Влагозащищенный контейнер из полимерных композиционных материалов

Влагозащищенный контейнер из полимерных композиционных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относятся к области машиностроения, к оболочкам из слоистых полимерных композиционных материалов герметичного исполнения, предназначенных для хранения артиллерийских выстрелов, ракет и других боеприпасов.

Известен контейнер по патенту RU 2369831 от 23.07.2007, МКП⁷ F42B 39/00.

Известен контейнер по патенту RU 2365871 от 29.08.2007, МКП⁷ F42B 39/00.

Известен контейнер по патенту US 4055247 А от 25.10.19777, МКП⁷ F42B 39/00.

Известен контейнер по заявке RU 2007144253/02, 28.11.2007, МКП⁷ F42B 39/00.

Известен контейнер по патенту RU 2011149 от 05.11.91, МКП⁷ F42B 39/00.

Известен контейнер по патенту RU 2237861 от 02.10.2002, МКП⁷ F42B 39/00.

В общем известном уровне техники наиболее технологичными являются контейнеры из слоистых полимерных композиционных материалов, изготовленные методом тканевой намотки на цилиндрической оправке, трехслойный корпус которых выполнен из наружной и внутренней стеклопластиковых оболочек и расположенного между ними пенопластового наполнителя. С целью повышения прочности и жесткости конструкции корпус снабжен намотанными заодно с внутренней оболочкой кольцами, разделяющими пенопластовый наполнитель на секции. Секции могут быть усилены наружными стеклопластиковыми шпангоутами. К шпангоутам, как правило, крепятся опорные и такелажные элементы. По торцам контейнер снабжен торцевыми крышками аналогичной трехслойной структуры.

С целью повышения удобства загрузки и укладки изделий на ложементы, которые, как правило, скреплены с внутренними кольцами, а также извлечения изделий, контейнер выполнен из основания и съемной части с горизонтальной плоскостью разъема по продольной плоскости симметрии цилиндра, при этом опорные элементы крепятся к полушпангоутам основания, а такелажные элементы - к полушпангоутам съемной части.

С целью повышения технологичности разрезки корпуса, оформления его стыковочной кромки, а также для создания каркасной конструкции, корпус снабжен продольными рейками, установленными между кольцами и разделяющими пенопластовый наполнитель на верхнюю и нижнюю части. В этом случае разрезка корпуса в плоскости разъема осуществляется по этим продольным рейкам.

Основание и съемная часть скрепляются рычажно-накидными замками.

Известные контейнеры определяют общий уровень техники и не являются особо релевантными, поэтому предлагаемым решением устраняются недостатки общего известного уровня техники.

Недостатком общего известного уровня техники является низкая технологичность конструкции из-за низкой технологичности изготовления сплошной, на всю длину оболочки, рейки, низкой технологичности скрепления реек и колец из-за нетехнологичности выполнения их взаимных стыковочных поверхностей (выемки пазов, обработки «в четверть» по криволинейной траектории), а также из-за низкой технологичности скрепления составных реек между собой и с кольцами.

Также недостатком является низкая надежность работы контейнера при низкой прочности и жесткости каркаса оболочек из-за низкой прочности и жесткости узлов скрепления реек и колец. Под воздействием максимальных такелажных нагрузок, корпус с каркасом деформируются, рейки изгибаются и возникают продольные усилия их «выдергивания» из узлов крепления и изгибающие моменты. При этом элементы корпуса подвержены воздействию высоких напряжений, а критическими являются сдвиговые напряжения клеевых соединений реек с кольцами и реек со стеклопластиковыми слоями. В общем известном уровне техники действующие критические сдвиговые напряжения превышают допускаемые напряжения для большинства применяемых для стеклопластиков клеев и связующих.

Кроме того, недостатком является низкое качество конструкции из-за слабой влагозащищенности.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка высоконадежной и высокотехнологичной конструкции контейнера, исключающей указанные недостатки.

Технический результат, который может быть получен при решении технической задачи, заключается в повышении технологичности конструкции за счет повышения технологичности изготовления составных реек и технологичности сборки каркаса без взаимного скрепления реек и без скрепления реек непосредственно с кольцами, без выполнения взаимных стыковочных поверхностей (выемки пазов, обработки «в четверть» по криволинейной траектории). Также технический результат заключается в повышении надежности работы контейнера за счет повышения прочности и жесткости каркаса корпуса при повышении прочности и жесткости узлов скрепления реек и колец путем исключения (значительного снижения) работы указанных элементов «на сдвиг» за счет взаимного «заневоливания» элементов с их работой на растяжение и изгиб и наиболее полной реализацией высоких прочностных характеристик в заданных направлениях при дополнительном скреплении реек с элементами корпуса. Кроме того, технический результат заключается в повышении качества конструкции за счет повышения степени влагозащищенности.

Поставленная задача с достижением технического результата решается тем, что влагозащищенный контейнер из полимерных композиционных материалов, включающий цилиндрический корпус, стенка которого выполнена из внутренней и наружной тонкостенных стеклопластиковых оболочек, изготовленных способом тканевой намотки, и секций среднего слоя, выполненного из материала низкой плотности, например пенопласта, и торцовые плоские крышки, скрепленные с корпусом, причем корпус между оболочками усилен торцевыми и расположенными между секциями пенопласта промежуточными кольцами, а, как минимум, два промежуточных кольца усилены шпангоутами таврового сечения, при этом сам контейнер выполнен из основания и съемной части с горизонтальной плоскостью разъема по продольной плоскости симметрии цилиндра и снабжен наружными опорами и внутренними ложементами изделия, закрепленными на полушпангоутах основания, такелажными элементами, закрепленными на полушпангоутах съемной части, рычажно-накидными замками скрепления основания и съемной части, закрепленными преимущественно на соответствующих полушпангоутах и полукольцах корпуса, а также уплотнительными элементами, закрепленными по периметру плоскости разъема на плоских кромках корпуса основания или съемной части и сегментах крышек, причем основание и съемная часть снабжены по периметру плоскости разъема рейками из слоистого стеклопластика, установленными враспор между кольцами и заделанными между оболочками корпуса в процессе их изготовления, а кромки образованы краями реек и оболочек, при этом наружная тонкостенная оболочка снабжена гофрами, расположенными в кольцевых канавках, совместно выполненных на краях реек и секций пенопласта, и вдавленными в них слоями полок шпангоутов или обжимающими слоями, которые совместно с наружной оболочкой, рейками и внутренней оболочкой стянуты корневыми резьбовыми элементами. Контейнер снабжен промежуточными резьбовыми элементами, которыми, в зонах между кольцами, стянуты наружная и внутренняя тонкостенные стеклопластиковые оболочки с рейками, причем промежуточные резьбовые элементы установлены равномерно в один ряд вдоль рейки, а корневые - попарно поперек. Резьбовые элементы снабжены с обеих сторон потайными головками с конической опорно-уплотняющей поверхностью и с элементом под инструмент, например шлицем под отвертку. Отличительными признаками являются следующие признаки:

- рейки, установленные враспор между кольцами - признаки существенные, так как предусматривают новое взаимное расположение элементов, благодаря чему повышается технологичность конструкции за счет повышения технологичности изготовления составных реек и технологичности сборки каркаса без взаимного скрепления реек и без скрепления реек непосредственно с кольцами, без выполнения взаимных стыковочных поверхностей (выемки пазов, обработки «в четверть» по криволинейной траектории);

- наружная тонкостенная оболочка снабжена гофрами, расположенными в кольцевых канавках, совместно выполненных на краях реек и секций пенопласта - признаки существенные, так как предусматривают наличие в конструкции новых элементов, их новую форму и новое взаимное расположение, благодаря чему повышается технологичность конструкции за счет повышения технологичности проточки канавок совместно с токарной обработкой среднего слоя, а также повышается надежность работы конструкции за счет повышения прочности и жесткости каркаса корпуса при повышении прочности и жесткости узлов скрепления реек и колец путем исключения (значительного снижения) работы указанных элементов «на сдвиг» за счет формирования «зацепов» от «выдергивания» реек, кроме того повышается надежность крепления секций среднего слоя;

- вдавленные в них слои полок шпангоутов или обжимающие слои - признаки существенные, так как предусматривают наличие в конструкции новых элементов и их новое взаимное расположение, благодаря чему повышается надежность работы конструкции за счет повышения прочности и жесткости каркаса корпуса при повышении прочности и жесткости узлов скрепления реек и колец путем исключения (значительного снижения) работы указанных элементов «на сдвиг» за счет взаимного «заневоливания» элементов с их работой на растяжение и изгиб и наиболее полной реализацией высоких прочностных характеристик в заданных направлениях при дополнительном скреплении реек со шпангоутами, обжимающими слоями и наружной оболочкой;

- которые совместно с наружной оболочкой, рейками и внутренней оболочкой стянуты корневыми резьбовыми элементами - признаки существенные, так как предусматривают наличие в конструкции новых элементов и их новую взаимосвязь, благодаря чему повышается надежность работы конструкции за счет повышения прочности и жесткости каркаса корпуса при повышении прочности и жесткости узлов скрепления реек и колец за счет повышения степени взаимного «заневоливания» элементов;

- контейнер снабжен промежуточными резьбовыми элементами, которыми, в зонах между кольцами, стянуты наружная и внутренняя тонкостенные стеклопластиковые оболочки с рейками - признаки существенные, так как предусматривают наличие в конструкции новых элементов, их новое взаимное расположение и новую взаимосвязь, благодаря чему повышается надежность работы конструкции за счет значительного снижения сдвиговых напряжений в клеевых соединениях реек с оболочками;

- промежуточные резьбовые элементы установлены равномерно в один ряд вдоль рейки, а корневые - попарно поперек - признаки существенные, так как предусматривают новое взаимное расположение элементов, благодаря чему повышается надежность работы конструкции за счет повышения прочности и жесткости каркаса корпуса при повышении прочности и жесткости узлов скрепления реек и колец за счет повышения степени взаимного «заневоливания» элементов;

- резьбовые элементы снабжены с обеих сторон потайными головками с конической опорно-уплотняющей поверхностью и с элементом под инструмент, например шлицем под отвертку, - признаки существенные, так как предусматривают наличие в конструкции новых элементов и их новую форму, благодаря чему повышаются технологичность сборки и качество конструкции за счет повышения степени влагозащищенности.

Указанные отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата. Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует соответствие технического решения критерию «новизна».

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи с достижением технического результата и характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники и аналогами. Данное техническое решение является результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы по повышению технологичности, герметичности и надежности работы влагозащищенных композитных контейнеров без использования известных проектировочных решений, рекомендаций, материалов и обладает неочевидностью, что свидетельствует о его соответствию критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид контейнера, на фиг.2 - продольный разрез контейнера, на фиг.3 - узел крепления рейки в зоне кольца со шпангоутом, на фиг.4 - узел крепления рейки в зоне промежуточного кольца, на фиг.5 - сечение рейки по корневым резьбовым элементам, на фиг.6 - сечение рейки по промежуточным резьбовым элементам, на фиг.7 - сечение кольца со шпангоутом в зоне среднего слоя, на фиг.8 - сечение узла крепления торцевой крышки, на фиг.9 - сечение кольца с обжимающими слоями в зоне среднего слоя, на фиг.10 - сечение кольца со шпангоутом в зоне ложемента.

Влагозащищенный контейнер 1 из полимерных композиционных материалов, включающий цилиндрический корпус 2, стенка которого выполнена из внутренней 3 и наружной 4 тонкостенных стеклопластиковых оболочек, изготовленных способом тканевой намотки, и секций среднего слоя 5, выполненного из материала низкой плотности, например пенопласта, и торцовые плоские крышки 6, скрепленные с корпусом 2, причем корпус 2 между оболочками 3 и 4 усилен торцевыми 7 и расположенными между секциями пенопласта 5 промежуточными кольцами 8, а как минимум два промежуточных кольца усилены шпангоутами 9 таврового сечения, при этом сам контейнер 1 выполнен из основания 10 и съемной части 11 с горизонтальной плоскостью разъема по продольной плоскости 12 симметрии цилиндра и снабжен наружными опорами 13 и внутренними ложементами 14 изделия 15, закрепленными на полушпангоутах основания 10, такелажными элементами 16, закрепленными на полушпангоутах съемной части 11, рычажно-накидными замками 17 скрепления основания 10 и съемной части 11, закрепленными преимущественно на соответствующих полушпангоутах и полукольцах корпуса 1, а также уплотнительными элементами 18, закрепленными по периметру плоскости разъема на плоских кромках 19 корпуса основания 10 или съемной части 11 и сегментах крышек 6, причем основание 10 и съемная часть 11 снабжены по периметру плоскости 12 разъема рейками 20 из слоистого стеклопластика, установленными враспор между кольцами 8 и заделанными между оболочками 3 и 4 корпуса в процессе их изготовления, а кромки 19 образованы краями реек 20 и оболочек 3 и 4, при этом наружная тонкостенная оболочка 4 снабжена гофрами 21, расположенными в кольцевых канавках 22, совместно выполненных на краях реек 20 и секций пенопласта 5, и вдавленными в них слоями полок 23 шпангоутов или обжимающими слоями 24, которые совместно с наружной оболочкой 4, рейками 20 и внутренней оболочкой 3 стянуты корневыми резьбовыми элементами 25.

Контейнер снабжен промежуточными резьбовыми элементами 26, которыми, в зонах между кольцами 7 и 8, стянуты наружная 4 и внутренняя 3 тонкостенные стеклопластиковые оболочки с рейками 20, причем промежуточные резьбовые элементы 26 установлены равномерно в один ряд вдоль рейки 20, а корневые 25 - попарно поперек.

Резьбовые элементы 25 и 26 снабжены с обеих сторон потайными головками с конической опорно-уплотняющей поверхностью и с элементом под инструмент, например шлицем под отвертку.

Работает контейнер 1 следующим образом. При нагружении контейнера 1 такелажными нагрузками 27 элементы корпуса 2 деформируются. Рейка 20 изгибается с возникновением сдвиговых напряжений 28 от «выдергивания» ее из узла крепления и с возникновением угловых деформаций 29. Сдвиговые напряжения 28 компенсируются преимущественно «зацепами», образованными гофрами 21 наружной оболочки 4, а угловые деформации 29 - преимущественно парой корневых резьбовых элементов 25.

Использование изобретения позволит создать высокотехнологичную герметичную конструкцию контейнера с повышенной надежностью работы, что подтверждает использование по назначению. Осуществимость изобретений подтверждена положительными результатами испытаний влагозащищенных контейнеров из полимерных композиционных материалов, разработка и изготовление которых полностью основаны на представленном описании. В связи с этим новое техническое решение соответствует и критерию «промышленная применимость», т.е. уровню изобретения.

1. Влагозащищенный контейнер из полимерных композиционных материалов, включающий цилиндрический корпус, стенка которого выполнена из внутренней и наружной тонкостенных стеклопластиковых оболочек, изготовленных способом тканевой намотки, и секций среднего слоя, выполненного из материала низкой плотности, например пенопласта, и торцовые плоские крышки, скрепленные с корпусом, причем корпус между оболочками усилен торцевыми и расположенными между секциями пенопласта промежуточными кольцами, а как минимум два промежуточных кольца усилены шпангоутами таврового сечения, при этом сам контейнер выполнен из основания и съемной части с горизонтальной плоскостью разъема по продольной плоскости симметрии цилиндра и снабжен наружными опорами и внутренними ложементами изделия, закрепленными на полушпангоутах основания, такелажными элементами, закрепленными на полушпангоутах съемной части, рычажно-накидными замками скрепления основания и съемной части, закрепленными преимущественно на соответствующих полушпангоутах и полукольцах корпуса, а также уплотнительными элементами, закрепленными по периметру плоскости разъема на плоских кромках корпуса основания или съемной части и сегментах крышек, причем основание и съемная часть снабжены по периметру плоскости разъема рейками из слоистого стеклопластика, установленными враспор между кольцами и заделанными между оболочками корпуса в процессе их изготовления, а кромки образованы краями реек и оболочек, при этом наружная тонкостенная оболочка снабжена гофрами, расположенными в кольцевых канавках, совместно выполненных на краях реек и секций пенопласта, и вдавленными в них слоями полок шпангоутов или обжимающими слоями, которые совместно с наружной оболочкой, рейками и внутренней оболочкой стянуты корневыми резьбовыми элементами.

2. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что он снабжен промежуточными резьбовыми элементами, которыми в зонах между кольцами стянуты наружная и внутренняя тонкостенные стеклопластиковые оболочки с рейками, причем промежуточные резьбовые элементы установлены равномерно в один ряд вдоль рейки, а корневые - попарно поперек.

3. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что резьбовые элементы снабжены с обеих сторон потайными головками с конической опорно-уплотняющей поверхностью и с элементом под инструмент, например шлицем под отвертку.