Надувное устройство и средство соединения гибких деталей для него (объемный шов)

Надувное устройство и средство соединения гибких деталей для него (объемный шов)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к области надувных устройств, в том числе, надувных плавательных средств, в частности, надувного дна для плота или лодки, а также надувных матов и других подобных надувных устройств.

Известны надувные лодки из гибкого материала. В настоящее время для изготовления спортивных надувных лодок используются ткани с герметизирующим покрытием, например прорезиненная ткань, часто также используется ткань с двусторонним герметизирующим покрытием из поливинилхлорида. Надувные лодки, особенно такие, которые предназначены для сплава по порожистым рекам, каноэ, «рафты», как правило, имеют надувное дно заданной толщины, позволяющее демпфировать удары о камни и придающее лодке большую жесткость и лучшие ходовые качества. Однако эти преимущества проявляются в полной мере только при туго накачанном надувном дне, в то время как инструкции по эксплуатации надувных лодок многих производителей содержат указание накачивать дно только «до заполнения». Такое предостережение вызвано низкой прочностью швов внутренних перегородок надувного дна, обеспечивающих его плоскую форму. Большая прочность проще обеспечивается в конструкции надувного дна в виде ряда соединенных между собой надувных цилиндров, параллельных продольной оси лодки. Но такая конструкция не дает хорошей защиты от камней на порогах, острые края которых могут попадать между цилиндрами дна, создавая угрозу пробоя дна. Кроме того, ребристое дно, состоящее из ряда цилиндров, лишает лодку, предназначенную для сплава по порогам, требуемой маневренности.

На Фиг.1 изображена надувная лодка с надувным дном, представляющим собой надувное устройство, в замкнутую оболочку 1 которого накачивают воздух. На надувных бортах 2 закреплены петли 3 для опоясывающей веревки (не показана).

Фиг.2 изображает поперечное сечение надувной лодки. Надувное дно для обеспечения его заданной толщины в надутом состоянии содержит ряд внутренних продольных перегородок 4, соединенных изнутри с верхней и нижней стенками оболочки 1 дна. Выбором расстояния между внутренними перегородками 4 можно добиться практически плоской формы надутого дна заданной толщины. Внутренние перегородки 4 обычно выполнены из того же материала, что и оболочка дна.

На Фиг.3 показан в увеличении фрагмент поперечного сечения известного из уровня техники средства соединения в виде шва, соединяющего верхний край внутренней перегородки 4 с верхней стенкой оболочки 1 надувного дна в надутом состоянии. Не показанный на чертеже нижний край внутренней перегородки 4 точно также соединен с нижней стенкой оболочки 1. Такие швы для закрепления внутренних перегородок надувного дна применяются, например, в продукции ООО «Мнев», г. Санкт-Петербург, ООО «ДНТ», г. Краснодар и других.

Заготовка внутренней перегородки 4 выполнена с припуском на шов, образующим крыло 5 шва. Крыло 6 представляет собой внешнюю часть полосы 1, другая часть которой соединена с внутренней перегородкой 4. Крылья 5, 6 склеены или соединены сваркой с внутренней поверхностью оболочки 1. Сечения оболочки 1, внутренней перегородки 4 и крыльев 5, 6 схематически изображены без нанесения штриховки.

Распределение сил, действующих на шов, когда в полости оболочки 1 создано избыточное по отношению к атмосферному давление воздуха, показано векторами, изображенными линиями со стрелками. Избыточное давление воздуха внутри оболочки 1 вызывает ее натяжение. Силы натяжения оболочки 1 изображены сплошными линиями 8, 9 со стрелками, показывающими направление сил. Силы 8, 9 уравновешены силой 10 натяжения внутренней перегородки 4. Сила 10, также изображенная сплошной линией со стрелкой, делится поровну между силами 11, 12 натяжения соответственно внутренней перегородки 4 и полосы 7 в области их соединения. Составляющие 13, 14 сил 11, 12, перпендикулярные крыльям 5, 6, действуют на их отрыв от середины шва. Такие же силы (не показаны), составляющие сил 8 и 9, направлены на отрыв полосы 7 от края внутренней перегородки 4. Таким образом, середина шва, по которой проходит край внутренней перегородки 4, является линией концентрации сил, направленных на отрывание друг от друга склеенных между собой элементов шва.

При значительном избыточном давлении внутри оболочки дна надувной лодки шов, выполненный как показано на Фиг.3, не выдерживает разрывающего его усилия. Однако существует потребность в более прочных швах, так как отсутствие возможности накачивать дно до значительного избыточного давления накладывает существенные ограничения на допустимую форму надувной лодки. Надувные лодки, каноэ обычно проигрывают жестким лодкам по ходовым качествам из-за большей ширины. Уменьшить ширину надувной лодки можно за счет диаметра надувных бортов. В свою очередь, уменьшение диаметра бортов приводит к снижению продольной жесткости надувной лодки, которое может выражаться в изгибании лодки под действием веса пассажира и волн. Исправить этот недостаток можно с помощью туго накачанного надувного дна.

Задачей настоящего изобретения является создание надувного устройства и средства соединения гибких деталей надувного устройства, которые обеспечивали бы возможность эксплуатации надувного устройства при высоком избыточном давлении воздуха в нем, а также высокую прочность соединения гибких внешних элементов с надувным устройством.

Поставленная задача решается тем, что в надувном устройстве, содержащем гибкую оболочку, по меньшей мере одну гибкую внутреннюю перегородку, скрепленную изнутри с оболочкой, и средство соединения края внутренней перегородки с внутренней поверхностью оболочки, средство включает два объединенных с внутренней перегородкой крыла шва, расходящихся от ее края, и прокладку между крыльями шва. Прокладка имеет профиль треугольного вида и соответственно три боковые поверхности, разделенные тремя ребрами. Одна боковая поверхность прокладки соединена с внутренней поверхностью оболочки, две другие боковые поверхности прокладки соединены каждая с одним из крыльев шва так, что ребро, разделяющее эти боковые поверхности прокладки, совпадает с краем внутренней перегородки. Использование прокладки с треугольным профилем сечения обеспечивает уменьшение составляющих сил, направленных на отрыв крыльев шва от внутренней перегородки и оболочки, которые приложены к средству крепления в надутом надувном устройстве.

Целесообразно, чтобы боковые поверхности прокладки были выполнены вогнутой цилиндрической формы, при этом профиль прокладки имеет вид треугольника с изогнутыми внутрь сторонами. Такой профиль прокладки обеспечивает меньшую локальную концентрацию сил, направленных на отрыв склеенных поверхностей частей шва друг от друга.

Предпочтительно, чтобы боковые поверхности прокладки представляли собой части круговых цилиндрических поверхностей, попарно касающихся друг друга по линиям разделяющих их ребер. При таком выполнении прокладки достигается наибольшая прочность соединения по сравнению с другими формами прокладки.

Целесообразно также, чтобы прокладка была выполнена пустотелой, содержащей по меньшей мере одно продольное отверстие.

Целесообразно, с точки зрения упрощения технологии, выполнить соединения крыльев шва с внутренней перегородкой с помощью клея.

Целесообразно, чтобы ширина каждого из крыльев шва между краем внутренней перегородки и внешним краем крыла шва на ширину внешней части крыла шва была больше ширины соединенной с этим крылом шва боковой поверхности прокладки между ограничивающими ее ребрами, и при этом внешняя часть крыла шва была соединена с внутренней поверхностью оболочки.

Целесообразно, чтобы прокладка была выполнена из того же материала, что и материал герметизирующего покрытия.

Поставленная задача решается также тем, что средство соединения гибких деталей, включающее первую деталь, вторую деталь, два объединенных с первой деталью крыла шва, расходящихся от края первой детали, содержит прокладку между крыльями шва, имеющую профиль треугольного вида и соответственно три боковые поверхности, разделенные тремя ребрами, одна боковая поверхность прокладки соединена с внутренней поверхностью второй детали, а две другие боковые поверхности прокладки соединены каждая с одним из крыльев шва так, что ребро, разделяющее эти боковые поверхности прокладки, совпадает с краем первой детали.

Целесообразно, чтобы крылья шва и первая деталь были склеены с прокладкой.

Целесообразно, чтобы ширина каждого из крыльев шва между краем второй детали и внешним краем крыла шва на ширину внешней части крыла шва превосходила ширину соединенной с этим крылом шва боковой поверхности прокладки между ограничивающими ее ребрами, при этом внешняя часть крыла шва была соединена с боковой поверхностью первой детали.

Целесообразно, чтобы вторая деталь и крылья шва были выполнены из ткани с герметизирующим покрытием, при этом прокладка выполнена из материала герметизирующего покрытия.

Преимущества и особенности настоящего изобретения рассматриваются ниже применительно к надувной лодке, однако следует понимать, что данное изобретение может использоваться и для других надувных устройств. Далее настоящее изобретение подробно описано на примерах его реализации со ссылками на чертежи, на которых:

Фиг.1 изображает вид сверху надувного устройства;

Фиг.2 изображает сечение 2-2 устройства на Фиг.1;

Фиг.3 изображает увеличенный фрагмент изображенного на Фиг.2 сечения надувного устройства, отображающий средство соединения, известное из уровня техники, и распределение сил, действующих на средство соединения при избыточном давлении внутри оболочки надувного устройства;

Фиг.4 изображает увеличенный фрагмент показанного на Фиг.2 сечения надувного устройства, иллюстрирующий реализацию средства соединения, выполненного согласно настоящему изобретению, и распределение сил, действующих на средство соединения при избыточном давлении внутри оболочки надувного устройства;

Фиг.5 изображает увеличенный фрагмент показанного на Фиг.2 сечения надувного устройства с предпочтительной реализацией средства соединения, выполненного согласно настоящему изобретению.

Фиг.6 изображает вид в перспективе прокладки в средстве соединения, показанном на Фиг.5.

Фиг.7 изображает увеличенный фрагмент сечения средства соединения, показанного на Фиг.5, иллюстрирующий силы, действующие на средство соединения, при избыточном давлении внутри надувного устройства;

Фиг.8 изображает увеличенный фрагмент сечения 8-8 надувного устройства на Фиг.1 показывающий гибкий внешний элемент со средством соединения, выполненным согласно настоящему изобретению.

Фиг.9 изображает вид в перспективе другой реализации прокладки в средстве соединения, выполненном согласно настоящему изобретению.

В качестве материала для надувных лодок используется ткань с покрытием из поливинилхлорида (ПВХ), например ВИНИПЛАН (VINYPLAN) производства Финляндии; УНИСОЛ (UNISOL) производства Республики Корея. Используется также прорезиненная ткань, ткань с резиноподобными покрытиями типа "хайполон" или полиуретановым покрытием. Может также применяться материал на основе ткани не только с двусторонним покрытием, но и с односторонним. Герметизирующее покрытие во всех этих материалах является менее прочным на разрыв и более эластичным, чем тканевая основа, которая вследствие этого и принимает на себя все нагрузки, возникающие при избыточном давлении в надувном устройстве.

Детали из материалов с такими покрытиями как ПВХ или полиуретан могут соединяться друг с другом склейкой или сваркой, осуществляемой нагревом наложенных друг на друга деталей в месте соединения до температуры, при которой происходит сплавление покрытий обеих деталей. Соединение сваркой обеспечивает прочность, определяемую прочностью сцепления герметизирующего покрытия с тканевой основой материала, сравнимой с прочностью клеевого соединения, и может рассматриваться как разновидность склейки. В дальнейшем описании настоящего изобретения под склейкой подразумевается также и сварка.

На Фиг.4 показано поперечное сечение средства соединения, выполненного согласно настоящему изобретению, которое соединяет внутреннюю перегородку 4 с оболочкой 1 надувного дна надувной лодки, изображенной на фигурах 1, 2. Средство соединения соединяет край 21 внутренней перегородки 4 с внутренней поверхностью оболочки 1 по всей длине внутренней перегородки 4. В данной реализации, также как и в известном средстве соединения на Фиг.3, внутренняя перегородка 4 выполнена с выступающим за край 21 припуском на шов, образующим крыло 5 шва. С внутренней перегородкой 4, вдоль ее края 21 по всей длине шва, соединена полоса 7, одна часть 22 которой соединена с внутренней перегородкой 4, а другая часть, выступающая за край 21, образует второе крыло 6 шва.

Крылья шва могут быть выполнены иначе, например, они могут быть образованы выступающими за край внутренней перегородки частями двух полос, таких же как полоса 7, симметрично наклеенных с двух сторон внутренней перегородки вдоль ее края.

В отличие от известного средства соединения, изображенного на Фиг.3, средство соединения, выполненное по настоящему изобретению, представляет собой объемный шов, содержащий прокладку 25, вклеенную между крыльями 5, 6 и оболочкой 1. Поперечное сечение прокладки 25, изображенное заштрихованным, имеет треугольную форму. На данном и других чертежах на поперечные сечения оболочки 1, внутренней перегородки 4 и полосы 7 штриховка условно не нанесена. Прокладка 25 имеет, соответственно, три боковые поверхности, разделенные тремя ребрами, одно из которых совпадает с краем 21 внутренней перегородки 4. Каждое из крыльев 5, 6 шва, имеющее ширину большую, чем ширина соединенной с ним боковой поверхности прокладки 25, оставшейся частью соединено с внутренней поверхностью оболочки 1.

Распределение сил, действующих на средство соединения, когда в полость оболочки закачан воздух под избыточным давлением, показано векторами, изображенными линиями со стрелками. Силы натяжения оболочки 1 изображены сплошными линиями 26 и 27 со стрелками, показывающими направления их действия. Силы 26 и 27 уравновешены силой 28 натяжения внутренней перегородки 4. Сила 28, также изображенная сплошной линией со стрелкой, делится поровну между изображенными пунктирными линиями силами 30, 31 натяжения, соответственно, внутренней перегородки 4 и соединенной с ней части 22 полосы 7. Изображенные также пунктирными линиями составляющие 33, 34 сил 30, 31, соответственно, перпендикулярные боковым поверхностям прокладки 25 приложены к крыльям 5 и 6 шва, соответственно, по линии ребра прокладки 25, совпадающего с краем 21, и действуют на отрыв крыльев от прокладки.

Силы 33, 34 в средстве соединения на Фиг.4 при одинаковом избыточном давлении внутри оболочки 1 меньше аналогичных сил 13, 14 (Фиг.3) в средстве, известном из уровня техники, так как крылья шва расходятся под меньшим углом, чем в средстве на Фиг.3.

Описанная реализация средства соединения, в которой прокладка имеет профиль в виде треугольника с прямолинейными сторонами, позволяет снизить при одинаковой прочности склейки усилие на отрыв склеенных поверхностей друг от друга приблизительно вдвое по сравнению со средством соединения, известным из уровня техники. Тем самым, обеспечивается возможность эксплуатации надувного устройства при повышенном избыточном давлении воздуха. Однако форма прокладки с поперечным сечением в виде треугольника с прямолинейными сторонами не является оптимальной.

На Фиг.5 изображена предпочтительная реализация настоящего изобретения, обеспечивающая большую прочность соединения, чем средство, изображенное на Фиг.4. Средство соединения внутренней перегородки 4 с оболочкой 1 содержит прокладку 40, которая, также как в средстве соединения на Фиг.4, вклеена между крыльями 5, 6 шва и оболочкой 1.

Поперечное сечение прокладки 40, показанное заштрихованным, имеет форму треугольника с вогнутыми сторонами. Боковые поверхности прокладки 40 представляют собой части трех круговых цилиндрических поверхностей, попарно касающихся друг друга по линиям разделяющих их ребер. При такой форме прокладки крылья шва, огибающие прокладку 40, расходятся плавно, без излома направления на ребрах прокладки 40, так как касательные к боковым поверхностям прокладки 40, проходящие через разделяющее их ребро, совпадают.

Позициями 35, 36 обозначены силы натяжения крыла 5 под действием избыточного давления воздуха внутри оболочки 1. Сила 37, результирующая сил 35, 36, которая действует на отрыв крыла 5 от соединенной с ней боковой поверхности прокладки 40, распределена по ширине этой поверхности равномерно благодаря круговой цилиндрической форме боковой поверхности прокладки 40. Такое же распределение сил имеет место и на двух других боковых поверхностях прокладки 40.

Фиг.6 изображает вид в перспективе прокладки, выполненной согласно изобретению. Боковые поверхности 41, 42, 43 прокладки разделены ребрами 44. Ширина боковой поверхности, измеряемая как расстояние по этой поверхности между ограничивающими ее ребрами, обозначена позицией 45.

Фиг.7 иллюстрирует силы, действующие при избыточном давлении в полости оболочки надувного устройства на примере элементарного участка 46 крыла 5 шва, соединенного с прокладкой 40. Силы 35, 36 (Фиг.5) воспринимаются тканевой основой материала крыла, как наименее эластичной, и действуют на участке 46 в направлениях, показанных стрелками на линиях 47, 48. Сила 49, результирующая сил 47, 48, действует на отрыв участка 46 крыла 5 от вогнутой боковой поверхности прокладки 40. Сила 37 (Фиг.5) складывается из сил, приложенных ко всем элементарным участкам боковой поверхности прокладки, соединенной с крылом 5.

Прочность клеевых соединений крыльев и оболочки с боковыми поверхностями прокладки 40 должна с заданным запасом превосходить соответствующие силы, действующие на разрыв этих соединений в надутом надувном устройстве.

Поскольку прочность клеевого соединения пропорциональна его площади, требуемая ширина каждой из боковых поверхностей прокладки 40 определяется величиной заданного избыточного давления внутри оболочки надувного устройства. В зависимости от распределения сил, действующих на устройство соединения в накачанном воздухом надувном устройстве, боковые поверхности прокладки 40 могут быть выполнены имеющими различные радиусы.

Размеры сечения прокладки могут быть рассчитаны для конкретных конструктивных параметров надувного устройства и заданного избыточного давления в нем по величине удельной прочности клеевого соединения, которую определяют экспериментально.

На Фиг.8 приведен пример реализации внешнего гибкого элемента 3 надувной лодки, закрепленного снаружи на ее надувном борту 2, сечение которого изображено заштрихованным. Средство соединения элемента 3 с бортом 2, выполненное согласно настоящему изобретению, содержит прокладку 50. В данном примере реализации гибкий элемент 3 представляет собой петлю, которая может испытывать нагрузку в направлении отрывания ее от борта 2. Такие петли обычно закрепляют по периметру бортов надувной лодки для пропускания через них веревки, облегчающей возвращение пассажира в лодку в случае ее опрокидывания.

Для транспортировки надувного устройства в сложенном виде прокладки швов должны быть выполнены из гибкого материала. Оболочка, внутренняя перегородка и крылья шва выполнены из одного и того же материала - ткани с герметизирующим покрытием, это позволяет использовать для всех соединений один клей, выбранный из соображения высокой адгезии к данному материалу герметизирующего покрытия. По этой же причине предпочтительно, чтобы прокладка была выполнена из того же материала, что и герметизирующее покрытие. Например, если материал надувного устройства - прорезиненная ткань, прокладка выполнена из резины, если материал - ПВХ на тканевой основе, то прокладка - из ПВХ.

Фиг.9 иллюстрирует реализацию прокладки 51 средства соединения с продольным отверстием 52. Возможна различная форма сечения отверстия. Пустотелая прокладка может несколько снизить прочность соединения по сравнению с прокладкой из цельного материала, но в случае круглой формы отверстия, как показано на рисунке, прочность соединения практически не уменьшится. Прокладка может иметь несколько продольных отверстий, отделенных друг от друга стенками. Пустотелая прокладка является менее материалоемкой, имеет меньший вес и обеспечивает более компактную укладку надувного устройства для транспортировки.

На основе изложенного выше легко понять, что средство соединения с прокладкой, имеющей вогнутые боковые поверхности, форма которых отличается от попарно касающихся круговых цилиндрических поверхностей, также будет обеспечивать, хотя и несколько меньшее, но значительное по сравнению с известным средством увеличение прочности соединения.

Таким образом, средство соединения, выполненное согласно изобретению, способно удовлетворить требование возможности эксплуатации надувного устройства при высоком избыточном давлении. Этот технический эффект достигается при той же удельной прочности клеевых соединений поверхностей, что и в известном средстве соединения.

1. Надувное устройство, содержащее гибкую оболочку и по меньшей мере одну гибкую внутреннюю перегородку, соединенную изнутри с оболочкой, чтобы обеспечить требуемую форму надувного устройства в надутом состоянии, надувное устройство содержит средство соединения в виде шва, соединяющего край внутренней перегородки с внутренней поверхностью оболочки, средство включает два объединенных с внутренней перегородкой крыла шва, расходящихся от ее края, и прокладку между крыльями шва с профилем поперечного сечения треугольного вида и соответственно три разделенные ребрами боковые поверхности прокладки, одна боковая поверхность прокладки соединена с внутренней поверхностью оболочки, две другие боковые поверхности прокладки соединены каждая с одним из крыльев шва соответственно так, что ребро, разделяющее эти боковые поверхности прокладки, совпадает с краем внутренней перегородки.

2. Надувное устройство по п.1, в котором боковые поверхности прокладки выполнены вогнутой цилиндрической формы, так что профиль поперечного сечения прокладки имеет вид треугольника с изогнутыми внутрь сторонами.

3. Надувное устройство по п.2, в котором боковые поверхности прокладки, имеющие заданную ширину между ребрами, представляют собой части круговых цилиндрических поверхностей, попарно касающихся друг друга по линиям разделяющих их ребер.

4. Надувное устройство по любому из пп.1-3, в котором прокладка выполнена пустотелой, содержащей по меньшей мере одно продольное отверстие.

5. Надувное устройство по п.1, в котором крылья шва и оболочка склеены с прокладкой.

6. Надувное устройство по п.1, в котором ширина каждого из крыльев шва между краем внутренней перегородки и внешним краем крыла шва на ширину внешней части крыла шва превосходит ширину соединенной с этим крылом шва боковой поверхности прокладки между ограничивающими ее ребрами, при этом внешняя часть крыла шва соединена с внутренней поверхностью оболочки.

7. Надувное устройство по п.1, в котором оболочка и крылья шва выполнены из ткани с герметизирующим покрытием, при этом прокладка выполнена из материала герметизирующего покрытия.

8. Средство соединения гибких деталей надувного устройства в виде шва, соединяющего боковую поверхность первой детали с краем второй детали, средство включает первую деталь, вторую деталь, два объединенных со второй деталью крыла шва, расходящихся от края второй детали, и прокладку между крыльями шва с профилем поперечного сечения треугольного вида и соответственно три разделенные ребрами боковые поверхности прокладки, одна боковая поверхность прокладки соединена с боковой поверхностью первой детали, две другие боковые поверхности прокладки соединены каждая с одним из крыльев шва соответственно так, что ребро, разделяющее эти боковые поверхности прокладки, совпадает с краем второй детали.

9. Средство по п.8, в котором боковые поверхности прокладки выполнены вогнутой цилиндрической формы, так что профиль прокладки имеет вид треугольника с изогнутыми внутрь сторонами.

10. Средство по п.9, в котором боковые поверхности прокладки, имеющие заданную ширину между ребрами, представляют собой части круговых цилиндрических поверхностей, попарно касающихся друг друга по линиям разделяющих их ребер.

11. Средство по любому из пп.8-10, в котором прокладка выполнена пустотелой, содержащей по меньшей мере одно продольное отверстие.

12. Средство по п.8, в котором крылья шва и первая деталь склеены с прокладкой.

13. Средство по п.8, в котором ширина каждого из крыльев шва между краем второй детали и внешним краем крыла шва на ширину внешней части крыла шва превосходит ширину соединенной с этим крылом шва боковой поверхности прокладки между ограничивающими ее ребрами, при этом внешняя часть крыла шва соединена с боковой поверхностью первой детали.

14. Средство по п.8, в котором вторая деталь и крылья шва выполнены из ткани с герметизирующим покрытием, при этом прокладка выполнена из материала герметизирующего покрытия.