SE500479C2 - Grundgående sjöfarkost - Google Patents

Description

(fl 10 15 20 25 30 35 (f) Cl) -ffm xml \S) ning av tryckminor beskrivs i US-A-3 340 843. Konstruktionen är ett fackverk av sammanfogade rörformiga delar, varvid dessa invändigt är fyllda med en väts- ka i avsikt att öka chockmotståndet. En serie av flytceller är anordnade i den övre delen av fackverkskonstruktionen. Var och en av dessa flytceller består av en inre gummicontainer, ett mellanliggande skyddsskikt av ett elastiskt poröst tyg och yttre höljen i form av ståltrådsnät, vilka trådnätshöljen är fastsvetsade vid de övre horisontella delarna av fackverkskonstruktionen. Botten hos farkosten är täckt av paneler av ett styvt, böjligt och fjädrande material, varvid avsikten är att dessa paneler skall motstå chockvågorna genom sin eftergivlighet. Konst- ruktionen är med andra ord baserad på styvhet i stort, men eftergivlighet hos själva bottenpanelerna, som är anordnade direkt i kontakt med det styva fack- verket.

Fackmannen torde inse att så många kraftiga chockvågor av storleksordningen CF=l-1,5 motstår inte en sådan farkost trots sin sofistikerade design, utan att skador uppstår i fackverk och - vad ännu värre är - på eventuella instrument och anordningar för minröjningsändamål eller dylikt som utgör en viktig del av farkostens last.

Syftet med uppfinningen är att anvisa en farkost med förmåga att motstå stötpå- känningar orsakade av uppåtgående vattenrörelser motsvarande en chockfaktor CF av upp till ca 1,5 samtidigt som farkostens last i form av instrument och andra anordningar och eventuellt också besättning inte allvarligt störs eller kommer till skada vid sådana kraftiga påkänningar från vattnet.

Uppfinningen kännetecknas i detta syfte av de drag som framgår av de tillhöran- de patentkraven.

Farkosten har således pontoner som är anordnade gastäta och som är gasfyllda.

Pontonerna är väsentligen cylindriska och långsträckta, deras väggar innehåller flera materialskikt, varav minst ett innanför det yttre skiktet anordnat arme- ringsskikt. Detta armeringsskikt innefattar fibrer eller trådar lindade i minst tre riktningar. Armeringen förspännes genom att pontonen gasfylles till ett för- utbestämt övertryck, varvid som gas enklast väljs tryckluft. Materialskikten hos pontonväggen är anordnade så att pontonerna är styva med avseende på böj- 10 15 20 UI CI) -vx \ 1 \O ning, tvärkrafter och vridning så länge ett övertryck råder inne i de gasfyllda pontonerna. De don som uppbär överbyggnaden hos farkosten vilar på pontonerna väsentligen tvärs pontonernas längsriktning.

Lämpligen utgörs åtminstone ett av materialskikten hos pontonernas väggar av ett polymert material, exempelvis gummi. I sådant fall kan detta skikt väljas så att det förlänar pontonen gastäthet. Det är emellertid också möjligt att an- ordna gastätheten och därmed den önskade förspänningen genom separata gum- miblåsor som bringas till anliggning mot en i och för sig otät armeringsvägg.

Armeringsskiktet utföres lämpligen innehållande ett garn eller roving (fiberkabel) med en hög elasticitetsmodul och uppvisande frihet från krvpning. Det föredrages armeringsskikt uppbyggda av-aramidfibrer.

Garn av aramidfibrer är starka, styva och lätta och förlänger sig inte under långa belastningstider. Aramidfibrer förekommer idag som förstärkning i gummi all- mänt där det fordras extra starka och böjliga konstruktioner. Överbyggnaden hos farkosten uppbärs av don som lämpligen utföres med en mot pontonerna vilande sadelformad del delvis omslutande dessa. Det är här viktigt LH C 1") 10 15 20 25 30 35 CJ e.. - :l v.) att varken överbyggnaden eller de uppbärande donen anligger mot pontonerna på ett sätt som hindrar deras böjning i tvärriktningen. Det får således inte finnas några längsgående balkar eller andra delar liggande mot pontonerna eller på i nära avstånd över dessa. Pontonerna säkras lämpligen till de uppbärande donen genom band eller liknande anordnade runt pontonernas undersida. Härvid minskas _ risken att överbyggnaden hoppar av pontonerna vid kraftig sjöhävning eller vid dylika kraftiga rörelser orsakade av en undervattensdetonation.

Uppfinningen skall nu närmare beskrivas med hänvisning till tillhörande ritning, i vilken figur l är en skiss av den grundgående farkosten sedd från sidan, figur 2 visar uppträdande krafter vid pontonerna, figur 3 visar ponton med uppbärande don i längsvy, figur 4 illustrerar pontonernas horisontella hoptrvckning och figur 5 är en schematisk bild visande farkostens beteende vid kraftigt uppåtgående vattenrörelser.

I figur 1 visas en farkost 10 enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen.

Farkosten 10 uppvisar en överbyggnad ll i form av ett enkelt fackverk samt en i överbyggnaden ll befintlig last 12. Överbyggnaden 11 vilar på och uppbärs av don 13, av vilka här endast visas två, vilande mot den ena pontonen. Den undre delen av donen 13 är formad som en sadel 14 delvis omslutande den ponton 15 på vilken donen stöder sig. Pontonerna 15 är stötupptagande element som är styva under normala påkänningar, men eftergivliga för överlaster. Trycket PO inne i pontonen 15 är större än atmosfärtrycket Pa så att trycket P = PO-Pa, där Pa är atmosfärtrycket, förspänner armeringen i pontonens 15 väggar. Överbyggnaden ll bärs upp av en membranspänning S verkande såsom illustreras av figur 2 längs randen av sadeln 14 och som ger en högsta bärkraft F max = ZDS där D är diametern hos pontonen 15. Spänningen S för en ponton utan någon böj- påkänning är S = PD/4 varför stödkraften högst är Fmax = å PDZ för en smal sadel 14, medan för en sadel med bredden B tillkommer kraften PDB. 10 15 20 25 30 35 01 F- CJ: in» *J xO I figur 3 visas i farkostens tvärriktning överbyggnadens ll undre del stödd av uppbärningsdonet 13, vars nedre del 14 syns utformad som en del av en cirkelring, som delvis omsluter pontonen 15.

Om pontonen 15 utsätts för böjbelastning på grund av att vikten accelereras genom en uppåt riktad vattenrörelse, minskar spänningen S och till slut viker sig pontonen 15 kring en linje på dess undersida och bucklar armeringen på ovan- sidan så att spänningen S blir lika med 0. Den spänning som verkar på sadelns 14 bredd, ringspänningen, påverkas inte av böjbelastningen.

Om pontonen 15 säkras till sadeln 14 med ett här inte visat band runt undersidan uppkommer samma fenomen för den nedåtriktade kraften, som uppkommer ge- nom tröghetskrafter från det medsvängande vattnets massa. Denna nedåtriktade kraft som är i samma storleksordning som deplacementet håller tillbaka pontonen 15. När en chockvåg träffar pontonen trycks undervattensdelen ihop, varvid det inre trycket P snabbt höjs.

Uppträdande accelerationer styrs av den maximala bärförmågan som också ut- nyttjas under första delen av ett sprängförlopp när chockvågen reflekteras mot den fria vattenytan och ger upphov till kavitation. Chockvågen träffar också pontonens undervattensdel och trycker in den med en volymminskning som följd.

Pontonens intryckning illustreras av figur 4, som visar tryck och area i viloläge respektive vid en chockvåg antydd genom de uppåtriktade pilarna. Pontonens böjning runt stödbenen till följd av intryckningen och chockvågen visas schema- tiskt i figur 5.

Pontonens intryckning, som minskar den inneslutna arean A med beloppet AA, är nära besläktad med hävningen vid sprängvågens reflektion mot vattenytan och därför proportionell mot (CF)2 och omvänt proportionell mot innertrycket i pontonen. lntryckningen ger i sin tur en relativ volymminskning som höjer det totala vilotrycket P0. Den instängda luftmassan svänger med en frekvens som motsvarar en våglängd av dubbla pontonlängden, ca 15 Hz. Det är övertrycket P som ger membranspänningen P + Pa = PO (l-AA/A) -1-4 eftersom intryckningen sker adiabatiskt; Intryckningen i den till hälften nedsänk- (Yï Cl) CÖ .(22- “NJ \.O 10 15 20 25 30 35 ta pontonen uppskattas till o =AA/D = konst CFZ/ro Bärkraften för en sadel är PDz/Z eftersom pontonväggen avlastas av det rådande atmosfärtrycket Pa. Nu belastas pontonen med en vikt motsvarande en nertryck- ning i vattnet upp till halva diametern. Uppträdande acceleration a m/sz kan då vara högst (bärkrafO/(vikt) för varje sadel. Vikten är fr? DZ 1/8 där l m är den pontonlängd som belastas av en sadel och f är vattnets densitet.

En serieutveckling av uttrycket för P+Pa ger då följande värde för acceleratio- nen amax = 0,001: (Inkonst cF2)/1 För högre chockbelastningar kan P försummas och uttrycket skrivas amax = konst cF2/1 Med hjälp av ovan antydda beräkningar kan man bestämma att en lämplig längd l för en farkost enligt uppfinningen skall vara ca 15 m, ha en bredd av ca 7 m och bära en massa m av ca 2500 kg på varje Stödben.

Exempel En farkost enligt uppfinningen i försöksskala vars längd = 3 m, bredd = 2 m, med en pontondiameter av 0,6 m och med en totalvikt av 800 kg utsattes för chock- vågor från en serie undervattensdetonationer orsakade av sprängladdningar.

Under försöken registrerades accelerationen i överbyggnaden, trycket inne ien ponton och uppträdande krafter i två stödben. Förloppet filmades dessutom med höghastighetskamera och med videokamera.

De chocktryck som åstadkoms vid försöken motsvarade CF l,5-2 för en fullstor farkost, dvs omkring och över de tilltänkta specifikationerna för en farkost enligt uppfinningen.

Försöken visade att om medelvärdet för de första 50 ms används ger accelera- tionssignal, kraftsignal, pontontryckssignal och höghastighetsfilm ungefär samma värden för uppträdande accelerationen vid dessa nivåer hos chockfaktorn CF.

Claims (5)

10 15 20 25 30 56; êïï 7 PATENTKRÅV

1. Grundgående sjöfarkost med förmåga att motstå stötpåkänningar orsakade av uppåtgående vattenrörelser motsvarande en chockfaktor (CF) av upp till ca 1,5 innefattande åtminstone en överbyggnad avsedd att befinna sig över sjöytan, minst två i sjön flytande pontoner samt don för att bära upp överbyggnaden, k ä n n e t e c k n a d av att pontonerna är anordnade gastäta och är gasfyllda, väsentligen cylindriska och långsträckta, att pontonernas väggar innehåller flera materialskikt, varav minst ett innanför det yttre skiktet anordnat armerings- skikt, att armeringsskiktet innefattar trådar lindade i minst tre riktningar, varvid materialskikten är anordnade så att pontonerna är styva med avseende på böj- ning, tvärkraft och vridning så länge ett övertryck råder inne i de gasfyllda pon- tonerna, samt att de don som uppbär överbyggnaden vilar på pontonerna väsent- ligen tvärs pontonernas längsriktning.

2. Farkost enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone ett av materialskikten utgöres av ett polymert material, exempelvis gummi.

3. Farkost enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att armeringsskik- tet innefattar garn eller roving med hög elasticitetsmodul och uppvisar frihet från krypning, exempelvis aramidfiber.

4. Farkost enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a d av att de upp- bärande donen innefattar en mot pontonerna vilande sadelformad del delvis om- slutande dessa.

5. Farkost enligt något av kraven l-4, k ä n n e t e c k n a d av att de upp- bärande donen säkras till pontonerna genom band eller liknande anordnade för att ta upp nedåtriktade krafter från pontonerna till den sadelformade delen.