RU2510923C2

RU2510923C2 - Non-ribbed hydroacoustic station antenna dome

Info

Publication number: RU2510923C2
Application number: RU2010142956/08A
Authority: RU
Inventors: Алексей Владимирович Ионов; Николай Алексеевич Панфилов; Виктор Нохимович Ривкинд; Александр Георгиевич Таубин; Лариса Евгеньевна Бувайло; Михаил Юрьевич Ильин
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2014-04-10
Also published as: RU2010142956A

Abstract

FIELD: physics, acoustics.

SUBSTANCE: invention relates to shipbuilding and specifically to hydroacoustic station domes. The non-ribbed hydroacoustic station antenna dome consists of an outer layer, an inner layer and a middle layer in between, said layers being made of polymer composite materials, and is characterised by that the middle layer is reinforced with polyaramid fibres, and the outer and inner layers are reinforced with waterproof fibres, wherein the total thickness of the outer and inner layers is not more than 0.25 times the thickness of the middle layer.

EFFECT: making a hydroacoustic station antenna dome from composite materials, having high strength and operational reliability with improved acoustic properties.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, а именно к обтекателям антенн гидроакустических станций, и касается вопроса конструирования обтекателя антенны гидроакустической станции.The invention relates to the field of shipbuilding, namely, fairings for antennas of hydroacoustic stations, and relates to the issue of designing a fairing of antennas for hydroacoustic stations.

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.The fairing of the hydroacoustic station, which is part of the working compartment (baffle) with a mount for installing the antenna of the hydroacoustic station, has a collapsible three-layer composite skin. The baffle occupies the space from the bow of the vessel to the transverse bulkhead. The fairing should create favorable conditions for the work of the sonar station.

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.Known under-flap fairing sonar station surface ship, containing casing and a set of working (instrument) compartment, separated by a transverse bulkhead from the adjacent compartment (Prostakov A.L. Hydroacoustic facilities of the fleet. Moscow, Voengiz, 1974, Fig. 5). However, the fairing set is located in the working area, which reduces its sound transparency and noise immunity.

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).Known under-flap fairing sonar station surface ship, containing a transverse bulkhead of the working compartment and the keel beam (set), which is attached to the loose cladding fairing, as well as the foundation for the antenna of the sonar station (USSR Author's Certificate No. 999404, class 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.It has the required acoustic properties, however, when the fairing is located in the bow of the ship, the integrity of the fairing shell may be impaired due to excessive movements of the support keel beam of the cantilever type, which experiences a large vertical load from slaming. To solve the problem, a significant increase in the rigidity of the structure, which is the support of the fairing shell, is required.

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.Known under-flap fairing sonar station of a surface ship, containing a transverse bulkhead of the working compartment, a keel beam (set), a foundation for an antenna of a sonar station, a collapsible fiberglass shell and a system of pillers to increase the rigidity of the structure for the action of force in the vertical direction (Patent for invention No. 2265549). Such a fairing has acoustic properties that meet the requirements only in relation to surface ships.

Известны безреберные обтекатели для надводных кораблей и подводных лодок, изготавливаемые фирмой Гудрич (Goodrich).Known ribless fairings for surface ships and submarines, manufactured by Goodrich (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.http://www.goodrich.com/portal/site/grcom?GUD=6bf7e3f0930da110VgnVCM10000068f57eaa RCRD. The design of the fairing for the NK of this company is a shell made of rubber reinforced with steel wire. To maintain the shape of such fairings, a constant internal excess pressure of water is required.

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.Also known is the antenna cowl of the sonar station of a submarine of a three-layer fiberglass structure made of polymer composite materials (A.G. Taubin, V.A.Kolyshnitsyn, V.G. Romanov, L.S. Kryzhevich, “Strength and stability of fiberglass antenna cowlings sonar stations containing joints of sections under operational impacts. ”Proceedings of the Central Research Institute named after Academician A.N. Krylov, issue 35 (319), St. Petersburg, 2008, Figs. 1, 2) - prototype.

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.However, during operational impacts on such fairings, a significant concentration of stresses arises at the boundary of the layers, the presence of which is due to the large difference in the mechanical characteristics of the connected layers. An unfavorable stress state creates a reduced adhesive strength and low impact resistance of the fairing, as evidenced by numerous cases of damage to the fairings.

Задачей предлагаемого изобретения является создание обтекателя антенны гидроакустической станции из композиционных материалов, обладающего повышенной прочностью и ударостойкостью с улучшенными акустическими свойствами.The objective of the invention is the creation of a fairing antenna hydroacoustic station of composite materials with increased strength and impact resistance with improved acoustic properties.

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.This is achieved by the fact that at the costless antenna fairing of the sonar station, consisting of the outer, inner layers and the middle layer placed between them, made of polymer composite materials, according to the invention, its middle layer is reinforced with polyaramide fibers, and the outer and inner layers are reinforced with waterproof fibers. Moreover, the total thickness of the latter is not more than 0.25 of the thickness of the middle layer.

Кроме того, в качестве водостойких волокон наружного и внутреннего слоев обтекателя могут быть использованы стеклянные волокна.In addition, glass fibers can be used as waterproof fibers of the outer and inner layers of the fairing.

Наряду с этим в качестве водостойких волокон наружного и внутреннего слоев обтекателя могут быть использованы угольные волокна.Along with this, carbon fibers can be used as waterproof fibers of the outer and inner layers of the fairing.

Армирование среднего слоя полиарамидными волокнами, обладающего высокой прочностью и малой плотностью, позволяет увеличить ударостойкость и улучшить акустические свойства безреберного обтекателя антенны гидроакустической станции.Reinforcing the middle layer with polyaramide fibers, which has high strength and low density, can increase impact resistance and improve the acoustic properties of the ribless radome fairing of the sonar station.

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.Reinforcing the outer and inner layers of the ribless sonar fairing of the sonar station with waterproof fibers allows you to maintain the strength of the middle layer for the period of operation, since the proposed material - polyaramide with the necessary strength by itself does not have the necessary water resistance.

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.Limiting the total thickness of the outer and inner layers of the ribless sonar fairing to a value of not more than 0.25 of the thickness of the middle layer reduces the linear mass of the product and thereby improve the acoustic properties of the cowl.

Преимуществом нового устройства безреберного обтекателя антенны гидроакустической станции является ее повышенная прочность и ударостойкость, которые обеспечиваются близостью упругих и прочностных характеристик материалов соединяемых слоев.The advantage of the new device of the ribless radome fairing of the sonar station is its increased strength and impact resistance, which are ensured by the proximity of the elastic and strength characteristics of the materials of the joined layers.

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.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the ribless fairing of the sonar station, figure 2 is a fragment of the fairing antenna of the sonar station of the prototype, and figure 3 is a fragment of the proposed ribless cowling antenna of the sonar station.

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.The rib-free fairing of the sonar antenna consists of an inner layer 1, an outer layer 2 and a middle layer 3 located between them, made of polymer composite materials (Fig. 3). The middle layer 3 is reinforced with polyaramide fibers (not shown), and the outer layer 2 and the inner layer 1 are waterproof fibers (not shown). In this case, the total thickness of the outer 2 and inner 1 layers is not more than 0.25 of the thickness of the middle layer 3. In addition, glass fibers or carbon fibers can be used as waterproof fibers of the outer layer 2 and the inner layer 1.

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.The device operates as follows. Under the action of an external load from the side of the water flow, a joint deformation of all three layers 1, 2, 3 of the ribless fairing of the sonar antenna occurs. Polyaramide in the middle layer 3 provides a decrease in the concentration of shear stresses at the boundaries of the layers in pairs: "outer 2 - middle 3" and "inner 1 - middle 3". The decrease in stress concentration provides increased strength and impact resistance of the fairing.

Предлагаемый безреберный обтекатель антенны гидроакустической станции обладает большей прочностью и ударостойкостью и повышенными акустическими характеристиками, что его выгодно отличает от прототипа.The proposed rib-free fairing of the antenna of the sonar station has greater strength and impact resistance and increased acoustic characteristics, which compares favorably with the prototype.

Claims

1. The ribless antenna fairing of the sonar station, consisting of the outer, inner layers and the middle layer located between them, made of polymer composite materials, characterized in that the middle layer of the fairing is reinforced with polyaramide fibers, and the outer and inner layers are reinforced with waterproof fibers, while the total the thickness of the outer and inner layers is not more than 0.25 of the thickness of the middle layer.

2. The rib-free fairing of the hydroacoustic station antenna according to claim 1, characterized in that glass fibers are used as the waterproof fibers of the outer and inner layers of the fairing.

3. The rib-free fairing of the hydroacoustic station antenna according to claim 1, characterized in that carbon fibers are used as waterproof fibers of the outer and inner layers of the fairing.