Корпус судна (устройство и способ изготовления)

Область техники

Заявленное изобретение относится к судостроению.

Предшествующий уровень техники

В данной патентной заявке описаны дополнительные примеры реализации способа постройки композитного судна без матрицы, раскрытого в заявке PCT/RU2021/000262. В формуле заявки PCT/RU2021/000262 описаны примеры с относительно большой степенью обобщения. В частности, в ней показан, в том числе, пример с загибанием на набор края отрезка стеклоткани, в котором вырезано несколько пазов. Точнее, такой пример показан на чертеже только для примера, а в описании указано о пазах и выступах как таковых, но не об их количестве. С учетом формулы предполагалось, что количество пазов и выступов может быть любым. Тем не менее, чтобы снизить возможное недопонимание относительно различных вариантов реализации описанного способа, автором принято решение дополнить примеры более детально. В данной заявке с большой степенью детализации показан пример с загибанием краев отрезка на весь участок набора (на участок шпангоута, стрингера и т.п.). Данный вариант заявленного в заявке PCT/RU2021/000262 способа, возможно, более прост в реализации, чем показанное ранее. В тоже время, формула заявки PCT/RU2021/000262 охватывает также и данный пример, хотя он и не был явно показан ранее на чертежах.

Раскрытие изобретения

После изготовления силового набора (сварки на стапеле, склейки и т.п.) начинают изготовление обшивки. При этом первичный слой обшивки формируется из множества отдельных элементов первичной обшивки - отрезков стеклоткани (углеткани и т.п.), элементов, созданных при помощи аддитивных технологий (например, 3D печати углеволокна), или иначе. Каждый из элементов соединяет как минимум два соседних шпангоута и несколько стрингеров (при вертикальной оклейке), или два соседних стрингера и несколько шпангоутов (при горизонтальной оклейке). При этом элемент первичной обшивки может закрывать стрингеры и шпангоуты не по всей их длине (закрывает часть). При этом элементы первичной обшивки изготавливаются с пазами и выступами по краям. Выступы загибают на элементы набора и приклеиваются к ним. Таким образом, элементы закрывают сразу несколько соседних «окон», вертикально или (и) горизонтально. «Окно» - это пространство, образованное пересечением соседних элементов набора. Т.е. в этом случае края элемента первичной обшивки могут огибать не соседние шпангоуты, а расположенные через несколько шпаций. Или края элемента могут огибать два соседних шпангоута, но закрывают при этом несколько стрингеров на всю их длину или частично. Выступы соседних элементов огибают набор под пазами другого элемента. Стеклоткань, углеткань и т.п. может быть в виде препрега или подготовлена как то иначе.

Способ приклеивания и отверждения обшивки может быть разным. Например, после того, как все края элементов первичной обшивки отрезков стеклоткани загнуты и приклеены к набору, остальные не пропитанные и не отвержденные смолой участки отрезков (центральную часть) можно пропитать смолой при помощи способа вакуумной инфузии. Напечатанные на 3D принтере элементы первичной обшивки можно приклеивать простым прижатием краев к набору. После приклеивания элементов первичной обшивки между элементами или элементами и набором могут оставаться щели. Щели проклеиваются изнутри и/или снаружи другими слоями стеклоткани. При этом может применяться отверждение слоя стеклоткани (углеткани) на уже полученной обшивке, например, при помощи вакуумной инфузии. Или на обшивку можно наклеивать уже отвержденный лист стеклоткани (стеклопластик) или углеродной ткани (углепластик) и т.п. Кроме того, верхний слой (слои) обшивки можно отверждать совместно со стеклотканью (углетканью и т.п.), формирующей слой первичной обшивки.

Таким образом, в отличие от способа изготовления корпуса в матрице, при заявленном способе соединение набора с обшивкой существенно прочнее, поскольку загнутые стороны первичной обшивки, приклеенные как минимум к боковым сторонам элементов набора (шпангоутов, стрингеров, килевому набору и т.п.) гарантируют лучшую прочность на отрыв.

После наклейки всех слоев корпус продолжают изготавливать почти также, как при сварке на стапеле - на корпус наносится шпаклевка и краска. Краткое описание чертежей

Fig.l Изображен силовой набор борта судна с приклеенным к наружным и боковым поверхностям шпангоутов и стрингеров отрезком стеклоткани (углеткани), который является элементом первичной обшивки. При этом отрезок выполнен с пазами и выступами по краям, и каждый выступ огибает участок элемента набора, ограниченный пересечением других элементов, по всей его длине.

Fig.2 Изображены отрезки стеклоткани (углеткани) для приклеивания к наружным и боковым поверхностям шпангоутов и стрингеров. Выступы на концах одного отрезка приклеивают с загибом на шпангоуты и стрингеры. Выступы на концах другого отрезка приклеивают с загибом на стрингеры. Выступы первого отрезка чередуются с пазами таким образом, чтобы рядом можно было загнуть выступы на концах другого отрезка. Таким образом, между выступами одного отрезка размещаются выступы на концах другого. На рисунке выступы показаны без загиба. Линии на отрезках означают места сгиба.

Fig.3 Изображена часть силового набора борта судна с двумя приклеенными к наружным и боковым поверхностям шпангоутов и стрингеров элементами первичной обшивки (отрезками стеклоткани (углеткани) или напечатанными элементами, или изготовленными иначе).

Fig.4 Изображена изометрическая проекция двух соседних элементов первичной обшивки с загнутыми выступами по краям. Данный рисунок показывает элементы, изображенные на Фиг.З, отдельно от набора.

Осуществление изобретения

На Фиг.1 показан участок силового набора корпуса судна, состоящий из соединений шпангоутов (1) и стрингеров (2). Также показан соединенный с набором элемент первичной обшивки (3) (например, отрезок стеклоткани, углеткани или иного применимого материала). Элементы первичной обшивки (3) содержат центральную часть, которая закрывает несколько «окон» (на данном рисунке горизонтально), и загнутые стороны (4) для соединения с боковыми поверхностями шпангоутов (1) и/или загнутые стороны (5) для соединения с боковыми поверхностями стрингеров (2). На Фиг.2 показаны отрезки стеклоткани (углеткани и т.п.), которые после загибания краев (пазов на краях) на элементы набора и отверждения становятся первичной обшивкой. Как видно по рисунку, элементы первичной обшивки должны иметь пазы (промежутки, пустоты) между выступами, поскольку заклеить соседние «окна» таким же элементом (с загнутой боковой поверхностью) и тем же способом (по наружной и внутренней стороне шпангоутов и стрингеров) нельзя. Пазы позволяют разместить рядом загнутые выступы соседнего элемента. Выступ первичной обшивки может быть не во всю длину участка шпангоута, стрингера или иного элемента набора, как это показано на чертеже. Он может занимать только часть длины участка элемента набора, ограниченной пересечением других элементов. Фиг.З иллюстрирует как выступы (5) одного элемента первичной обшивки огибают элементы набора между пазами другого элемента. На Фиг.4 эти два элемента изображены в изометрической проекции отдельно от набора для лучшего понимания Фиг.З. Легко представить, что вместо элементов первичной обшивки, изготовленных из отрезков стеклоткани, Фиг. 1, 3 и 4 иллюстрируют элементы, изготовленные, например, при помощи 3D печати.

Таким способом формируется первичный слой обшивки - множество элементов первичной обшивки приклеивают к набору по их загнутым краям (выступам) горизонтально и/или вертикально.

Существует несколько способов оклейки, в том числе приклеивание заранее отвержденных элементов, препрегов (заранее пропитанная смолой стеклоткань, углеткань и т.п.) и другие. Одним из способов оклейки может быть хорошо известный способ вакуумной инфузии. В этом случае отверждение производят после того, как выступы всех необходимых отрезков стеклоткани (углеткани и т.п) приклеены к набору. Отличие от классического способа в том, что пленка накрывает стеклоткань не только сверху, как это делается при матричном формовании, а с двух сторон. При этом следующие слои стеклоткани можно выложить уже на отвержденный слой первичной обшивки или на не отвержденный и пропитывать совместно. После наклейки всех слоев корпус шпаклюется и красится.

Промышленная применимость

Перспективы заявленного способа и промышленная применимость понятны из описания.