Судно на подводных крыльях
Настоящая полезная модель относится к судам на подводных крыльях, в частности, к элементам судовых конструкции, выполненных из полимерных композитных материалов. Предлагаемое судно на подводных крыльях содержит корпус, надстройку судна и крыльевое устройство, при этом корпус выполнен из первого композиционного материала в виде сэндвич структуры, имеющей первую слоистую оболочку и вторую слоистую оболочку, каждая из которых выполнена по меньшей мере из одного армированного волокном полимерного материала, и средний слой из вспененного пластика, заключенный между этими оболочками, и второго композиционного материала, являющегося слоистым и образованного по меньшей мере из одного армированного волокном полимерного материала, причем надстройка судна выполнена из первого композиционного материала и/или второго композиционного материала, крыльевое устройство выполнено из первого композиционного материла, а первый композиционный материал и второй композиционный материал содержат второй армированный волокном полимерный материал, имеющий характеристики, отличные от характеристик первого армированного волокном полимерного материала. Технический результат, достигаемый решением поставленной задачи, заключается в повышении надежности и качества конструкции судна.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящая полезная модель относится к судам на подводных крыльях, в частности к элементам судовых конструкций, выполненных из полимерных композитных материалов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В судостроении широко известно использование композитных материалов, представляющих собой трехслойные сэндвич-структуры, для изготовления отдельных элементов судовых конструкций. Такие композиционные материалы позволяют создавать безнаборные или редко подкрепленные набором корпусные конструкции с высокопрочными слоями из стеклопластика или углепластика и средним слоем из полимерных композиций низкой плотности.
Например, из уровня техники известно судно, которое выбрано в качестве прототипа и корпус которого выполнен из двух композитных материалов (WO 2009145689, публ. 03.12.2009), один из которых содержит традиционную сэндвич-структуру, образующую часть корпуса, расположенную ниже ватерлинии, а второй композитный материал представляет собой одностеночную конструкцию, образующую боковые стенки корпуса, расположенные выше ватерлинии. Сэндвич структура содержит две оболочки из армированного углеродным волокном полимерного материала, каждая из которых имеет толщину 3 мм. Между указанными наружными сторонами расположен средний ячеистый слой, имеющий толщину около 50 мм. Второй композитный материал выполнен из армированного стекловолокном полимера и имеет толщину 40 мм. Такая конструкция корпуса имеет достаточно высокие прочностные характеристики. Однако в составе указанных композиционных материалов используют только один вид армированного волокном материала, что значительно снижает возможности моделирования элементов конструкции судна для получения требуемых характеристик.
Задача предлагаемой полезной модели заключается в создании судна на подводных крыльях, имеющего высокую грузоподъемность, а также улучшенные эксплуатационные характеристики.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Поставленная задача решается благодаря созданию судна на подводных крыльях, содержащего корпус, надстройку судна и крыльевое устройство, при этом корпус выполнен из первого композиционного материала в виде сэндвич структуры, имеющей первую слоистую оболочку и вторую слоистую оболочку, каждая из которых выполнена по меньшей мере из одного армированного волокном полимерного материала, и средний слой из вспененного пластика, заключенный между этими оболочками, и второго композиционного материала, являющегося слоистым и образованного по меньшей мере из одного армированного волокном полимерного материала, причем надстройка судна выполнена из первого композиционного материала и/или второго композиционного материала, крыльевое устройство выполнено из первого композиционного материла, а первый композиционный материал и второй композиционный материал содержат второй армированный волокном полимерный материал, имеющий характеристики, отличные от характеристик первого армированного волокном полимерного материала.
Технический результат, достигаемый решением поставленной задачи, заключается в повышении надежности и качества конструкции судна.
В качестве одного из армированных волокном полимерных материалов может быть использован армированный углеродным волокном полимерный материал, а в качестве второго армированного волокном полимерного материала может быть использован армированный стекловолокном полимерный материал.
Первый композиционный материал может иметь участки, на которых количество слоев первого армированного волокном полимерного материала и/или второго армированного волокном полимерного материала отличается от количества таких слоев на других участках первого композитного материала.
Второй композиционный материал может иметь участки, на которых количество слоев первого армированного волокном полимерного материала и/или второго армированного волокном полимерного материала отличается от количества таких слоев на других участках первого композитного материала.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее предложенная полезная модель описано более подробно со ссылками на чертежи, на которых:
на фиг. 1 изображен в поперечном разрезе частичный вид корпуса судна на подводных крыльях;
на фиг. 2 изображен в поперечном разрезе узел крепления элементов корпуса, показанного на фиг. 1;
на фиг. 3 изображен в поперечном разрезе участок рубки судна на подводных крыльях;
на фиг. 4 изображено в поперечном разрезе крыло крыльевого устройства судна на подводных крыльях.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Предлагаемое судно на подводных крыльях содержит корпус 1, надстройку и крыльевое устройство 3. Как показано на фиг. 1 и 2, корпус 1 может быть выполнен из первого композиционного материала 4 в виде сэндвич-структуры, имеющей первую слоистую оболочку 5 и вторую слоистую оболочку 6. В рассматриваемом варианте полезной модели оболочки 5 и 6 выполнены из двух армированных волокном полимерных материалов, имеющих различные характеристики, и заключенного между этими оболочками среднего слоя 7 из вспененного пластика. В качестве указанных армированных волокном полимерных материалов используются армированный углеродным волокном полимерный материал и армированный стекловолокном полимерный материал.
Кроме того, корпус 1 содержит второй композиционный материал 8, выполненный слоистым из двух армированных волокном полимерных материалов, имеющих различные характеристики, в качестве которых также используют армированный углеродным волокном полимерный материал и армированный стекловолокном полимерный материал.
Указанные первый и второй армированные волокном материалы уложены друг на друга и соединены посредством связующего, в качестве которого может быть использована эпоксидная смола.
Кроме того, могут быть использованы несколько видов как первого армированного волокном полимерного материала, так и второго армированного волокном полимерного материала, которые отличаются направлением волокон. Это позволяет получать слоистую структуру, в которой при переходе от одного слоя к другому происходит изменение ориентации волокон. Такая структура может быть использована в оболочках 5 и 6, а также в композиционном материале 8, что позволяет значительно повысить прочность получаемых элементов конструкций.
Кроме того, некоторые элементы конструкции, а также узлы крепления элементов конструкций, к которым прикладывается повышенная нагрузка, могут быть дополнительно усилены посредством использования дополнительных слоев первого и/или второго армированного волокном материала.
В качестве армированного углеродным волокном полимерного материала могут быть использованы следующие материалы: углеродная ткань-полотно 0°/90° 130 г/м2 (Ст-12049), углеродная ткань-полотно 0°/90° 240 г/м2 (Ст-12048), углеродная биаксиальная ткань +45°/-45° 300 г/м2 (См-42010), углеродная лента 420 г/м2 (Ст-11083). В качестве армированного стекловолокном полимерного материала могут быть использованы следующие материалы: стеклоткань биаксиальная +45°/-45° 450 г/м2, стеклоткань квадроаксиальная +45°/90°/-45°/0° 1170 г/м2.
В качестве вспененного пластика могут быть использованы следующие материалы: Divinylcell H80-20 mm GSW, Divinylcell H80-25 mm GSW, Divinylcell H130-20 mm GSW, Divinylcell H130-25 mm GSW.
В качестве связующего состава для указанных слоев может быть использована эпоксидная смола, например, смола марки Elan-tech EC 157/W152 MLR.
На фиг. 3 изображен частичный вид рубки 9 предлагаемого судна на подводных крыльях согласно предлагаемой полезной модели. Как видно из чертежа, рубка 9 также выполнена из первого композиционного материала 4 и второго композиционного материала 8.
На фиг. 4 изображено в поперечном сечении крыло 10 крыльевого устройства судна, выполненного из первого композиционного материала 4 и имеющего оболочки 5 и 6 и заключенный между ними средний слой 7. Крепление крыла 10 к корпусу судна осуществляется посредством стоек (на фигурах не показаны).
Предлагаемое судно изготавливают с помощью RTM-технологии, которая предусматривает инжекцию смолы в герметично закрытую форму, в которой находится армирующий материал. Инжекция смолы происходит под низким давлением, а прижим пуансона и матрицы происходит с помощью вакуума. Данная технология позволяет изготавливать сложные детали с помощью одной операции и добиваться оптимальных характеристик пропитки, при этом улучшая показатели жесткости и легкости получаемой конструкции.
Таким образом, предлагаемая конструкция судна на подводных крыльях имеет небольшой вес и повышенные прочностные характеристики, что позволяет повысить грузоподъемность судна и улучшить его эксплуатационные характеристики.
1. Судно на подводных крыльях, содержащее корпус, надстройку судна и крыльевое устройство, при этом корпус выполнен из первого композиционного материала в виде сэндвич структуры, имеющей первую слоистую оболочку и вторую слоистую оболочку, каждая из которых выполнена по меньшей мере из одного армированного волокном полимерного материала, и средний слой из вспененного пластика, заключенный между этими оболочками, и второго композиционного материала, являющегося слоистым и образованного по меньшей мере из одного армированного волокном полимерного материала, отличающееся тем, что надстройка судна выполнена из первого композиционного материала и/или второго композиционного материала, крыльевое устройство выполнено из первого композиционного материла, а первый композиционный материал и второй композиционный материал содержат второй армированный волокном полимерный материал, имеющий характеристики, отличные от характеристик первого армированного волокном полимерного материала.
2. Судно по п. 1, отличающееся тем, что один из армированных волокном полимерных материалов является армированным углеродным волокном полимерным материалом.
3. Судно по п. 1, отличающееся тем, что второй армированный волокном полимерный материал является армированным стекловолокном полимерным материалом.
4. Судно по п. 1, отличающееся тем, что первый композиционный материал имеет участки, на которых количество слоев первого армированного волокном полимерного материала и/или второго армированного волокном полимерного материала отличается от количества таких слоев на других участках первого композитного материала.
5. Судно по п. 1, отличающееся тем, что второй композиционный материал имеет участки, на которых количество слоев первого армированного волокном полимерного материала и/или второго армированного волокном полимерного материала отличается от количества таких слоев на других участках первого композитного материала.
РИСУНКИ
