Результат интеллектуальной деятельности: Днище глиссирующей амфибии

Предлагаемое изобретение относится к области судостроения и предназначено для использования преимущественно в условиях передвижения как по воде, так и по суше, когда днище испытывает большие динамические и его истирающие нагрузки.

Известна конструкция днища судна, имеющего внешний малоупругий, например из стеклопластика, незамкнутый контур, выполненный из палубной части, согласно рисунку расположенной ниже статической ватерлинии, и скользящей по воде или суше, выполненной облицовкой износостойким упругим материалом с образованием бортов части. Причем обе эти части выполнены по типу «скорлупок» и расположены друг относительно друга с зазором, в который помещен слой упруго деформирующегося материала формы гофра, с обеспечением ориентации профиля укладываемого материала поперек продольного направления корпуса. (пат. РФ на полезную модель № 42996, МПК B63B1/22, опубл. 27.12.2004, Бюл. № 36).

Вследствие того, что палубная часть расположена ниже статической ватерлинии, внешний контур днища образует малый объем, а значит для обеспечения увеличения прочности требуется применять более толстую и тяжелую облицовку, что является недостатком данной конструкции.

Известна конструкция днища корпуса глиссирующей амфибии, содержащая внешний упругий замкнутый контур, палубная часть которого находится выше статической ватерлинии и образована упругими листами, а другая часть является скользящей по воде или суше и выполнена облицовкой износостойким упругим материалом в виде листового полиэтилена с образованием бортов загибами. Имеется внутренняя полость, образованная внешним контуром, содержащая способствующий плавучести воздух благодаря тому, что она заполнена по высоте слоем пенистого воздухсодержащего материала с закрытыми порами, например плитами экструдированного пенополистирола. Имеется несущая рама, расположенная внутри замкнутого контура, которая выполнена в виде каркаса из продольных и поперечных балок, образующих соединенные вертикальными балками уровни по высоте с совмещенными между собой ячейками обрешетки. Между элементами рамы нижнего уровня и облицовкой расположен слой упруго материала, например вспененного полиэтилена. (пат. РФ на полезную модель № 184968, МПК B60F 3/00, B63B 1/18, опубл. 15.11.2018, Бюл. № 32).

Такая конструкция днища обладает большой прочностью при малом весе из-за большего объема замкнутого упругого контура, однако амортизирующие свойства, обусловлены, главным образом, только слоем вспененного полиэтилена, так как имеется разноуровневая несущая рама, что также утяжеляет конструкцию.

Известно днище надувной лодки, содержащее внешний упругий замкнутый контур, который выполнен герметичным и образует внутреннюю полость, содержащую способствующей плавучести воздух, путем его свободного размещения в ней. Верхняя палубная часть внешнего упругого замкнутого контура находится выше ватерлинии, а другая часть является скользящей по воде или суше и выполнена облицовкой износостойким упругим материалом с образованием бортов, причем этим же упругим материалом полностью образован весь внешний упругий замкнутый контур. По высоте расположения воздуха имеются слои разной жесткости, среди которых нижний слой является более жестким благодаря наличию нескольких внутренних вертикальных воздухопроницаемых перегородок из ткани или пленки, высота которых больше высоты статической ватерлинии, причем нижняя горизонтальная перегородка выполнена, согласно рисунку, примыкающей к облицовочному материалу в нескольких местах. (пат. РФ на изобретение № 2456197, МПК E63B7/08, опубл. 20.07.2012, Бюл. № 20).

Такая конструкция днища обладает высокими амортизирующими свойствами из-за наличия большого объема воздуха, малым весом при большой прочности из-за большого объема внешнего упругого замкнутого контура и выполнения нижнего воздухосодержащего слоя большей жесткости. Однако, воздух, свободно расположенный в замкнутом объеме, способен выходить в атмосферу при разгерметизации внешнего упругого замкнутого контура, а большое его количество приводит к необходимости изменения его количества и контроля его давления в условиях внешнего воздействия тепла или холода.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение эксплуатационных свойств днища глиссирующей амфибии путем обеспечения сохранения воздуха во внешнем упругом замкнутом контуре без необходимости соблюдения его герметичности, устранения необходимости контроля давления воздуха и изменения его количества в облегченной конструкции с воздухосодержащими слоями по вертикали разной жесткости.

Для достижения указанного технического результата, в днище глиссирующей амфибии, содержащем внешний упругий замкнутый контур, верхняя палубная часть которого находится выше статической ватерлинии, а другая часть является скользящей по воде или суше и выполнена облицовкой износостойким упругим материалом с образованием бортов, внутреннюю полость, образованную внешним упругим замкнутым контуром, содержащую способствующий плавучести воздух, по высоте расположения которого имеются воздухосодержащие слои разной жесткости, применены следующие новые признаки.

Облицовка упругим износостойким материалом выполнена в виде листов, которые для образования бортов имеют загибы. Внутренняя полость, образованная внешним упругим замкнутым контуром, имеет заполнение по высоте склеенными между собой слоями воздухсодержащего упругого пористого материала с закрытыми порами, причем среди них имеются нижний и верхний слои, плотность материала которых выше, а содержание воздуха в которых меньше, чем в одном или нескольких слоях материала, расположенных между ними. Верхний слой имеет упор в решетчатую раму из металлопроката, к которой закреплены загибы листов упругого износостойкого материала.

В частных случаях, в качестве слоев воздухсодержащего упругого пористого материала с закрытыми порами применен листовой вспененный этиленвинилацетат, а облицовкой упругим износостойким материалом являются листы полиэтилена.

На фиг. 1 изображен вид сверху днища глиссирующей амфибии; на фиг. 2 – разрез по А-А на фиг. 1.

Днище глиссирующей амфибии, в частном случае, может содержать заостренную носовую и транцевую кормовую части.

Имеется внешний упругий замкнутый контур, верхняя палубная часть которого находится выше статической ватерлинии, а другая часть является скользящей по воде или суше и выполнена облицовкой листами 1 из износостойкого упругого материала с образованием бортов, для чего листы 1 имеют загибы. Форма скользящей поверхности должна быть плоской или близкой к плоской для обеспечения устойчивости судна как на воде, так и на суше, что обусловлено назначением днища для глиссирования и достижения амфибийных свойств.

Имеется решетчатая рама 2 из металлопроката, к которой закреплены загибы листов 1 упругого износостойкого материала, например болтами 3. В частном случае, листы 1 упругого износостойкого материала могут быть выполнены из полиэтилена, например низкого давления, которые установлены относительно друг друга внахлест в направлении обратном направлению движения.

Внешний упругий замкнутый контур образует внутреннюю полость, содержащую способствующий плавучести воздух, по высоте расположения которого имеются воздухосодержащие слои 4, 5 и 6 разной жесткости, для чего он имеет заполнение по высоте склеенными между собой слоями 4, 5 и 6 воздухсодержащего упругого пористого материала с закрытыми порами, причем среди них имеются нижний 4 и верхний 5 слои, плотность материала которых выше, а содержание воздуха в которых меньше, чем в одном или нескольких слоях 6 материала, расположенных между ними. Верхний слой 5 имеет упор в решетчатую раму 2 непосредственно, либо посредством слоя 7 листового алюминия, как показано на чертежах. В частных случаях, в качестве слоев 4, 5 и 6 воздухсодержащего упругого пористого материала с закрытыми порами применен листовой вспененный этиленвинилацетат, который имеет закрытые поры, заполненные воздухом. Например, нижний слой 4 листового вспененного этиленвинилацетата имеет плотность более 100 кг/м³, верхний 5 – от 40 до 100 кг/м³, а один или несколько слоев 6, расположенных между ними, – от 25 до 35 кг/м³.

Таким образом, внешний упругий замкнутый контур представляет собой механически замкнутый контур, образованный листами 1 упругого износостойкого материала и его верхней палубной частью в виде решетчатой рамы 2, к которой уперт верхний слой 5 воздухсодержащего упругого пористого материала с закрытыми порами.

Решетчатая рама 2 и слои 4, 5 и 6 воздухсодержащего упругого пористого материала с закрытыми порами, приведенной выше конструкции могут быть реализованы по всей длине от переднего края носовой части до кормовой части, при этом заявленный технический результат будет достигаться в наибольшей степени, либо реализованы на одном или нескольких участках на этой длине, при этом заявленный технический результат будет достигаться тоже.

Работает днище глиссирующей амфибии следующим образом.

При передвижении на листы 1 упругого износостойкого материала оказывается динамическое воздействие от преодолеваемых неровностей снежной, водной или водно-ледовой поверхности. При этом происходит упругое продавливание листов 1 благодаря деформации слоев 4, 5 и 6. При этом нижний слой 4 испытывает наибольшие нагрузки, ввиду близкого расположения к листам 1, которые составляют внешний упругий замкнутый контур. Поэтому, из-за того, что нижний слой 4, имея большую плотность, обладает большей жесткостью, чем последующие один или несколько слоев 6, с помощью него происходит более равномерное распределение нагрузки на один или несколько слоев 6, а значит отсутствует необходимость применения обрешетки из прочного материала внутри внешнего упругого замкнутого контура, что облегчает конструкцию и делает ее рациональной, так как нижний слой 4, имея большую опорную функцию, одновременно выполняет функцию воздухосодержащую для содействия плавучести, что уменьшает вес конструкции.

Верхний слой 5, имея плотность большую, чем предстоящие ему один или несколько слоев 6, также выполняет большую опорную функцию для распределения нагрузки от решетчатой рамы 2 и одновременно выполняет функцию воздухосодержащую для содействия плавучести, что также уменьшает вес конструкции.

Решетчатая рама 2 тоже имеет свойства упругости, как любая металлоконструкция, но являясь верхней палубной частью, имеет плоскую решетчатую форму, а значит свойства ее вертикальной упругости более выражены.

Внешний упругий замкнутый контур, представляющий собой механически замкнутый контур, образованный листами 1 упругого износостойкого материала и его верхней палубной частью в виде решетчатой рамы 2, к которой уперт верхний слой 5 воздухсодержащего упругого материала с закрытыми порами, работает также как контур оболочки пневмобалонов надувной лодки, так как листы 4, 5 и 6 способны перераспределять внешние усилия в разные направления, но отличием в этом случае является то, что в перпендикулярном направлении относительно направления нагрузки усилия передаются в значительно меньшей степени, что более рационально для восприятия нагрузок от поверхности преодолеваемого пути, которое близко к вертикальному, для обеспечения горизонтальной прочности конструкции без дополнительных рам, других приспособлений и увеличения толщины листов 1, а значит без увеличения веса конструкции, вызванного необходимостью увеличения грузоподъемности.

В условиях отсутствия герметичности внешнего замкнутого контура, благодаря использованию для слоев 4, 5 и 6 воздухсодержащего упругого пористого материала с закрытыми порами, локальные повреждения оболочек их пор не приводят к значительному уменьшению воздуха во внешнем замкнутом упругом контуре, а нагрев или охлаждение воздуха не приводит к значительному изменению давления, так количество воздуха меньше, чем было бы в случае его свободного расположения во внешнем упругом замкнутом контуре.

Таким образом происходит улучшение эксплуатационных свойств днища глиссирующей амфибии путем обеспечения сохранения воздуха во внешнем упругом замкнутом контуре без необходимости соблюдения его герметичности, устранения необходимости контроля давления воздуха и изменения его количества в облегченной конструкции с воздухосодержащими слоями 4, 5 и 6 по вертикали разной жесткости.