RU2535764C1 - Body of submersible craft - Google Patents
Body of submersible craft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2535764C1 RU2535764C1 RU2013131667/11A RU2013131667A RU2535764C1 RU 2535764 C1 RU2535764 C1 RU 2535764C1 RU 2013131667/11 A RU2013131667/11 A RU 2013131667/11A RU 2013131667 A RU2013131667 A RU 2013131667A RU 2535764 C1 RU2535764 C1 RU 2535764C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frame
- shell
- underwater vehicle
- fabric based
- pressure
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к судостроению, в частности к конструкции корпусов аппаратов, работающих на устойчивость при действии гидростатического давления и сжимающей силы, и может быть использовано при разработке корпусов (контейнеров) для размещения в них гидрофизической аппаратуры, обеспечивающих эффективную ее защиту и эксплуатацию на различных глубинах.The invention relates to shipbuilding, in particular to the design of the bodies of apparatuses operating for stability under the action of hydrostatic pressure and compressive force, and can be used in the development of cases (containers) for placement of hydrophysical equipment in them, which ensure its effective protection and operation at various depths.
Известен корпус подводного аппарата [авторское свидетельство SU №1519101, B63B 3/13, опубл. 30.10.1993 г.]. Данное устройство содержит металлический каркас и охватывающую его наружную оболочку, выполненную из водонепроницаемого материала, например резины. Каркас и оболочка отделены друг от друга полостью, заполненной сыпучим материалом, например песком. В каркасе имеются отверстия для перетока воздуха.Known body of the underwater vehicle [copyright certificate SU No. 1519101, B63B 3/13, publ. October 30, 1993]. This device contains a metal frame and covering its outer shell made of a waterproof material, such as rubber. The frame and shell are separated from each other by a cavity filled with bulk material, such as sand. The frame has openings for air flow.
При погружении корпуса гидростатическое давление воды воздействует на наружную оболочку и вследствие ее эластичности передается на сыпучий материал. Вследствие наличия отверстий в каркасе происходит выравнивание давления внутри каркаса и давления воздуха, находящегося между частицами сыпучего материала.When the housing is immersed, the hydrostatic pressure of the water acts on the outer shell and, due to its elasticity, is transferred to the bulk material. Due to the presence of holes in the frame, the pressure within the frame is equalized to the pressure of the air between the particles of the bulk material.
Данное устройство наиболее близко по технической сущности к заявляемому и поэтому принято за прототип.This device is the closest in technical essence to the claimed and therefore taken as a prototype.
Устройство просто и дешево в изготовлении.The device is simple and cheap to manufacture.
Однако недостатком данного корпуса подводного аппарата является то, что обеспечение его надежности и устойчивости к внешнему гидростатическому давлению осуществляется за счет увеличенной толщины песчаного заполнителя, что приводит к естественному утяжелению корпуса. Кроме того, при эксплуатации данного аппарата возможно смещение каркаса в сыпучем материале относительно геометрического центра подводного аппарата, что может привести к снижению надежности и прочности всей конструкции или даже ее разрушению.However, the disadvantage of this body of the underwater vehicle is that its reliability and resistance to external hydrostatic pressure is ensured due to the increased thickness of the sand aggregate, which leads to a natural weighting of the body. In addition, during the operation of this apparatus, the frame may be displaced in bulk material relative to the geometric center of the underwater vehicle, which may lead to a decrease in the reliability and strength of the entire structure or even its destruction.
Задачей заявляемого изобретения является обеспечение надежности и устойчивости корпуса подводного аппарата к внешнему гидростатическому давлению при снижении массы аппарата.The task of the invention is to ensure the reliability and stability of the body of the underwater vehicle to external hydrostatic pressure while reducing the mass of the device.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является разработка конструкции корпуса подводного аппарата, обладающего меньшей массой при достаточной его прочности и устойчивости в условиях воздействия внешнего гидростатического давления.The technical result, to which the invention is directed, is to develop the design of the hull of the underwater vehicle with less weight with sufficient strength and stability under the influence of external hydrostatic pressure.
Технический результат достигается тем, что корпус подводного аппарата, содержащий металлический каркас и охватывающую его эластичную оболочку, выполненную из водонепроницаемого материала, согласно изобретению между каркасом и оболочкой введена промежуточная оболочка, выполненная из ткани на основе высокопрочных арамидных волокон, при этом каркас имеет решетчатую структуру.The technical result is achieved by the fact that the body of the underwater vehicle containing a metal frame and an elastic shell covering it made of a waterproof material, according to the invention, an intermediate shell made of fabric based on high-strength aramid fibers is introduced between the frame and the shell, while the frame has a lattice structure.
Введение между каркасом и оболочкой промежуточной оболочки, выполненной из ткани на основе высокопрочных арамидных волокон (по сравнению с сыпучим заполнителем в прототипе), позволило существенно уменьшить толщину стенки аппарата, тем самым снизить его массу. Наличие каркаса, имеющего решетчатую структуру, позволило, сохранив жесткость всей конструкции, при заданных условиях также уменьшить массу подводного аппарата. Выполнение промежуточной оболочки из ткани на основе высокопрочных арамидных волокон, имеющей высокие прочностные характеристики (σ≈3,5 ГПа) и одновременно с этим меньшую плотность (ρ≈1450 кг/м3), позволяет выдерживать перепад давления между полостью в корпусе аппарата и окружающей средой, что обеспечивает надежность и устойчивость к внешнему гидростатическому давлению. Это происходит за счет совместной работы оболочек, перераспределения внешнего давления между ними, что приводит к уменьшению напряжения в каркасе и ведет к сохранению целостности аппарата при минимальных габаритно-массовых характеристиках. А также дает возможность расчетного прогнозирования величины нагружения на элементы конструкции путем задания толщин оболочек в зависимости от глубины погружения подводного аппарата.The introduction between the frame and the shell of the intermediate shell made of fabric based on high-strength aramid fibers (compared to the loose aggregate in the prototype), it was possible to significantly reduce the wall thickness of the apparatus, thereby reducing its weight. The presence of a frame having a lattice structure, while maintaining the rigidity of the entire structure, under given conditions, also reduce the weight of the underwater vehicle. The implementation of the intermediate shell of the fabric based on high-strength aramid fibers, having high strength characteristics (σ≈3.5 GPa) and at the same time lower density (ρ≈1450 kg / m 3 ), can withstand the pressure drop between the cavity in the apparatus body and the surrounding environment that provides reliability and resistance to external hydrostatic pressure. This is due to the joint work of the shells, the redistribution of external pressure between them, which leads to a decrease in voltage in the frame and leads to the preservation of the integrity of the apparatus with minimal overall mass characteristics. It also makes it possible to predict the magnitude of the load on structural elements by setting shell thicknesses depending on the immersion depth of the underwater vehicle.
Для увеличения стойкости подводного аппарата к внешним механическим повреждениям снаружи он имеет дополнительную оболочку, выполненную из ткани на основе комбинированных металлоамидных нитей.To increase the resistance of the underwater vehicle to external mechanical damage from the outside, it has an additional shell made of fabric based on combined metal amide threads.
Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».The presence in the claimed invention features that distinguish it from the prototype, allows us to consider it appropriate to the condition of "novelty."
Новые признаки (введение между каркасом и оболочкой промежуточной оболочки, выполненной из ткани на основе высокопрочных арамидных волокон, при этом каркас имеет решетчатую структуру) не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».New features (the introduction between the frame and the shell of the intermediate shell made of fabric based on high-strength aramid fibers, while the frame has a lattice structure) have not been identified in technical solutions for a similar purpose. On this basis, we can conclude that the claimed invention meets the condition of "inventive step".
Изобретение поясняется чертежом, на котором показано поперечное сечение корпуса подводного аппарата.The invention is illustrated in the drawing, which shows a cross section of the body of the underwater vehicle.
Устройство выполнено следующим образом.The device is as follows.
Корпус подводного аппарата содержит выполненный из титана каркас 1 и охватывающую его оболочку 2, выполненную из водонепроницаемого материала, например резины или ПВХ пленки. Между каркасом 1 и оболочкой 2 введена промежуточная оболочка 3, выполненная из ткани на основе высокопрочных арамидных волокон (например, из терлона или ткани из нитей СВМ). Каркас 1 имеет решетчатую структуру с отверстиями 4. Каркас служит для сохранения геометрических размеров корпуса подводного аппарата. Между силовым каркасом 1, промежуточной оболочкой 3 и между оболочками 2 и 3 имеется технологический зазор, обеспечивающий простоту и удобство сборки корпуса. Снаружи для защиты от внешних повреждений оболочки 2 аппарат может иметь дополнительную оболочку (не показано), выполненную из ткани на основе комбинированных металлоамидных нитей или из ткани на основе высокопрочных арамидных волокон (см.чертеж). Толщину каждой из оболочек 2 и 3 определяют специальным расчетом в зависимости от требований, предъявляемых к конструкции подводного аппарата (например, от глубины погружения) и прочностных характеристик применяемых материалов.The body of the underwater vehicle comprises a frame 1 made of titanium and a shell 2 surrounding it, made of a waterproof material, for example rubber or PVC film. Between the frame 1 and the sheath 2, an intermediate sheath 3 is introduced, made of fabric based on high-strength aramid fibers (for example, of theron or fabric of CBM threads). The frame 1 has a lattice structure with holes 4. The frame serves to preserve the geometric dimensions of the underwater vehicle body. Between the power frame 1, the intermediate shell 3 and between the shells 2 and 3 there is a technological gap, which provides simplicity and ease of assembly of the housing. Outside, to protect against external damage to the shell 2, the apparatus may have an additional shell (not shown) made of fabric based on combined metal amide yarns or fabric based on high-strength aramid fibers (see drawing). The thickness of each of the shells 2 and 3 is determined by a special calculation, depending on the requirements for the design of the underwater vehicle (for example, on the depth of immersion) and the strength characteristics of the materials used.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
При погружении подводного аппарата давление воды воздействует на оболочку 2, которая, вследствие своей эластичности и возможности растяжения под нагрузкой, передает большую часть распределенного давления окружающей среды на оболочку 3, при этом оболочка 2 обеспечивает герметичность корпуса подводного аппарата. Под воздействием давления воды технологические зазоры между оболочками 2, 3 и оболочкой 3 и каркасом 1 исчезают, при этом оболочки 2 и 3 облегают каркас 1. За счет перепада давления между внутренней полостью в корпусе аппарата и окружающей средой оболочка 2 совместно с оболочкой 3 втягивается в отверстия 4. Оболочка 3 воспринимает распределенное давление и в ней образуются нормальные растягивающие напряжения, а в местах соприкосновения с каркасом 1 дополнительно возникают такие же сжимающие напряжения в радиальном направлении. Кольцевые составляющие нормальных растягивающих напряжений в оболочке 3 уравновешиваются, а на каркас 1 передаются только радиальная составляющая растягивающих напряжений и сжимающие напряжения в радиальном направлении в местах контакта. Благодаря этому на каркас 1 передается только часть внешней нагрузки от давления воды, что приводит к уменьшению в нем напряжений и, как следствие, к возможности уменьшения его толщины.When the underwater vehicle is immersed, water pressure acts on the shell 2, which, due to its elasticity and the possibility of stretching under load, transfers most of the distributed ambient pressure to the shell 3, while the shell 2 ensures the tightness of the body of the underwater vehicle. Under the influence of water pressure, the technological gaps between the shells 2, 3 and the shell 3 and the frame 1 disappear, while the shells 2 and 3 surround the frame 1. Due to the pressure difference between the internal cavity in the apparatus body and the environment, the shell 2 together with the shell 3 is drawn into openings 4. The shell 3 receives the distributed pressure and normal tensile stresses are formed in it, and in places of contact with the frame 1, the same compressive stresses in the radial direction additionally arise. The annular components of normal tensile stresses in the shell 3 are balanced, and only the radial component of tensile stresses and compressive stresses in the radial direction at the contact points are transmitted to the frame 1. Due to this, only part of the external load from the water pressure is transferred to the frame 1, which leads to a decrease in stresses in it and, as a consequence, to the possibility of reducing its thickness.
Выполнение оболочки 3 из ткани на основе высокопрочных арамидных волокон с ее возможностью воспринимать большую растягивающую нагрузку, дает возможность выдерживать перепад давления между внутренней полостью в корпусе аппарата и окружающей средой при меньшей толщине стенки, обеспечивая надежность и устойчивость корпуса подводного аппарата к внешнему гидростатическому давлению.The execution of the shell 3 made of fabric based on high-strength aramid fibers with its ability to absorb a large tensile load, makes it possible to withstand the pressure drop between the internal cavity in the device’s body and the environment with a smaller wall thickness, ensuring reliability and stability of the underwater vehicle’s body to external hydrostatic pressure.
Работоспособность корпуса подводного аппарата была проверена экспериментально. Конструкция показала свою надежность и работоспособность.The performance of the body of the underwater vehicle was tested experimentally. The design has shown its reliability and performance.
Таким образом, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:Thus, the information presented indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:
- обеспечение надежности и устойчивости корпуса подводного аппарата к внешнему гидростатическому давлению при снижении массы аппарата;- ensuring the reliability and stability of the body of the underwater vehicle to external hydrostatic pressure while reducing the mass of the device;
- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.- for the claimed device in the form in which it is described in the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application and known prior to the priority date is confirmed.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013131667/11A RU2535764C1 (en) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Body of submersible craft |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013131667/11A RU2535764C1 (en) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Body of submersible craft |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2535764C1 true RU2535764C1 (en) | 2014-12-20 |
Family
ID=53286112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013131667/11A RU2535764C1 (en) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Body of submersible craft |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2535764C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2651941C1 (en) * | 2017-03-28 | 2018-04-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) | Section of the submersible vehicle body |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1638817A (en) * | 1923-08-23 | 1927-08-16 | Rubwood Inc | Submarine craft |
| SU27299A1 (en) * | 1931-03-07 | 1932-07-31 | В.А. Голубцов | Submarine ship |
| US4228759A (en) * | 1978-05-05 | 1980-10-21 | Masanobu Shinozuka | Pressure-sustaining vessel |
| JPH04215592A (en) * | 1990-02-14 | 1992-08-06 | Rauma Oy Technol Center | Pressure-resistant shell structure for submarine technique, particularly deep-sea technique |
| DE4420145A1 (en) * | 1994-06-09 | 1995-12-14 | Epple Albrecht | Pressure body for underwater mobile vessel or container |
| JPH10110822A (en) * | 1996-10-01 | 1998-04-28 | Takanobu Baba | Pressure partition wall of multilayered constitution |
| RU2133208C1 (en) * | 1997-08-26 | 1999-07-20 | Попков Иван Иванович | Submersible vehicle hull |
| RU2380269C1 (en) * | 2008-09-11 | 2010-01-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Multi-layer shell from composite materials |
-
2013
- 2013-07-09 RU RU2013131667/11A patent/RU2535764C1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1638817A (en) * | 1923-08-23 | 1927-08-16 | Rubwood Inc | Submarine craft |
| SU27299A1 (en) * | 1931-03-07 | 1932-07-31 | В.А. Голубцов | Submarine ship |
| US4228759A (en) * | 1978-05-05 | 1980-10-21 | Masanobu Shinozuka | Pressure-sustaining vessel |
| JPH04215592A (en) * | 1990-02-14 | 1992-08-06 | Rauma Oy Technol Center | Pressure-resistant shell structure for submarine technique, particularly deep-sea technique |
| DE4420145A1 (en) * | 1994-06-09 | 1995-12-14 | Epple Albrecht | Pressure body for underwater mobile vessel or container |
| JPH10110822A (en) * | 1996-10-01 | 1998-04-28 | Takanobu Baba | Pressure partition wall of multilayered constitution |
| RU2133208C1 (en) * | 1997-08-26 | 1999-07-20 | Попков Иван Иванович | Submersible vehicle hull |
| RU2380269C1 (en) * | 2008-09-11 | 2010-01-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Multi-layer shell from composite materials |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2651941C1 (en) * | 2017-03-28 | 2018-04-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) | Section of the submersible vehicle body |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Djermane et al. | Dynamic buckling of steel tanks under seismic excitation: Numerical evaluation of code provisions | |
| US7000645B2 (en) | Armoured, flexible pipe | |
| RU2535764C1 (en) | Body of submersible craft | |
| RU2563754C1 (en) | Kochetov(s system for simulating emergency situations | |
| CN103803033A (en) | Adjustable ship pipeline shock resistance lantern ring device | |
| CN107658030B (en) | A kind of ECC ripple filling reactor shock resistance shielding water jacket | |
| RU2582130C1 (en) | Kochetov method for protection of explosive objects | |
| MX2017016648A (en) | Part including vibration mitigation device(s), nuclear reactor pressure vessel assembly including the part, and methods of manufacturing thereof. | |
| RU2587742C1 (en) | Between-compartment bulkhead of underwater technical facility | |
| RU2651941C1 (en) | Section of the submersible vehicle body | |
| KR20090043190A (en) | High strength cable for ship | |
| JP5703035B2 (en) | Seismic isolation device | |
| Khosravi et al. | The behavior of the composite multi-layer cylindrical shells subjected to blast load | |
| LI et al. | Numerical simulation and experimental research on damage of shaped charge warhead to double-layer columniform shell | |
| RU2622265C1 (en) | Counter-explosion kochetov's panel with combined damper element | |
| Lu | Characteristics analysis of structural-acoustic of cylindrical shell with prestress in local areas | |
| Fathallah et al. | Optimum structural design of deep submarine pressure hull to achieve minimum weight | |
| KR20170001854U (en) | Underwater radiated noise reduction system for ship | |
| CHAI et al. | Experimental Study on the Energy-absorbing Structure of Broadside Defense Cabin Subjected to Underwater Contact Explosion | |
| RU2395658C2 (en) | Pneumatic structure | |
| Dey et al. | A comparison study of filament wound composite cylindrical shell used in under water vehicle application by finite element method | |
| US3228638A (en) | Machinery foundation and method of assembling | |
| Han et al. | Enhanced shock and vibration isolator for the attenuation of low-frequency vibration and high-frequency pyroshock loads | |
| RU2625077C1 (en) | System for emergency situation modeling | |
| RU2493402C1 (en) | Composite solid propellant charge |