WO2019161475A1 - Водонепроницаемый корпус плавучих сооружений - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к морской технике и касается конструирования корпуса судна или плавучего сооружения. Оболочка корпуса плавучего сооружения состоит из подушек, сделанных из полимерных или композитных материалов и выстроенных на основе металлического каркаса. Каждая подушка монтируется в ячейке многоугольной формы, например четырехугольной, образованной металлическими арматурами прямоугольного сечения, состоящими из лежащих арматур, закрепленных снаружи к каркасным опорам, и стоящих арматур, перпендикулярно присоединенных к лежащим арматурам. Полость каждой подушки ограничена внутренней пластиной из прочных материалов, герметично закрепленной к лежащим арматурам, и внешней пластиной из прочных, эластичных полимерных или прочных и эластичных материалов, герметично закрепленной к выступной поверхности рамок. Рамки образованны полосами эластичного полимерного материала, покрывающими стоящие арматуры и служащими боковыми стенками подушки. Полость подушек может быть заполнена пористыми материалами или надувными камерами для поддержания устойчивости внешнего слоя оболочки корпуса. Обеспечивается уменьшение массы корпуса плавучего сооружения при обеспечении необходимой прочности корпуса и заданной архитектуры корпуса.

Description

ВОДОНЕПРОНИЦАЕМЫЙ КОРПУС ПЛАВУЧИХ СООРУЖЕНИЙ

Изобретение относится к морской технике и касается конструирования корпуса судна или плавучего сооружения.

Общеизвестно, что для обшивки корпуса плавучего средства обычно применяются такие жесткие материалы, как металл, дерево, полимеры, композиты из разных органических и неорганических компонентов. Корпусы существующих плавучих средств представляют собой жесткие конструкции, ударостойкость оболочки которых зависит от прочности применяемых материалов и толщины оболочки. Увеличение ударостойкости конструкции этих сооружений приводит к повышению их нежелательного веса, либо требует больше затратов материальных и энергических ресурсов для их построения и эксплуатации. Гибкая оболочка корпуса плавучих средств наблюдается только в изготовлении надувных лодок или лодок на воздушных подушках, выполненных в виде целого надувного баллона из резины или ткани поливинилхлорида. Но такая конструкция не может применена в изготовлении судов или больших плавучих сооружений, где требуются большая прочность и определенный внешний вид.

Задачей, решаемой данным изобретением, является уменьшение массы корпуса плавучего средства за счет применения эластичных и прочных полимерных материалов в обшивке оболочки, основывающейся на металлическом каркасе, причем обеспечиваются прочность и внешний вид по заданной архитектуры корпуса.

Поставленная задача достигается тем, что в корпусе выполнены подушки, сделанные Из полимерных и их композитных материалов и выстроенные на основе металлического каркаса. Каждая подушка монтируется в ячейке многоугольной формы, в частном случае четырехугольной формы, выполненной в результате разделения наружной поверхности корпусного каркаса пересекающимися на одном уровне металлическими арматурами прямоугольного сечения, в частном случае продольными и поперечными, состоящими из лежащих арматур, закрепленных снаружи к каркасным опорам (для ' судна - шпангоутам), и стоящих арматур, перпендикулярно соединенных сваркой вдоль и посредине широкой стороны лежащих арматур. Подушка состоит из боковых стен, внутренней и внешней пластин. Пластины, закрывающие ячейки внутри и создающие внутренний слой оболочки корпуса, изготовлены из прочных материалов с целью противостояния силе изгиба и герметично закреплены к лежащим арматурам; а пластины, закрывающие ячейки снаружи и создающие внешний слой оболочки корпуса, изготовлены из прочных материалов, либо из эластичных полимерных материалов, либо из прочных и эластичных материалов в виде многослойной пластины, герметично закреплены к плоской выступной поверхности рамок, образующихся полосами эластичного полимерного материала, покрывающими стоящие арматуры и служащими как боковые стены подушки. При необходимости полость подушек заполнена пористыми материалами или надувными камерами из легких эластичного полимерного материала с целью поддержания устойчивости внешнего слоя оболочки корпуса.

Малой удельной плотностью и водонепроницаемостью полимерных материалов являются позитивные характеристики для изготовления легковесного корпуса плавучего средства. Высокий предел упругости, а также высокий предел прочности на растяжение и сжатие эластичного полимерного материала обеспечивают конструкции противостояние разным действующим силам, при этом эластичные подушки рассеивают действующие силы на все направления, снижая локальное давление на поверхности корпуса. Сеть металлических арматур прямоугольного сечения, соединенных между собой перпендикулярно в виде лежащих и стоящих полос, обеспечивает продольную и поперечную прочность корпуса. Разделение поверхности корпуса на ячейки дает удобный способ формированию его внешнего архитектурного вида.

Сущность изобретения поясняется рисунком, на котором представлен фрагмент поперечного сечения корпуса плавучего сооружения.

Корпус включает каркасные опоры (для судна - шпангоуты) 1, на которых располагаются лежащие на широкой стороне арматуры 2 прямоугольного сечения, вдоль и посредине их обратной широкой стороны соединены сваркой перпендикулярно стоящие арматуры 3 того же сечения; пересечением этих арматур на одном уровне образуется сеть ячеек многоугольной формы, полости этих ячеек заполнены пористыми материалами или воздушными камерами 4 и ограничены внутренними пластинами 5 и внешними пластинами 6, при этом внешние пластины 6 закреплены к полосам 7 из эластичного полимерного материала, опирающимся на стоящие арматуры 3;

Здесь и далее лежащим арматурам называется металлическая полоса прямоугольного сечения, которая крепится ее широкой стороной к какому-либо основанию; а стоящим арматурам называется металлическая полоса того же сечения, крепящаяся ее узкой стороной к какому-либо основанию. Изготовление предлагаемой конструкции корпуса сооружения осуществляется следующим образом.

На каркасных опорах 1 закрепить сваркой или иным способом одинаковые по ширине и толщине металлические арматуры 2 прямоугольного сечения так, чтобы они лежали широкой стороной на одном уровне. Эти лежащие арматуры 2, располагаются продольно, поперечно и/или по другим направлениям относительно от положения каркасных опор 1. Пересечением арматур образуется сеть ячеек многоугольной формы, размер которых зависит от прочности на изгибе рамок ячеек и пластин 5, закрывающих эти ячейки. Перпендикулярно этим лежащим арматурам 2 соединить сваркой вдоль и посредине их обратной широкой стороны стоящие металлические арматуры 3 того же сечения, т.е. присоединять их узкой стороной перпендикулярно к лежащим арматурам 2. Стоящие арматуры 3 служат как основание для прикрепления полоса 7 эластичного полимерного материала, толщина которого достаточна для устойчивого закрепления внешней пластины 6. Полосы 7 имеют одинаковую ширину, размер которой больше ширины стоящих арматур 3. Полосы 7 соседних по боку ячеек соединяются между собой в их завышенной части над стоящим арматурам 3 так, чтобы образовалась сеть ровных ячеек, служащая основанием для закрепления пластин 6. Шириной полосы 7 и площадью ячейки определяется объем полости, которая обусловливает гибкость корпуса. Внутренние пластины 5 изготовлены из прочных материалов в виде досок и вырезаны по форме и размеру, соответственным с формой и размером их закрываемых ячеек. Внутренние пластины 5 плотно прижимаются набором болтов, гаек и шайб, либо иным закрепленным способом к рамкам ячеек, созданным лежащими арматурами 2, обеспечивая водонепроницаемость внутреннего слоя оболочки корпуса. Внешние пластины 6 могут изготовлены из эластичных полимерных и/или прочных материалов в виде многослойных досок. Их размеры зависят от способа прикрепления к полосам 7, в частном случае последившая пластина кладётся своим краем на край предыдущей пластины, причем толщина этих краев утончена на половину в их встречной стороне. Внешние пластины 6 плотно закреплены к полосам 7 шурупами, клеем или иным способом, обеспечивая водонепроницаемость внешнего слоя оболочки корпуса. С целью поддержания устойчивости внешнего слоя перед укладкой пластин 6 в полость подушек установлены пористые материалы 4 или надувные камеры из легких эластичного полимерного материала.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Водонепроницаемый корпус плавучих сооружений с двумя слоями оболочки в виде эластичных подушек, сделанных из полимерных и других прочных материалов на основе металлического каркаса, характеризующийся тем, что каждая подушка смонтирована в ячейке многоугольной формы, в частном случае четырехугольной формы, выполненной в результате разделения наружной поверхности корпуса пересекающимися на одном уровне металлическими арматурами прямоугольного сечения, которые состоят из одинаковых по толщине и ширине лежащих арматур, закрепленных снаружи к каркасным опорам, и одинаковых по толщине и ширине стоящих арматур, перпендикулярно соединенных сваркой вдоль и посредине стороны лежащих арматур, причем полость каждой подушки ограничена и внутренней пластиной, изготовленной из прочных материалов с целью противостояния силе изгиба и герметично закрепленной к лежащим арматурам, и внешней пластиной, закрывающей ячейку снаружи, изготовленной из прочных материалов, либо из эластичных полимерных материалов, либо из прочных и эластичных материалов в виде многослойной пластины, герметично закрепленной к плоской выступной поверхности рамки, образующейся одинаковыми по ширине полосами эластичного полимерного материала, которые опираются на стоящие арматуры, при необходимости полость подушек заполнена пористыми материалами или надувными камерами из легких эластичного полимерного материала с целью поддержания устойчивости внешнего слоя оболочки корпуса.