Результат интеллектуальной деятельности: ТОНКОСЛОЙНЫЙ РЕЗИНОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к специальному судостроению, и может быть использовано при изготовлении резинометаллических элементов, применяемых в качестве угловых компенсаторов в трубопроводах циркуляционных трасс морской воды.

Известны конструкции резинометаллического элемента, содержащие чередующиеся слои эластомера и армирующие металлические тарели, размещенные между металлическими опорными кольцами (см., Л.Н. Лавров и др. Конструкции ракетных двигателей на твердом топливе. - М.: Машиностроение, 1993 г. - стр.154-155).

Известные конструкции резинометаллического элемента успешно применяются в сопловых блоках ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ) в качестве гибкого шарнира для соединения подвижной части поворотного управляющего сопла (ПУС) с неподвижной частью.

Известен также резинометаллический элемент, содержащий чередующиеся слои эластомера и армирующие металлические тарели, размещенные между металлическими опорными кольцами (патент РФ №2231693), являющийся ближайшим аналогом предлагаемого изобретения.

Такие резинометаллические элементы хорошо себя зарекомендовали в сложных условиях нагружения в течение короткого времени работы, на которое проектируются сопловые блоки РДТТ, исходя из условий эксплуатации.

Небольшие габариты, простота конструкции, а также малая зависимость жесткости от давления, обуславливают принципиальную возможность применения известной конструкции резинометаллического элемента по новому назначению: в качестве угловых компенсаторов в трубопроводах в транспортном машиностроении и промышленном строительстве.

Однако применение известной конструкции резинометаллического элемента в специальном судостроении в качестве углового компенсатора в трубопроводах циркуляционных трасс морской воды, например для заполнения балластных отсеков подводной лодки, показало, что она не обеспечивает требуемую надежность работы в течение длительного времени эксплуатации.

На ресурсных испытаниях и в процессе опытной эксплуатации имели место нарушения целостности эластомера и частичная потеря устойчивости тарелей резинометаллического элемента.

Выяснено, что недостаточно высокая надежность работы известной конструкции резинометаллического элемента связана с существенными отличиями условий работы трубопроводов циркуляционных трасс в судостроении от условий работы в сопловых блоках РДТТ, заключающимися в повышенном уровне амплитудно-частотных колебаний (вибраций), постоянно воздействующих на элементы гибкого шарнира в течение длительного времени.

В этих условиях прочность сцепления слоев эластомера с опорными кольцами и армирующими тарелями может быть недостаточной для обеспечения жесткой связи между ними.

Установлено, что для обеспечения работоспособности резинометаллического элемента в принципиально новых условиях необходимо существенное изменение конструкции для повышения жесткостной анизотропии, а также фильтрующих способностей на средних и высоких частотах колебаний, то есть должна быть создана конструкция, обеспечивающая повышенную виброизоляцию при обеспечении требуемой прочности сцепления слоев эластомера с опорными кольцами и армирующими тарелями.

Это, как показывает практика отработки, в первую очередь возможно за счет оптимального преобразования элементов слоистой структуры, при этом должно учитываться, что в тонком слое, испытывающем стесненную деформацию, эластомер является слабо сжимаемым материалом

Таким образом, известная конструкция резинометаллического элемента не позволяет обеспечить надежную работу в качестве угловых компенсаторов в трубопроводах циркуляционных трасс морской воды, без внесения существенных конструктивных изменений.

Технической задачей данного изобретения является создание эффективной конструкции тонкослойного резинометаллического элемента, обладающего высокой надежностью работы, позволяющей использовать тонкослойный резинометаллический элемент в специальном судостроении в качестве угловых компенсаторов в трубопроводах циркуляционных трасс морской воды.

Технический результат достигается тем, что в тонкослойном резинометаллическом элементе, содержащем чередующиеся слои эластомера и армирующие тарели, размещенные между опорными кольцами, на обращенных к тарелям торцах опорных колец выполнены глухие кольцевые пазы Т-образного поперечного сечения, расширяющиеся вглубь опорных колец, а в армирующих тарелях, напротив кольцевых пазов в опорных кольцах, выполнены расположенные равномерно по периметру сквозные отверстия, диаметр которых равен ширине паза в опорных кольцах, при этом глухие кольцевые пазы в опорных кольцах и отверстия в тарелях заполнены сформированным за одно целое со слоями эластомера резиновым массивом.

На наружных торцах опорных колец выполнены Г-образные кольцевые канавки, образующие совместно с кольцевой проточкой, выполненной на внутренней поверхности опорных колец, полость, заполненную сформированным за одно целое со слоями эластомера резиновым массивом.

Выполнение на обращенных к тарелям торцах опорных элементов глухих кольцевых пазов, Т-образного поперечного сечения, расширяющихся вглубь опорных элементов, позволяет повысить прочность сцепления крайних тарелей с торцами опорных элементов за счет захода эластомера в пазы при формовании в пресс-форме. Кроме того, пазы могут использоваться для облегчения сборки набора элементов тонкослойного резинометаллического элемента в пресс-форме в процессе подготовки к заполнению зазоров между ними эластомером.

Выполнение в армирующих тарелях, напротив кольцевых пазов в опорных элементах, ряда расположенных равномерно по периметру соосных сквозных отверстий, образующих совместно продольные каналы, диаметр которых равен ширине паза на поверхности торцов опорных элементов, позволяет повысить прочность скрепления армирующих тарелей между собой, что особенно важно для тонкослойного резинометаллического элемента.

Заполнение глухих кольцевых пазов и продольных каналов сформированным за одно целое со слоями эластомера резиновым массивом, дополнительно скрепляющим опорные элементы с армирующими тарелями и армирующие тарели между собой, позволяет создать особо прочную монолитную структуру тонкослойного резинометаллического элемента.

Выполнение на наружных торцах опорных колец Г-образных кольцевых канавок, образующих совместно с кольцевой проточкой, выполненной на внутренней поверхности опорных колец, полость, заполненную сформированным за одно целое со слоями эластомера резиновым массивом, позволяет повысить прочность скрепления опорных колец с тарелями и между собой и создать на внутренней поверхности тонкослойного резинометаллического элемента герметизирующий слой, защищающий от воздействия морской воды.

В результате проведения многочисленных экспериментов разработана принципиально новая конструкция тонкослойного резинометаллического элемента.

На фигуре представлено продольное сечение тонкослойного резинометаллического элемента.

Тонкослойный резинометаллический элемент содержит чередующиеся между собой кольцевые металлические армирующие тарели 1 и кольцевые слои 2 эластомера, размещенные между металлическими опорными кольцами 3 и 4.

На обращенных к крайним тарелям 1 торцах опорных колец 3 и 4 выполнены глухие кольцевые пазы 5 и 6, Т-образного поперечного сечения, расширяющиеся вглубь опорных колец 3 и 4, наибольшей шириной L.

В армирующих тарелях 1, напротив кольцевых пазов 5 и 6 в опорных кольцах 3 и 4, выполнены расположенные равномерно по периметру сквозные отверстия 7, диаметр D которых равен ширине 1 пазов 5 и 6 на поверхности опорных колец 3 и 4.

Глухие кольцевые пазы в опорных кольцах 3 и 4 и сквозные отверстия 7 в тарелях 1 заполнены сформированным за одно целое со слоями 2 эластомера резиновым массивом из эластомера того же состава.

На поверхности наружных торцов опорных колец 3 и 4 выполнены Г-образные кольцевые канавки 8, образующие совместно с кольцевой проточкой 9, выполненной на внутренней поверхности опорных колец 3 и 4, полость, заполненную резиновым массивом, сформированным за одно целое со слоями 2 эластомера.

Предлагаемое изобретение позволяет обеспечить работоспособность конструкции тонкослойного резинометаллического элемента, использующегося в специальном судостроении в качестве угловых компенсаторов в трубопроводах циркуляционных трасс морской воды, что подтверждено практическим применением в течение длительного времени эксплуатации.