RU2361771C1 - Method of producing cylindrical glass-composite enclosure for underwater apparatus - Google Patents
Method of producing cylindrical glass-composite enclosure for underwater apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2361771C1 RU2361771C1 RU2007146313/11A RU2007146313A RU2361771C1 RU 2361771 C1 RU2361771 C1 RU 2361771C1 RU 2007146313/11 A RU2007146313/11 A RU 2007146313/11A RU 2007146313 A RU2007146313 A RU 2007146313A RU 2361771 C1 RU2361771 C1 RU 2361771C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- centrifuge
- glass filler
- metal
- cylindrical shell
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 11
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 76
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 66
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 66
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 50
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 21
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 claims description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 5
- 230000008719 thickening Effects 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 2
- 239000000156 glass melt Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к морской технике и касается изготовления прочных корпусов подводных контейнеров и других подводных сооружений.The invention relates to marine technology and for the manufacture of durable hulls of underwater 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. Ин-т 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. Ed. G. Pisarenko; USSR Academy of Sciences. 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 the multiple increase in strength and impact resistance of glass material.
Недостатки известного способа заключаются в необходимости использования жаростойких конструкционных металлов, имеющих химическое средство со стекломатериалом композита, в практической сложности равномерно плотного заполнения глубоких щелей и гофрированных неровностей, образуемых металлическими облицовками, и в формировании оболочек повышенной толщины, необходимой для обеспечения устойчивости цилиндрической оболочки прочного корпуса подводного аппарата на больших океанских глубинах. 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 having a chemical agent with glass composite material, the practical difficulty of uniformly filling deep gaps and corrugated irregularities formed by metal cladding, and the formation of shells of increased thickness necessary to ensure the stability of the cylindrical shell of a durable underwater casing apparatus at great depths of the ocean. 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 устойчивости последнего.The problem to which the invention is directed, is to provide a reliable connection of metal facings with glass filler, a significant expansion of the range of metals used as facings, 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 the stability of the latter.
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 внешнего, внутреннего и торцевых облицовок, имеющих коэффициент температурного расширения, превышающий его величину у стекла, внешнюю металлическую облицовку изготавливают с внутренними полостями, повторяющими форму наружных шпангоутов с концевыми утолщениями, после чего внешнюю и торцевые металлические облицовки устанавливают в разъемную форму и помещают ее в центрифугу, включают центрифугу и подают расплав стекломассы во внутреннюю полость внешней металлической облицовки, посредством центрифуги формируют требуемой толщины стеклозаполнитель вместе с наружными шпангоутами оболочки на внутренней поверхности внешней металлической облицовки, 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 by the fact that in the method of manufacturing a cylindrical shell of a durable underwater vehicle body, comprising forming a cylindrical shell of a glass filler lined with a metal coating in the form of an external, internal and end facing, having a coefficient of thermal expansion exceeding its value in glass, an external metal facing made with internal cavities, repeating the shape of the outer frames with end thickenings, after which the outer and end The new metal cladding is installed in a detachable form and placed in a centrifuge, the centrifuge is turned on and the molten glass is fed into the inner cavity of the outer metal cladding, the glass filler is formed with the required thickness along with the outer shell frames on the inner surface of the outer metal cladding, 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 feeding n the glass melt of the metal melt with the centrifuge 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 her 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 sturdy underwater vehicle body 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:
- внешнюю металлическую облицовку изготавливают с внутренними полостями, повторяющими форму наружных шпангоутов с концевыми утолщениями;- the outer metal cladding is made with internal cavities, repeating the shape of the outer frames with end thickenings;
- внешнюю и торцевые металлические облицовки устанавливают в разъемную форму и помещают ее в центрифугу;- the outer and end metal cladding 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 требуемой толщины стеклонаполнитель вместе с наружными шпангоутами оболочки на внутренней поверхности внешней металлической облицовки;- by means of a centrifuge, a glass filler of the required thickness is formed together with the outer shell frames on the inner surface of the outer metal lining;
- 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;
- обжигают цилиндрическую оболочку при температуре стеклования полной релаксации напряжений и стабилизации физико-химических свойств стеклянного заполнителя;- burn the cylindrical shell at a glass transition temperature of complete relaxation of stress and stabilization of the physico-chemical 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:
- предотвратить коробление внешней и торцевых металлических облицовок;- prevent warpage of the outer and end metal facings;
- обеспечить формирование равномерно плотного стеклянного заполнителя требуемой толщины и его диффузионную сварку с внешней и торцевыми металлическими облицовками цилиндрической оболочки;- 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;
- 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.- significantly reduce the mass of the cylindrical shell of a durable underwater vehicle 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 уменьшения толщины стеклозаполнителя вследствие повышения устойчивости, достигаемой формированием шпангоутов большой изгибной жесткости 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 manufacturing technology of the cylindrical shell is provided by the use of a centrifuge for applying glass filler and the inner metal cladding to the glass filler on the outer metal lining, and a significant reduction in the mass of the cylindrical shell of the durable underwater vehicle body is achieved by reducing the thickness of the glass filler due to the increased stability achieved by the formation of large bending stiffeners and lightweight metal applications.
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 возможно 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. На чертеже обозначены: 1 - внешняя металлическая облицовка с внутренними полостями, повторяющими форму наружных шпангоутов с концевыми утолщениями; 2 - торцевые металлические облицовки; 3 - внутренняя металлическая облицовка; 4 -стеклянный заполнитель; 5 - разъемная форма; 6 - центрифуга.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. The drawing indicates: 1 - external metal cladding with internal cavities, repeating the shape of the outer frames with end thickenings; 2 - end metal cladding; 3 - inner metal lining; 4-glass placeholder; 5 - split form; 6 - centrifuge.
Способ осуществляют следующим образом. Изготавливают внешнюю металлическую облицовку 1 с внутренними полостями для формирования наружных шпангоутов. Подготавливают ее и торцевые облицовки 2 для надежной диффузионной сварки со стеклонаполнителем 4. Устанавливают внешнюю металлическую облицовку 1 и торцевые металлические облицовки 2 в разъемную форму 5 и помещают в центрифугу 6. Затем включают центрифугу 6 и подают расплав стекломассы во внутреннюю полость внешней металлической облицовки 1 и посредством центрифуги формируют шпангоуты и стеклянный заполнитель 4 требуемой толщины на внутренней поверхности внешней металлической облицовки. Частоту и время вращения центрифуги 6 определяют расчетно-экспериментальным методом исходя из равномерно плотного заполнения внутренних полостей для формирования шпангоутов вместе с цилиндрической частью и сохранения равномерной толщины стеклянного слоя 4 при остывании стекломассы до температуры стеклования. При этом стекломассу можно наносить послойно и использовать различные рецептуры стекла для каждого промежуточного слоя. После чего 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 6 формируют требуемой толщины внутреннюю металлическую облицовку 3 цилиндрической оболочки. При работающей центрифуге 6 остужают цилиндрическую оболочку до температуры стеклования стекломассы стеклозаполнителя 4. При достижении в стеклянном заполнителе 4 температуры стеклования центрифугу 6 отключают и производят отжиг цилиндрической оболочки при температуре стеклования до полной релаксации напряжений и стабилизации физико-механических свойств стеклянного заполнителя 4. После этого цилиндрическую оболочку остужают в разъемной форме 5 до температуры внешней среды и затем извлекают из формы 5.The method is as follows. An external metal cladding 1 with internal cavities is made to form external frames. Prepare it and end facing 2 for reliable diffusion welding with glass filler 4. Install the outer metal facing 1 and the end metal facing 2 in the detachable form 5 and placed in a centrifuge 6. Then turn on the centrifuge 6 and feed the molten glass into the internal cavity of the outer metal facing 1 and by means of a centrifuge, frames and a glass filler 4 of the required thickness are formed on the inner surface of the outer metal lining. The frequency and time of rotation of the centrifuge 6 is determined by the calculation-experimental method based on uniformly dense filling of the internal cavities to form the frames together with the cylindrical part and maintain a uniform thickness of the glass layer 4 when the glass is cooled to the glass transition temperature. In this case, the molten glass can be applied in layers and use different glass formulations for each intermediate layer. After that, the temperature of the glass filler is lowered to a temperature that ensures diffusion welding with the inner metal lining 3, and molten metal is fed to the glass filler 4. By means of a centrifuge 6, the inner metal lining 3 of the cylindrical shell is formed of the required thickness. When the centrifuge 6 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 6 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 4 are stabilized. After that, the cylindrical the shell is cooled in a detachable form 5 to an ambient temperature and then removed from the form 5.
Высокие показатели прочности и ударостойкости цилиндрической оболочки из стеклометаллокомпозита достигаются в основном за счет исключения в стеклянном заполнителе 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 высокая природная прочность независимо от его размеров в равной мере для стекловолокна, листа и массива. При этом исключение поверхностных микродефектов повышает прочность стекла на порядок защиты 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 неограниченных 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 (14,5 MgO·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 impact 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 of significant importance. Basic research of the Physico-Technical Institute named after A.F. Ioffe RAS showed that glass has a high natural strength, regardless of its size, equally for fiberglass, sheet and solid. In this case, the exclusion of surface microdefects increases the strength of glass by an order of magnitude of protection of the glass surface from moisture contained in air, doubles the strength, and, finally, the elimination of internal microdefects increases strength by 30% (Pukh V.P., Baykova L.G., Kirienko M.F. et al. Atomic structure and strength of unlimited 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 (14.5 MgO · 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. Поэтому металлические облицовки, 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 стеклозаполнителя. 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 взаимодействия с внешней средой, в том числе и от влаги. Под воздействием центробежных сил, возникающих в центрифуге, формируется равномерно плотный стеклозаполнитель, плотно прилегая и привариваясь к внутренним поверхностям внешней и торцевым металлическим облицовкам. По этой же причине к стеклозаполнителю плотно прилегает внутренняя металлическая облицовка, привариваясь к нему. 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. Therefore, metal claddings 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 encounter resistance from the welded glass filler. 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 interaction with the external environment, including moisture. Under the influence of centrifugal forces arising in the centrifuge, a uniformly dense glass filler is formed, snugly and welded to the inner surfaces of the outer and end metal facings. For the same reason, the inner metal lining is tightly attached to the glass filler, welded to it. 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 шпангоутов позволяет существенно уменьшить плотность цилиндрической оболочки, доведя ее до 0,33 т/м3 для глубин в 6000 м, что в 1,8 раза меньше, чем у безнаборной цилиндрической оболочки, и до 0,44 т/м3 для предельных глубин Мирового океана, что в 1,58 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 шпангоутами и оконечностями из полусферических стеклометаллокомпозитных оболочек, может иметь плотность 0,3 т/м3 для глубин в 6000 м и 0,41 т/м3 для предельных глубин Мирового океана независимо от его габаритных размеров.Calculations show that with the same internal volume, the formation of frames allows to significantly reduce the density of the cylindrical shell, bringing it up to 0.33 t / m 3 for depths of 6000 m, which is 1.8 times less than that of the bulkless cylindrical shell, and to 0 , 44 t / m 3 for the extreme depths of the oceans, which is 1.58 times lower than the tank-free cylindrical 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 frames and extremities of hemispherical glass-metal composite shells, can have a density of 0.3 t / m 3 for depths of 6000 m and 0.41 t / m 3 for the extreme depths of the oceans regardless of its overall sizes.
Технический результат изобретения заключается в создании стеклометаллической цилиндрической оболочки прочного корпуса подводного аппарата с наружными шпангоутами при формировании бездефектного стеклозаполнителя, заключенного внутри металлических облицовок. Применение наружных шпангоутов существенно снижает массу цилиндрической оболочки и увеличивает полезный объем внутри прочного корпуса подводного аппарата. Использование стеклометаллических цилиндрических оболочек с наружными шпангоутами позволит создать 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 external frames when forming a defect-free glass filler enclosed inside metal facings. The use of external frames significantly reduces the mass of the cylindrical shell and increases the net volume inside the sturdy hull of the underwater vehicle. The use of glass-metal cylindrical shells with external frames allows you to create durable hulls of deep-sea equipment that can operate at extreme depths of the oceans without the use of additional buoyancy volumes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007146313/11A RU2361771C1 (en) | 2007-12-13 | 2007-12-13 | Method of producing cylindrical glass-composite enclosure for underwater apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007146313/11A RU2361771C1 (en) | 2007-12-13 | 2007-12-13 | Method of producing cylindrical glass-composite enclosure for underwater apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2361771C1 true RU2361771C1 (en) | 2009-07-20 |
Family
ID=41047084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007146313/11A RU2361771C1 (en) | 2007-12-13 | 2007-12-13 | Method of producing cylindrical glass-composite enclosure for underwater apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2361771C1 (en) |
Cited By (2)
| 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 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2138712A1 (en) * | 1971-05-21 | 1973-01-05 | Glaverbel | |
| RU2067060C1 (en) * | 1993-12-20 | 1996-09-27 | Владимир Васильевич Пикуль | Method of manufacture of envelope of pressure hull of submersible vehicle |
| CN1261864A (en) * | 1997-07-04 | 2000-08-02 | 星光玻璃技术有限公司 | Processes and devices for producing glass foils and composite bodies produced therefrom |
| RU2304117C1 (en) * | 2006-01-10 | 2007-08-10 | Дальневосточный государственный технический университет | Method of manufacturing glass-metal composite |
-
2007
- 2007-12-13 RU RU2007146313/11A patent/RU2361771C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2138712A1 (en) * | 1971-05-21 | 1973-01-05 | Glaverbel | |
| RU2067060C1 (en) * | 1993-12-20 | 1996-09-27 | Владимир Васильевич Пикуль | Method of manufacture of envelope of pressure hull of submersible vehicle |
| CN1261864A (en) * | 1997-07-04 | 2000-08-02 | 星光玻璃技术有限公司 | Processes and devices for producing glass foils and composite bodies produced therefrom |
| RU2304117C1 (en) * | 2006-01-10 | 2007-08-10 | Дальневосточный государственный технический университет | Method of manufacturing glass-metal composite |
Cited By (2)
| 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 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2361770C1 (en) | Method of producing cylindrical glass-composite enclosure for underwater apparatus | |
| RU2337036C1 (en) | Method of producing underwater vehicle solid hull cylindrical enclosure | |
| US10596661B2 (en) | Method and device for implementing laser shock peening or warm laser shock peening during selective laser melting | |
| RU2361771C1 (en) | Method of producing cylindrical glass-composite enclosure for underwater apparatus | |
| TW201139331A (en) | Method of forming a large block | |
| CN105492142A (en) | Forming a metal component | |
| JP6576193B2 (en) | Electrocast refractory tax tone and melting kiln | |
| Cui et al. | A preliminary study on the buoyancy materials for the use in full ocean depth manned submersibles | |
| CN103510028A (en) | Method for carrying out enhancement processing on intensity and toughness of light alloy material | |
| EP1415799B1 (en) | Method of improving crack resistance in fiber-metal-laminate structures | |
| JP2011520760A5 (en) | ||
| CN110238403B (en) | Composite material of lightweight sandwich structure and preparation method thereof | |
| EP1440748B1 (en) | Method of die casting spheroidal graphite cast iron | |
| RU2491202C1 (en) | Method of making cylindrical shell of submarine strong hull of glass-metal composite | |
| RU2497709C1 (en) | Method of making cylindrical shell of submarine strong hull of glass-metal composite | |
| RU93056112A (en) | METHOD OF MANUFACTURING THE SHELL OF A STRENGTH CASE OF A UNDERWATER APPARATUS FROM A BRIEF NONMETALLIC MATERIAL | |
| KR20190008087A (en) | Aluminum foam core piston with coaxial laser bonded aerogel/ceramic head | |
| Xu et al. | Effect of Laser Shock Peening on Residual Stress of 316L Stainless Steel Laser Metal Deposition Part | |
| Anbu et al. | Influence of additional insulation block on melt-crystal interface shape in directional solidification system for growing high quality mc-silicon ingot: a simulation investigation | |
| Smith et al. | Toward understanding pore formation and mobility during controlled directional solidification in a microgravity environment investigation (PFMI) | |
| JP7055066B2 (en) | piston | |
| CN106128746A (en) | A kind of curing reducing amorphous iron core internal stress | |
| NO161729C (en) | PROCEDURES FOR THE PREPARATION OF SWELLABLE, CARBON FOODS OF ALKALIMETALS SILICATES AND HARDENERS. | |
| EP3227475A1 (en) | Reusible crucible for the manufacture of crystalline material | |
| Sharma et al. | High‐Temperature Creep Behavior of Selective‐Laser‐Melting‐Fabricated Lattice Structures Inspired from Euplectella Aspergillum |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151214 |