшить плотность заполнителя пространства между внешней и внутренней облицовкой;- significantly reduce the density of the filler space between the outer and inner lining;
- предотвратить коробление внешней и торцевой облицовок;- prevent warping of the outer and end facing;
- обеспечить формирование равномерно плотного стеклозаполнителя требуемой толщины и его диффузионную сварку с внешней и торцевыми металлическими облицовками цилиндрической оболочки, а также с полыми металлическими коробами и кольцевыми металлическими пластинами, с помощью которых полые короба крепят к внешней облицовке;- to ensure the formation of a uniformly dense glass filler of the required thickness and its diffusion welding with external and end metal facings of the cylindrical shell, as well as with hollow metal boxes and ring metal plates, with which hollow boxes are attached to the outer lining;
- обеспечить формирование внутренней металлической облицовки заданной толщины;- to ensure the formation of the inner metal cladding of a given thickness;
- обеспечить диффузионную сварку внутренней металлической облицовки со стеклянным заполнителем;- to provide diffusion welding of the inner metal lining with glass filler;
- обеспечить релаксацию напряжений и стабилизацию физико-химических свойств стекла перед остыванием оболочки;- provide stress relaxation and stabilization of the physico-chemical properties of the glass before cooling the shell;
- обеспечить высокую сопротивляемость цилиндрической оболочки к потере ею устойчивой формы равновесия;- to provide high resistance of the cylindrical shell to the loss of its stable form of equilibrium;
- обеспечить использование в качестве облицовок дешевых металлов, обладающих высокой деформативностью и малой массой;- to ensure the use as cladding of cheap metals with high deformability and low weight;
- существенно уменьшить массу цилиндрической оболочки прочного корпуса подводного аппарата за счет повышения устойчивости корпуса.- significantly reduce the mass of the cylindrical shell of the durable hull of the underwater vehicle by increasing the stability of the hull.
Таким образом, в заявленном способе изготовления цилиндрической оболочки прочного корпуса подводного аппарата надежное соединение металлических облицовок со стеклянным заполнителем обеспечивается диффузионной сваркой их между собой; расширение номенклатуры используемых металлов в качестве облицовок обеспечивается применением металлов, обладающих высокой деформативностью и малой массой; упрощение технологии изготовления цилиндрической оболочки обеспечивается применением центрифуги для нанесения на внешнюю металлическую облицовку стеклянного заполнителя и внутренней металлической облицовки на стеклозаполнитель, а существенное уменьшение массы цилиндрической оболочки прочного корпуса подводного аппарата обеспечивается за счет включения в стеклозаполнитель полых металлических коробов кольцевой формы и применения легковесных металлов.Thus, in the inventive method of manufacturing a cylindrical shell of a solid underwater vehicle body, a reliable connection of metal facings with glass filler is provided by diffusion welding between them; the expansion of the range of metals used as cladding is provided by the use of metals with high deformability and low weight; The simplification of the technology for manufacturing a cylindrical shell is provided by the use of a centrifuge for applying a glass filler and an inner metal lining to the glass filler on the outer metal cladding, and a significant reduction in the mass of the cylindrical shell of the rugged underwater vehicle body is ensured by the inclusion of ring-shaped hollow metal boxes in the glass filler and the use of lightweight metals.
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. Следовательно, заявленное изобретение является новым и обладает изобретательским уровнем, т.е. оно явным образом не следует из уровня техники и пригодно для практического использования.Based on the foregoing, we can conclude that the set of essential features of the claimed invention has a causal relationship with the achieved technical result, i.e. thanks to this combination of essential features of the invention, it has become possible to solve the problem. Therefore, the claimed invention is new and has an inventive step, i.e. it does not explicitly follow from the prior art and is suitable for practical use.
Предлагаемый способ изготовления цилиндрической оболочки прочного корпуса подводного аппарата поясняется чертежом, на котором в схематическом виде приведена цилиндрическая оболочка прочного корпуса, сформированная на центрифуге.The proposed method for the manufacture of a cylindrical shell of a strong body of an underwater vehicle is illustrated in the drawing, in which a cylindrical shell of a durable body formed in a centrifuge is shown in schematic form.
На чертеже обозначены: 1 - внешняя металлическая облицовка цилиндрической оболочки; 2 - торцевые металлические облицовки цилиндрической оболочки; 3 - внутренняя металлическая облицовка цилиндрической оболочки; 4 - стеклянный заполнитель; 5 - пустотелые металлические короба кольцевой формы; 6 - кольцевые металлические пластины; 7 - разъемная форма; 8 - центрифуга.The drawing indicates: 1 - the outer metal lining of the cylindrical shell; 2 - end metal cladding of a cylindrical shell; 3 - inner metal lining of the cylindrical shell; 4 - glass filler; 5 - hollow metal boxes of ring shape; 6 - ring metal plates; 7 - split form; 8 - centrifuge.
Способ осуществляют следующим образом. К внешней металлической облицовке 1 с помощью кольцевых металлических пластин 6 прикрепляют пустотелые металлические короба кольцевой формы 5. Затем эту конструкцию вместе с торцевыми металлическими облицовками 2 подготавливают для обеспечения надежной диффузионной сварки со стеклозаполнителем 4 и устанавливают в разъемную форму 7, после чего помещают в центрифугу 8. Затем включают центрифугу 8 и подают расплав стекломассы во внутреннюю полость внешней металлической облицовки 1 и посредством центрифуги 8 формируют стеклозаполнитель 4 требуемой толщины. Частоту и время вращения центрифуги 8 определяют расчетно-экспериментальным методом исходя из равномерно плотного заполнения пространства, ограниченного внешней 1, внутренней 3 и торцевыми 2 металлическими облицовками, а также пустотелыми металлическими коробами кольцевой формы 5 так, чтобы при остывании стекломассы была обеспечена требуемая толщина стеклозаполнителя. При этом стекломассу можно наносить послойно и использовать различные рецептуры стекла для каждого промежуточного слоя. После заполнения всех внутренних полостей стекломассой температуру стеклянного заполнителя понижают до температуры, обеспечивающей его диффузионную сварку с внутренней металлической облицовкой 3, и на стеклянный заполнитель 4 подают расплав металла. Посредством центрифуги 8 формируют требуемой толщины внутреннюю металлическую облицовку 3 цилиндрической оболочки. При работающей центрифуге 8 остужают цилиндрическую оболочку до температуры стеклования стекломассы стеклозаполнителя 4. При достижении в стеклянном заполнителе 4 температуры стеклования центрифугу 8 отключают и производят отжиг цилиндрической оболочки при температуре стеклования до полной релаксации напряжений и стабилизации физико-механических свойств стеклозаполнителя 4. После этого цилиндрическую оболочку остужают в разъемной форме 7 до температуры внешней среды и затем извлекают из формы 7.The method is as follows. Hollow metal boxes of a ring shape 5 are attached to the outer metal lining 1 using ring metal plates 6. Then, this design together with the end metal lining 2 is prepared to ensure reliable diffusion welding with a glass filler 4 and installed in a detachable form 7, after which it is placed in a centrifuge 8 Then, a centrifuge 8 is turned on and molten glass is fed into the inner cavity of the outer metal lining 1 and a glass filler 4 tr is formed by means of a centrifuge 8 fucking thickness. The frequency and time of rotation of the centrifuge 8 is determined by the calculation-experimental method based on uniformly dense filling of the space bounded by the external 1, internal 3 and end 2 metal linings, as well as hollow metal boxes of an annular shape 5 so that the required thickness of the glass filler is provided when the glass is cooled. In this case, the molten glass can be applied in layers and use different glass formulations for each intermediate layer. After filling all the internal cavities with molten glass, the temperature of the glass filler is reduced to a temperature that ensures its diffusion welding with the inner metal lining 3, and molten metal is fed to the glass filler 4. By means of a centrifuge 8, the inner metal lining 3 of the cylindrical shell is formed of the required thickness. When the centrifuge 8 is operating, the cylindrical shell is cooled to the glass transition temperature of the glass melt 4. When the glass transition temperature reaches 4, the glass centrifuge 8 is turned off and the cylindrical shell is annealed at the glass transition temperature until the stress is completely relaxed and the physical and mechanical properties of the glass filler are stabilized 4. After that, the cylindrical shell cool in detachable form 7 to the temperature of the external environment and then removed from form 7.
Высокие показатели прочности и ударостойкости цилиндрической оболочки из стеклометаллокомпозита достигаются в основном за счет исключения в стеклозаполнителе поверхностных микротрещин. Существенное значение имеют также полная изоляция стеклозаполнителя от воздействия внешней среды и его равномерно плотное формирование. Фундаментальные исследования физико-технического института им.А.Ф.Иоффе РАН показали, что стеклу присуща природная прочность независимо от его размеров: в равной мере для стекловолокна, листа и массива. При этом исключение поверхностных микродефектов повышает прочность стекла на порядок, защита поверхности стекла от воздействия влаги, содержащейся в воздухе, увеличивает прочность вдвое и, наконец, устранение внутренних микродефектов повышает прочность на 30% (Пух В.П., Байкова Л.Г., Кириенко М.Ф. и др. Атомная структура и прочность неорганических стекол // Физика твердого тела, 2005, том 47, вып.5, с.850-855). При соблюдении перечисленных условий стекло достигает теоретической прочности, а его структура соответствует структуре наноматериалов. Так, например, силикатное стекло рецептуры (14,5MgO·14,5Al2O3·71SiO2) достигает прочности в 10,4 ГПа при модуле Юнга 95 ГПа, т.е. прочность этого стекла в 10 раз превышает прочность высокопрочного титанового сплава. Относительная прочность стекла этой рецептуры, отнесенная к его плотности, выше относительной прочности титановых сплавов в 17,5 раз при превышении относительной жесткости на 35%.High strength and shock resistance of a cylindrical shell made of glass-metal composite are achieved mainly due to the exclusion of surface microcracks in the glass filler. The complete isolation of the glass filler from the influence of the external environment and its uniformly dense formation are also essential. Fundamental studies of the Physics and Technology Institute named after A.F. Ioffe of the Russian Academy of Sciences showed that glass has a natural strength regardless of its size: equally for fiberglass, sheet and solid. Moreover, the exclusion of surface microdefects increases the strength of the glass by an order of magnitude, protection of the glass surface from moisture in the air, doubles the strength and, finally, the elimination of internal microdefects increases the strength by 30% (Pukh V.P., Baikova L.G., Kirienko MF et al. Atomic structure and strength of inorganic glasses // Solid State Physics, 2005, Volume 47, Issue 5, pp. 850-855). Subject to the above conditions, the glass reaches theoretical strength, and its structure corresponds to the structure of nanomaterials. For example, silicate glass of the formulation (14.5MgO · 14.5Al 2 O 3 · 71SiO 2 ) reaches a strength of 10.4 GPa with a Young's modulus of 95 GPa, i.e. the strength of this glass is 10 times the strength of high-strength titanium alloy. The relative strength of the glass of this formulation, referred to its density, is higher than the relative strength of titanium alloys by 17.5 times when the relative hardness is exceeded by 35%.
Перечисленные условия повышения прочности неорганических стекол в полной мере соблюдены при изготовлении цилиндрической оболочки заявленным способом. Механизм исключения образования поверхностных микротрещин в стеклозаполнителе заключается в следующем. При остывании цилиндрической оболочки температура поверхностного покрытия всегда будет ниже температуры внутреннего стеклозаполнителя при равенстве температур на границе пустотелых кольцевых коробов. Поэтому металлические детали, имеющие более высокие коэффициенты температурного расширения, стремятся сократить свои размеры в большей мере, чем прилегающие к ним поверхности стеклозаполнителя. Однако они встречают сопротивление со стороны приваренного стеклозапонителя. Вследствие этого они растягиваются и стягивают прилегающие к ним поверхности стеклозаполнителя. Тем самым создаются механические препятствия к растрескиванию поверхности стеклозаполнителя. Приваренные к стеклозаполнителю металлические облицовки защищают стекло от вредного взаимодействия внешней среды, в том числе и от влаги. Под воздействием центробежных сил, возникающих в центрифуге, формируется равномерно плотный стеклозаполнитель, плотно прилегая и привариваясь ко всем соприкасающим поверхностям металлических деталей цилиндрической оболочки. В результате формируется равномерно плотный внутренний стеклозаполнитель без поверхностных микротрещин и внутренних микродефектов, который надежно защищен металлическими облицовками от воздействия внешней среды. Прочность и ударостойкость сформированного предлагаемым способом стеклянного заполнителя повышается настолько, что отпадает необходимость в использовании прочностных свойств металлических облицовок. Поэтому металлические облицовки используются лишь для обеспечения необходимых технологических приемов и для предохранения стеклозаполнителя от воздействия внешней среды, что позволяет отказаться от использования дорогостоящих высокопрочных металлов.The above conditions for increasing the strength of inorganic glasses are fully observed in the manufacture of a cylindrical shell by the claimed method. The mechanism for eliminating the formation of surface microcracks in the glass filler is as follows. When cooling the cylindrical shell, the temperature of the surface coating will always be lower than the temperature of the internal glass filler with equal temperatures at the boundary of the hollow ring ducts. Therefore, metal parts having higher coefficients of thermal expansion tend to reduce their sizes to a greater extent than the glass filler surfaces adjacent to them. However, they meet resistance from the welded glass window. As a result of this, they stretch and contract the adjacent glass filler surfaces. This creates mechanical obstacles to cracking the surface of the glass filler. Metal claddings welded to the glass filler protect the glass from harmful environmental interactions, including moisture. Under the influence of centrifugal forces arising in the centrifuge, a uniformly dense glass filler is formed, fitting tightly and welding to all contacting surfaces of the metal parts of the cylindrical shell. As a result, a uniformly dense internal glass filler is formed without surface microcracks and internal microdefects, which is reliably protected by metal linings from the influence of the external environment. The strength and impact resistance of the glass filler formed by the proposed method is increased so that there is no need to use the strength properties of metal facings. Therefore, metal claddings are used only to provide the necessary technological methods and to protect the glass filler from environmental influences, which eliminates the use of expensive high-strength metals.
Расчеты показывают, что при одинаковом внутреннем объеме формирование стеклозаполнителей с внутренними полыми металлическими коробами позволяет существенно уменьшить плотность цилиндрической оболочки, доведя ее до 0,295 т/м3 для глубин в 6000 м, что в 2,1 раза меньше, чем у безнаборной цилиндрической оболочки, и до 0,42 т/м3 для предельных глубин Мирового океана, что в 1,65 раза ниже безнаборной цилиндрической оболочки. Здесь под плотностью цилиндрической оболочки понимается отношение массы к внешнему объему замкнутой по торцам оболочки. Прочный корпус подводного аппарата, состоящий из цилиндрической оболочки со стеклозаполнителем, содержащим полые металлические короба и оконечностями из стеклометаллокомпозита полусферической формы, может иметь плотность 0,27 т/м3 для глубин в 6000 м и 0,38 т/м3 для предельных глубин Мирового океана независимо от его габаритных размеров.Calculations show that with the same internal volume, the formation of glass fillers with internal hollow metal ducts can significantly reduce the density of the cylindrical shell, bringing it up to 0.295 t / m 3 for depths of 6000 m, which is 2.1 times less than that of the bulkless cylindrical shell, and up to 0.42 t / m 3 for the extreme depths of the oceans, which is 1.65 times lower than the random cylinder shell. Here, the density of a cylindrical shell is understood as the ratio of the mass to the external volume of the shell closed at the ends. A durable underwater vehicle body, consisting of a cylindrical shell with a glass filler containing hollow metal boxes and hemispherical glass-metal extremities, can have a density of 0.27 t / m 3 for depths of 6000 m and 0.38 t / m 3 for extreme depths of the World the ocean, regardless of its overall dimensions.
Технический результат изобретения заключается в создании стеклометаллической цилиндрической оболочки прочного корпуса подводного аппарата с бездефектным стеклозаполнителем, содержащим полые металлические короба кольцевой формы. Полые металлические короба позволяют существенно уменьшить массу заполнителя при значительном увеличении общей толщины оболочки, что ведет к высокой сопротивляемости оболочки к потере исходной формы равновесия. Использование стеклометаллических цилиндрических оболочек со стеклозаполнителем, содержащим полые металлические короба кольцевой формы, позволяют создать крупногабаритные прочные корпуса глубоководной техники, способной работать на предельных глубинах Мирового океана без применения дополнительных объемов плавучести.The technical result of the invention is to create a glass-metal cylindrical shell of a durable underwater vehicle body with a defect-free glass filler containing hollow metal boxes of a ring shape. Hollow metal boxes can significantly reduce the mass of the aggregate with a significant increase in the total thickness of the shell, which leads to a high resistance of the shell to the loss of the original form of equilibrium. The use of glass-metal cylindrical shells with a glass filler containing hollow metal boxes of a ring shape allows the creation of large-sized durable hulls of deep-sea equipment that can operate at extreme depths of the World Ocean without the use of additional buoyancy volumes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007148747/11A RU2361770C1 (en) | 2007-12-24 | 2007-12-24 | Method of producing cylindrical glass-composite enclosure for underwater apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007148747/11A RU2361770C1 (en) | 2007-12-24 | 2007-12-24 | Method of producing cylindrical glass-composite enclosure for underwater apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2361770C1 true RU2361770C1 (en) | 2009-07-20 |
Family
ID=41047083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007148747/11A RU2361770C1 (en) | 2007-12-24 | 2007-12-24 | Method of producing cylindrical glass-composite enclosure for underwater apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2361770C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2491202C1 (en) * | 2012-03-01 | 2013-08-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Method of making cylindrical shell of submarine strong hull of glass-metal composite |
| RU2497709C1 (en) * | 2012-04-24 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Method of making cylindrical shell of submarine strong hull of glass-metal composite |
| RU2696536C1 (en) * | 2018-09-28 | 2019-08-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method for production of underwater vehicle cylindrical housing |
-
2007
- 2007-12-24 RU RU2007148747/11A patent/RU2361770C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2491202C1 (en) * | 2012-03-01 | 2013-08-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Method of making cylindrical shell of submarine strong hull of glass-metal composite |
| RU2497709C1 (en) * | 2012-04-24 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Method of making cylindrical shell of submarine strong hull of glass-metal composite |
| RU2696536C1 (en) * | 2018-09-28 | 2019-08-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method for production of underwater vehicle cylindrical housing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2337036C1 (en) | Method of producing underwater vehicle solid hull cylindrical enclosure | |
| RU2361770C1 (en) | Method of producing cylindrical glass-composite enclosure for underwater apparatus | |
| JP2007275992A (en) | Method and apparatus for manufacturing open porous component having regularly foamed grid structure made of metal, plastic or ceramic, core stack, and lightweight open porous component | |
| JP5795339B2 (en) | Dense body fabrication method by isobaric compression in the deep sea | |
| RU2635596C2 (en) | Method for manufacturing hollow metal workpiece by casting | |
| JP2006206431A5 (en) | ||
| CN110329551B (en) | Bionic multifunctional thermal protection structure and forming method thereof | |
| PT89417B (en) | PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF COMPOSITES WITH METALLIC MATRIX | |
| RU2361771C1 (en) | Method of producing cylindrical glass-composite enclosure for underwater apparatus | |
| Raju et al. | Stress-intensity factor influence coefficients for internal and external surface cracks in cylindrical vessels | |
| RU2491202C1 (en) | Method of making cylindrical shell of submarine strong hull of glass-metal composite | |
| KR20190008087A (en) | Aluminum foam core piston with coaxial laser bonded aerogel/ceramic head | |
| CN112453325A (en) | Casting forming method of wing rudder with high-temperature alloy dot matrix sandwich structure | |
| RU2497709C1 (en) | Method of making cylindrical shell of submarine strong hull of glass-metal composite | |
| Wang et al. | Additive manufacturing by laser powder bed fusion and thermal post-treatment of the lunar-regolith-based glass-ceramics for in-situ resource utilization | |
| Hill et al. | Casting the first 8.4-m borosilicate honeycomb mirror for the Large Binocular Telescope | |
| RU2425776C1 (en) | Underwater apparatus watertight strong hull from glass metal composite | |
| Smith et al. | Toward understanding pore formation and mobility during controlled directional solidification in a microgravity environment investigation (PFMI) | |
| CN106147135B (en) | A kind of naval vessel more material composite-type carbon fiber Sound insulation flooringses and preparation method | |
| US10173753B1 (en) | Flotation devices for high pressure environments | |
| RU2696536C1 (en) | Method for production of underwater vehicle cylindrical housing | |
| Naplocha et al. | Enhancement of heat transfer in PCM by cellular Zn-Al structure | |
| EP3227475A1 (en) | Reusible crucible for the manufacture of crystalline material | |
| Yavuz et al. | Compressive properties of syntactic aluminium foams using expanded silica gel | |
| JP4693932B1 (en) | Cylindrical silicon crystal manufacturing method and cylindrical silicon crystal manufactured by the manufacturing method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151225 |