Конструктивный элемент плавучего средства Российский патент 2019 года по МПК B63B35/34 E01D15/14 

Изобретение относится к области судостроения, в частности к конструктивным элементам плавучих средств.

Изобретение относится в том числе к корпусам различных строений на воде, например, понтонам.

Известен конструктивный элемент плавучего средства, содержащий компонент в виде полых или наполненных пластиковых модулей. (патент на полезную модель RU 62578)

Недостатками известного решения являются: недостаточная жесткость конструкции, повышенные трудозатраты на изготовление различных вариантов полого компонента, т.к. для пластикового литья различных вариантов требуется дорогостоящее литейное оборудование и изготовление дорогостоящей оснастки (литьевых пресс-форм).

Известно техническое решение, в котором конструктивный элемент плавучего средства включает железобетонный компонент, выполненный в виде оболочки с ребрами жесткости, (см. патент на полезную модель RU 157870)

По сравнению с аналогом (RU 62578), за счет применение железобетонного компонента, в известном устройстве повышается жесткость конструкции.

Недостатками известного решения являются технологические трудности, связанные с производством форм для изготовления железобетонных компонентов различных вариантов плавучего средства.

Известен конструктивный элемент плавучего средства, который выполнен в виде стального компонента, содержащего некоторое количество различных полостей, которые заполнены компонентом в виде бетона, (см. патент на изобретение RU 2388647).

По сравнению с аналогом по патенту RU 157870 изготовление такого конструктивного элемента более технологично, однако технологические трудности, связанные с изготовлением различных конструктивных элементов, имеющих сложную геометрию и структуру остаются.

Недостатком изобретения являются также высокие производственные издержки при единичном изготовлении отличных друг от друга изделий. Повышенная металлоемкость плавучего средства, снижает жесткость конструкции и уменьшает запас ее плавучести.

Известное изобретение по патенту RU 2388647 принимается в настоящем изобретении за прототип.

Задачей настоящего изобретения является достижение технического результата, заключающегося в повышении технологичности изготовления конструктивного элемента плавучего средства, снижении затрат на его производство, повышения жесткости конструкции, повышении запаса плавучести, а также расширении номенклатуры конструктивных элементов за счет усложнения их геометрии и структуры.

Технический результат достигается в следующих вариантах исполнения конструктивного элемента плавучего средства:

- конструктивный элемент плавучего средства содержит соединенные между собой компонент А, изготовленный аддитивным методом и компонент Б, включающий наполнитель и связующее;

- компоненты А и Б соединены между собой посредством связующего компонента Б;

- компоненты А и Б образуют клеевое соединение с клеем в виде связующего компонента Б;

- конструктивный элемент плавучего средства, содержит компонент А, изготовленный аддитивным методом и компонент Б, включающий наполнитель и связующее, в котором по меньшей мере часть наполнителя представляет собой твердый фрагментированный материал, фрагменты которого соприкасаются между собой и образуют совместно с компонентом А и наполнителем компонента Б геометрически неизменяемую систему;

- связующее компонента Б представляет собой текучий твердеющий со временем материал;

- наполнитель компонента Б полностью или частично изготовлен аддитивным методом;

- наполнитель компонента Б содержит сыпучий материал, смесь сыпучих материалов, волокно, текстиль, фрагменты минерала, фрагменты бетона, фрагменты с полостями, металлическую или полимерную фибру.

- компонент А полностью или частично охватывает компонент Б;

- конструктивный элемент плавучего средства в виде понтона, содержащий полый компонент А, изготовленный аддитивным методом и компонент Б в виде отвердевшего в полости компонента А пеноматериала;

- конструктивный элемент плавучего средства содержит канал, соединяющий внешнюю поверхность компонента А с полостью в нем;

- конструктивный элемент плавучего средства содержит закладную деталь;

- конструктивный элемент плавучего средства содержит кнехты или леерное ограждение;

- конструктивный элемент плавучего средства выполнен в виде каркаса для фиксации закладных деталей;

- компонент А выполнен составным;

- компоненты А и Б полностью или частично изготовлены методом объемной 3D-печати, методом селективного лазерного спекания, селективного лазерного плавления;

- конструктивный элемент плавучего средства упрочнен армирующей структурой, ребрами жесткости, перегородками;

- поверхность, контактирующая с компонентом Б выполнена с неровностями;

- компонент А, фрагмент наполнителя компонента Б полностью или частично выполнены в виде проницаемой структуры, ячеистой, пористой структуры;

- компонент А содержит герметичные полости;

- компонент Б представляет собой полимербетон;

- компонент А снаружи имеет покрытие в виде жидкого стеклопластика или углепластика.

Суть изобретения раскрыта в описании и приложенных чертежах:

Фиг. 1 - вариант исполнения конструктивного элемента плавучего средства.

Фиг. 2 - вариант исполнения конструктивного элемента плавучего средства с закладными деталями.

Фиг. 3 - вариант исполнения конструктивного элемента плавучего средства с пеноматериалом.

Фиг. 4 - вариант составного компонента А плавучего средства в виде каркаса.

Фиг. 5 - вариант исполнения формы плавучего средства.

Фиг. 6 - вариант исполнения плавучего средства.

Исполнение конструктивного элемента плавучего средства, содержащего соединенные между собой компоненты А и Б в котором компонент А изготовлен аддитивным методом, позволяет использовать компонент А и в качестве формы для последующего заполнения ее компонентом Б (в виде композитного соединения наполнителя и связующего) и в качестве внешней защитной, а также декоративной оболочки конструктивного элемента. Компонент А в качестве защитной оболочки конструктивного элемента, изготовленный аддитивным методом из химически стойких материалов, обеспечивает защиту конструкции от внешних воздействий.

Под аддитивным методом изготовления компонента А в данном случае понимается технология послойного нанесения материала, например, технология объемной 3D-печати.

Применение аддитивной технологии позволяет существенно сократить количество технологических операций в процессе изготовления компонентов конструктивных элементов.

Аддитивный метод позволяет безотходным методом изготавливать компоненты сложной конфигурации, что значительно расширяет номенклатуру конструктивных элементов по сравнению с другими известными методами.

Конструктивные элементы плавучих средств, как правило, имеют значительные габариты, должны иметь достаточный запас плавучести и другие множественные показатели назначения, такие как, например, остойчивость и непотопляемость.

По этой причине, изготовление конструктивного элемента плавучего средства целиком с помощью аддитивного метода не рационально, а в некоторых случаях - невозможно.

Часть конструктивного элемента в виде компонента Б целесообразно изготавливать в виде композитного соединения наполнителя со связующим. В качестве наполнителя могут быть использованы полые фрагменты, а в качестве текучего твердеющего со временем материала может быть использовано полимерное связующее, например, эпоксидная смола с отвердителем.

Причем размеры полостей в фрагментах определяются таким образом, чтобы сохранить Плавучесть конструктивного элемента за счет снижения его массы. Такие фрагменты могут быть изготовлены аддитивным методом.

Приоритетным вариантом исполнения изобретения, является вариант, в котором компоненты А и Б соединены между собой посредством связующего компонента Б. В таком варианте целесообразно применять связующее компонента Б в виде клея для материала компонента А, например, эпоксидный клей в виде эпоксидной смолы и отвердителя.

В этом случае компонент А, фрагменты наполнителя компонента Б и связующее компонента Б образуют монолитное клеевое соединение.

Для обеспечения максимальной жесткости конструктивного элемента плавучего средства, в качестве наполнителя компонента Б целесообразно использовать твердый и прочный фрагментированный материал, фрагменты которого соприкасаются между собой и образуют совместно с компонентом А и связующим компонента Б геометрически неизменяемую систему.

Геометрически неизменяемая система - это система соединенных между собой тел, в которой изменение формы невозможно без деформации тел, входящих в систему.

Под геометрически неизменяемой системой в данном случае понимается система соединенных между собой: компонента А; фрагментов наполнителя компонента Б; отвердевшего связующего компонента Б.

При плотном размещении прочных фрагментов компонента Б в полости компонента А (для чего необходимо обеспечить соприкосновение фрагментов между собой и их соприкосновение с поверхностью компонента А) изменение формы конструктивного элемента невозможно без деформации фрагментов компонента Б.

Для обеспечения максимальной жесткости конструктивного элемента, в качестве фрагментов компонента Б целесообразно использовать упрочненные ребрами жесткости фрагменты компонента Б.

В таком варианте исполнения конструктивного элемента для обеспечения максимального контакта фрагментов компонента Б с поверхностью компонента А целесообразно выполнить компонент А в виде оболочки полностью или частично охватывающей компонент Б.

Возможен вариант исполнения компонента А, когда он выполнен составным из нескольких частей, охватывающих компонент Б и при этом образует единое целое за счет клеевого связующего компонента Б.

Возможен вариант конструктивного элемента плавучего средства в виде понтона, содержащего полый компонент А, изготовленный аддитивным методом и компонент Б в виде отвердевшего в полости компонента А пеноматериала, например, пенобетона. Благодаря тому, что пенобетон может иметь плотность меньше плотности воды, а также за счет своих прочностных свойств, применение его в понтоне позволяет существенно повысить плавучесть и надежность элемента, и, а также повысить качество изделия в целом.

Исполнение компонента А в виде изготовленной аддитивным методом детали (набора деталей), позволяет изготавливать оболочки (формы) и соответственно конструктивные элементы любой степени геометрической сложности, например, с каркасом, надежно фиксирующим закладные детали, такие как: леерные стойки; кнехты; крепежные элементы и т.д.

Для обеспечения надежного соединения компонентов конструктивного элемента их поверхности могут быть выполнены с неровностями (выемками, пазами, выступами).

Поверхности, контактирующие с компонентом Б, могут быть выполнены с микронеровностями, что обеспечивает лучшую адгезию связующего компонента Б к материалам этих поверхностей.

Исходя из предъявляемых к изделию требований, можно создать поверхность входящих в изделие компонентов любой сложности при помощи аддитивного способа.

На фиг. 1 изображен конструктивный элемент плавучего средства 1, содержащий полый компонент А.

Полость 2 в компоненте А заполнена компонентом Б.

Полый компонент А выполнен составным из двух частей, изготовленных аддитивным методом: верхней части 3 и нижней части 4.

Компонент Б содержит наполнитель 5 в виде полых элементов и связующее 6 в виде отвердевшего эпоксидного клея.

В нижней части 4 компонента А выполнен канал 7. В верхней части 3 компонента А выполнен канал 8.

Каналы 7 и 8 соединяют внешнюю поверхность компонента А с полостью 2.

Элементы наполнителя 5 изготовлены аддитивным методом и содержат герметичные полости 9.

Конструктивный элемент 1, изображенный на фиг. 1 можно изготовить следующим образом:

- На промышленном 3-D принтере из стеклонаполненного полиамида изготавливают верхнюю часть 3 и нижнюю часть 4 компонента А.

Для изготовления частей 3, 4 компонента А используют лазерный 3D-принтер EOS Р760 компании Electro Optical Systems (Германия).

Технология: SLS. Рабочая камера: 700×350×550 мм. Толщина слоя минимальная: 60 мкм. Материал для печати частей компонента А - стеклонаполненный полиамид EOS PA3200GF.

- Нижнюю часть 4 в компонента А, выполненную в виде короба, заполняют наполнителем 5 в виде пустотелых элементов, в данном случае - сфер, изготовленных так же на 3D-принтере. При этом обеспечивают максимальную плотность, при которой сферы соприкасаются между собой и стенками нижней части 4 компонента А.

- Заполненную наполнителем 5 нижнюю часть 4 компонента А соединяют с верхней частью 3 компонента А. При этом обеспечивают многочисленное прикосновение Элементов (полых сфер) наполнителя 5 с внутренней поверхностью верхней части 3 компонента А.

Таким образом компонент А в сборе представляет собой полую форму, состоящую из частей 3 и 4, заполненную наполнителем 5.

- Для надежной жесткой фиксации обеих частей 3, 4 компонента А (формы) относительно друг друга в процессе заполнения формы жидким связующим, используют неразъемное соединение замкового типа 10, образованное телом верхней части 3 и телом нижней части 4 компонента А.

- Полость 2 компонента А снизу через канал 7 заполняют разогретой до 90,0°С. жидкой эпоксидной смолой. Смолу в полость 2 по каналу 7 подают под давлением 2,0 Бара с расходом 6,0 литров в минуту, аналогично тому, как это происходит в известных RTM - процессах.

RTM (Resin Transfer Molding) - современный высокотехнологичный способ изготовления деталей.

Особенностью метода является применение закрытой жесткой оснастки (формы), состоящей как минимум из двух частей, в зазор между которыми укладывается сухой наполнитель.

Оснастка смыкается и в полость под давлением подается связующее в жидком виде.

Связующее протекает сквозь наполнитель, смачивает его, вытесняет воздух и полностью заполняет внутреннее пространство.

В случае изготовления конструктивного элемента 1 в соответствии настоящим изобретением, используют инжекционную машину ИМ-1М производства российской компании РЕДИУС 168, которая имеет следующие характеристики:

Количество компонентов связующего не менее двух

Расход смолы на выходе 0,2-15,0 литров/мин.

Давление на выходе 1,0-10,0 Бар.

Подогрев смолы до 150,0°С.

Процесс приготовления жидкого связующего с помощью инжекционной машины ИМ-1М заключается в том, что в специальном смесителе обеспечивается смешение двух компонентов: эпоксидной смолы и отвердителя в строго заданной пропорции. Образовавшийся в результате смешения текучий, твердеющий со временем материал представляет собой эпоксидный клей (связующее 6), который с помощью инжекционной машины через канал 7 в компоненте А под давлением подается в полость 2 конструктивного элемента 1.

- Заполнение полости 2 жидким связующим 6 прекращают после его выхода через канал 8 в верхней части 3 компонента А.

- После заполнения полости 2 жидким связующим 6, конструктивный элемент 1 выдерживают в течение шести часов до полного остывания и отверждения связующего 6 в полости 2. Связующее 6 в виде эпоксидной смолы является универсальным клеем с высокой адгезией, в том числе с высокой адгезией к пластикам, металлам и минеральным веществам.

- В результате отверждения эпоксидной смолы в полости 2 и склеивания за счет ее адгезионных свойств всех составляющих конструктивного элемента 1 в единое целое, получается неразъемная конструкция, в которой части наполнителя 5 в виде пустотелых элементов соприкасаются между собой и образуют совместно с составным компонентом А и связующим 6 (в виде отвердевшей эпоксидной смолы, заполнившей все свободное внутреннее пространство полости 2) геометрически неизменяемую систему. Жесткость такой конструкции определяется жесткостью элементов наполнителя 5.

На фиг. 2 показан вариант конструктивного элемента плавучего средства 1.

Отличие от варианта, изображенного на фиг. 1 заключается в том, что конструктивный элемент 1 содержит закладные детали 11 в виде резьбовых втулок, которые закреплены в верхней части 3 компонента А.

Для надежного соединения компонента А с компонентом Б, поверхность 12 компонента А выполнена с неровностями, в виде трапециевидных пазов.

В процессе заполнения формы связующим 6, заполняются в том числе и трапециевидные пазы, что после отверждения связующего 6, обеспечивает надежное неразъемное соединение компонентов А и Б. Конструктивный элемент 1 содержит кнехты 13 и леерные стойки 14, которые закреплены в верхней части 3 компонента А за счет резьбового соединения с закладными деталями 11.

На фиг. 3 показан вариант конструктивного элемента плавучего средства 1 в виде понтона, полость 2 которого заполнена наполнителем 5 в виде сфер с полостями 9, пространство между которыми заполнено легким и прочным пеноматериалом в виде отвердевшего пенобетона 15.

Конструктивный элемент плавучего средства 1 содержит закладные детали 11 в виде резьбовых втулок, а также кнехты 13 и леерные ограждения 14. В нижней части полости 2 размещен тяжелый наполнитель 16 (в виде гранитного щебня крупной фракции) для обеспечения остойчивости понтона.

Для придания конструктивному элементу большей жесткости и прочности в полостях 9 наполнителя 5 выполнены ребра жесткости 17.

При этом для изготовления пенобетона используются ингредиенты следующей массовой пропорции: портландцемент 35%, кварцевый песок 15%, мел 10%, пеноконцентрат «Унипор» 0,5% и вода.

Наиболее подходящим технологическим процессом изготовления пенобетона является процесс, при котором используются бетоносмеситель и пеногенератор, но возможны и другие варианты изготовления пенобетона. После подготовки пенобетона, им заполняют полость 2 в компоненте А через отверстие 8 в верхней части 3 компонента А.

На фиг. 4 изображен компонент А понтона в разборе в виде верхней части 3 и нижней части 4, изготовленных методом объемной 3D-печати.

Компонент А в сборе является каркасом для надежной фиксации закладных деталей в процессе изготовления понтона, для чего в верхней части 3 компонента А выполнены отверстия 18, предназначенные для закрепления в них закладных деталей.

В нижней части 4 компонента А выполнены каналы 7, предназначенные для подачи через них в полость компонента А жидкого связующего.

Канал 8 в верхней части 3 компонента А предназначен для контроля заполнения формы (полого компонента А) жидким связующим в процессе изготовления понтона.

В нижней части 4 компонент А предусмотрено ребро 19, увеличивающее жесткость конструкции.

На фиг. 5 изображена, предназначенная для заполнения жидким связующим, форма понтона в виде компонента А, собранного из верхней части 3 и нижней части 4. В полости 2 компонента А размещен наполнитель 5, представляющий собой сферы разного размера, наиболее крупные из которых усилены ребрами 17.

В верхней части 3 компонента А закреплены кнехты 13 и леерные стойки 14, закрепленные на поверхности части 3 посредством резьбового соединения с закладными деталями 11.

Части 3, 4 компонента А жестко фиксируются друг относительно друга замковыми соединениями 10.

На фиг. 6 изображен готовый конструктивный элемент 1 в виде понтона, соответствующий компоненту А, изображенному на фиг. 4 и форме, изображенной на фиг. 5.

Пространство полости 2 понтона свободное от наполнителя заполнено отвердевшим связующим в виде эпоксидной смолы.

Отвердевшее связующее совместно с наполнителем 5 в виде сфер разного размера образуют компонент Б.

При этом, компонент А, изготовленный из двух частей 3, 4 аддитивным методом, охватывает компонент Б.

Отвердевшая в полости 2 эпоксидная смола, обладающая хорошими адгезионными свойствами, склеивает между собой компонент А и компонент Б.

При этом в единое целое склеиваются следующие составляющие конструктивного элемента 1:

- наполнитель 5 в виде сфер разного размера;

- тело отвердевшего связующего в виде эпоксидной смолы, заполнившей пространство между наполнителем;

- составной компонент А, собранный из частей 3 и 4;

- закладные детали 11 в виде резьбовых втулок.

Все вышеперечисленные составляющие конструктивного элемента 1 образуют геометрически неизменяемую систему, то есть систему соединенных между собой тел, не допускающая относительного перемещения ее частей без их деформации.

Определение геометрически неизменяемой системы в данном случае используется согласно «Сборника рекомендуемых терминов. Выпуск 82.Строительная механика. Академия наук СССР. Комитет научно-технической терминологии. 1970 г.».

Для заполнения полости 2 связующим можно использовать специальную инжекционную машину, управление которой (изменение давления, температуры и расхода связующего) осуществляется числовым программным способом.

При этом заполнение полости 2 жидким связующим можно осуществить сверху через канал 8 в верхней части 3 компонента А.

Заполнение полости 2 можно также производить через каналы 7 в нижней части 4 компонента А за счет создания в полости 2 вакуума.

Для дополнительного упрочнения всей конструкции, компонент Б может содержать армирующую структуру в виде металлических прутьев или металлической сетки, стекловолокна или стеклоткани, углеродных волокон или углеродной ткани, иных материалов.

В компоненте А, изготовленном аддитивным методом, могут быть предусмотрены места для фиксации армирующей структуры.

Аддитивный метод позволяет, без применения дополнительных технологических операций изготавливать в компоненте А герметичные полости, необходимые для обеспечения непотопляемости элемента плавучего средства, т.е. способности судна оставаться на плаву при повреждении его корпуса и затоплении одного или части отсеков, или полостей.

Применение в компоненте Б сыпучего материала в виде полимерной или металлической фибры позволяет на порядок повысить ударопрочность конструкции, повысить устойчивость к образованию трещин, а соответственно увеличить общий срок службы конструкции.

Нанесение на внешнюю поверхность компонента А слоя жидкого стеклопластика, углепластика или органопластика придает плавучему средству дополнительную прочность, плавучесть и обтекаемость корпуса плавучего средства при перемещении в водной среде.

К аддитивным методам, применительно к настоящему изобретению, относятся все технологии 3-D печати, а также SLS - селективное лазерное спекание, ЕВМ - электронно-лучевая плавка, DMLS - прямое лазерное спекание металла, SHS - выборочное тепловое спекание, SLA - лазерная стереолитография, FDM и другие.

Разнообразие технологий аддитивного метода позволяет использовать их при изготовлении широкого спектра компонентов А с геометрией любой сложности из различных материалов.

Применительно к настоящему изобретению, аддитивный метод (для компонента А) в сочетании с разнообразием исполнений компонента Б, обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в значительном расширении номенклатуры конструктивных элементов за счет кратного усложнения их геометрии и структуры,

Применение современных цифровых технологий, в том числе 3D-принтеров, решает множество технологических проблем, в том числе позволяет сократить время на разработку конструктивных элементов, их последующее изготовление, точно рассчитать необходимое количество материалов, что снижает затраты на их производство и в свою очередь обеспечивает достижение технического результата изобретения.

Возможны следующие варианты исполнения конструктивного элемента станка:

- В конструктивном элементе используется связующее в виде смеси различных связующих, обладающих различными физическими свойствами, например, различной упругостью.

- Связующее компонента Б содержит фенолформальдегидные и карбамидоформальдегидные полимеры; эпоксидные матрицы, модифицированные фурановыми смолами; метакрилатные и поливинилацетатные полимеры; фурфуролацетоновые матрицы; полиэфирную и полимочевинную смолы.

- В конструктивном элементе (для изготовления конструктивного элемента) используется сыпучий материал в виде разнородной смеси сыпучих материалов.

- В конструктивном элементе (для изготовления конструктивного элемента) используются вспененные материалы, например, вспененный или экструдированный пенополистирол, пеностекло, газобетон, другие вспененные и газированные материалы, различные переработанные отходы, например, шины от автомобильных колес.

- В составе смеси сыпучего материала применяют связующее в виде цемента.

- В качестве сыпучего материала компонента Б применяют: гальку; окатыши; булыжник; пиленный минеральный камень; искусственный камень, базальт, мраморную крошку, гранитную крошку, фрагменты бетона, андезит, кварцевый песок, муку и другие горные породы, и минералы в состоянии песка и щебня,

- В качестве сыпучего материала компонента Б применяют дробь, в том числе: металлическую дробь, стеклянную дробь, керамическую дробь, пластиковую дробь.

- Для увеличения жесткости конструкции, компонент А изготавливают с внутренними и/или внешними ребрами жесткости.

- В конструктивном элементе плавучего средства выполнены внутренние полости для электрической проводки, хранения питьевой воды, топлива. Такие полости могут быть выполнены аддитивным методом в компоненте А и/или сформированы в компоненте Б.

- В качестве материала компонента А используют металлы, пластики, керамику, композиты. Исходное состояние таких материалов - порошок, проволока, нити, прутки, гранулы.

- Поверхности компонентов конструктивного элемента выполнены с неровностями (выемками, пазами, выступами), а также с микронеровностями, что обеспечивает лучшую адгезию связующего компонента Б к материалам этих поверхностей.

- Конструктивный элемент содержит (при его изготовлении применяются):

- синтетическое олигомеры и полимеры;

- фенол-формальдегидные, эпоксидные, полиэфирные смолы;

- полиамиды, полиимиды, полиуретаны;

- кремний органические полимеры, каучуки, резины, пенопласты, стекловолокно, углеволокно;

- упругие фрагменты (в том числе пружины), мягкие фрагменты, аморфные фрагменты, поликристаллические фрагменты;

- связующие, которые образуют клеевую пленку в результате затвердевания при охлаждении (термопластичные клеи), отверждения (термореактивные клеи) или вулканизации (резиновые клеи).

- Конструктивный элемент содержит три и более части компонента А, изготовленные аддитивным методом.

- Конструктивный элемент содержит части компонента А, изготовленные другими, отличными от аддитивных, методами.

- Компонент А конструктивного элемента изготовлен из металла, полиамида, стеклонаполненного полиамида, угленаполненного полиамида, фотополимера, гипсополимера.

- Для 3-D печати компонента А, закладных деталей и фрагментов компонента Б используют материалы: ABS (ударопрочный термопластик); PETG, PET-G (полиэтилентерефталат-гликоль); Polycarbonate: ЕРС (ударопрочный, термостойкий материал); ЕРА (нейлон); EPA-CF (нейлон с добавлением карбоновых волокон); Flex (специальный гибкий материал).

- Компонент А выполнен в виде проницаемой структуры, ячеистой, пористой структуры. При этом внутреннее пространство проницаемой структуры компонента А, (включая сквозные отверстия, поры, полости, микрополости) полностью или частично заполнено связующим компонента Б.

- В конструктивном элементе может быть предусмотрена возможность якорения.

С помощью аддитивного метода, по меньшей мере, часть компонента А может быть выполнена в виде пористой структуры, что позволяет снизить общий вес конструктивного элемента. С целью снижения массы конструктивного элемента, возможно также применение искусственно созданных, полых фрагментов компонента Б.

Такие фрагменты могут быть изготовлены аддитивным методом. Фрагменты могут быть изготовлены герметичными с внутренними и/или внешними ребрами жесткости.

Для изготовления конструктивного элемента по настоящему изобретению возможно применение составного формообразующего устройства (например, в виде универсальной опоки, состоящей из двух частей) в котором производят предварительную сборку и дальнейшее изготовление конструктивного элемента. Элементы (части) формообразующего устройства могут быть изготовлены аддитивным методом.

В процессе изготовления конструктивного элемента, в формообразующем устройстве размещают компонент А (части компонента А), после чего в зависимости от вариантов исполнения конструктивного устройства возможны следующие технологические варианты:

- В формообразующем устройстве размещают наполнитель компонента Б, затем свободное внутреннее пространство формообразующего устройства заполняют связующим компонента Б.

После отвердевания связующего, части формообразующего устройства размыкают и отделяют от них конструктивный элемент.

- Свободное внутреннее пространство формообразующего устройства заполняют пенобетоном (компонентом Б).

После отвердевания пенобетона, части формообразующего устройства размыкают и отделяют от них конструктивный элемент.

- Свободное внутреннее пространство формообразующего устройства заполняют полимербетоном (компонентом Б). После отвердевания полимербетона части формообразующего устройства размыкают и отделяют от них конструктивный элемент.

Изобретение может быть применено для:

- Наплавных мостов, понтонных мостов;

- Плавучих сооружений, плавучих островов;

- плавучих причалов;

- судов, паромов, яхт, катеров, лодок;

- буев; бакенов, погружных зондов;

- других плавучих средств.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к вариантам конструктивных элементов плавучих средств. В первом варианте конструктивный элемент плавучего средства представляет собой неразъемное соединение компонента А и компонента Б, в котором компонент А выполнен из материала, нанесенного послойно аддитивным методом. Поверхность компонента А, контактирующая с компонентом Б, выполнена с неровностями, компонент Б содержит наполнитель и связующее. Компоненты А и Б соединены между собой посредством связующего компонента Б. Во втором варианте конструктивный элемент плавучего средства представляет собой неразъемное соединение компонента А и компонента Б, в котором компонент А выполнен составным в виде оболочки, охватывающей компонент Б. Компонент Б содержит наполнитель и связующее, компоненты А и Б соединены между собой посредством связующего компонента Б. Наполнитель компонента Б содержит твердые фрагменты, по меньшей мере часть которых выполнена полыми, фрагменты компонента Б соприкасаются между собой и образуют совместно с компонентом А и наполнителем компонента Б геометрически неизменяемую систему. Компонент А и полые фрагменты компонента Б выполнены из материала, нанесенного послойно аддитивным методом, при этом поверхности компонента А и поверхности полых фрагментов компонента Б, контактирующие со связующим компонента Б, выполнены с неровностями. В третьем варианте конструктивный элемент плавучего средства в виде понтона содержит полый компонент А, изготовленный из материала, нанесенного послойно аддитивным методом, и компонент Б в виде отвердевшего в полости компонента А пеноматериала, включающего фрагментированный пористый наполнитель и связующее, в котором поверхности, контактирующие с компонентом Б, выполнены с неровностями. Компоненты А и Б соединены между собой посредством связующего компонента Б, при этом компонент А выполнен по меньшей мере с одним ребром жесткости. Достигается повышение технологичности изготовления конструктивного элемента плавучего средства, повышение жесткости конструкции, а также запаса плавучести. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Конструктивный элемент плавучего средства, представляющий собой неразъемное соединение компонента А и компонента Б, в котором компонент А выполнен из материала, нанесенного послойно аддитивным методом, поверхность компонента А, контактирующая с компонентом Б, выполнена с неровностями, компонент Б содержит наполнитель и связующее, при этом компоненты А и Б соединены между собой посредством связующего компонента Б.

2. Конструктивный элемент плавучего средства по п.1, в котором компоненты А и Б образуют клеевое соединение с клеем в виде связующего компонента Б.

3. Конструктивный элемент плавучего средства по п.1 в котором компонент А полностью или частично охватывает компонент Б.

4. Конструктивный элемент плавучего средства, представляющий собой неразъемное соединение компонента А и компонента Б, в котором компонент А выполнен составным в виде оболочки, охватывающей компонент Б, компонент Б содержит наполнитель и связующее, компоненты А и Б соединены между собой посредством связующего компонента Б, наполнитель компонента Б содержит твердые фрагменты, по меньшей мере часть которых выполнена полыми, фрагменты компонента Б соприкасаются между собой и образуют совместно с компонентом А и наполнителем компонента Б геометрически неизменяемую систему, компонент А и полые фрагменты компонента Б выполнены из материала, нанесенного послойно аддитивным методом, при этом поверхности компонента А и поверхности полых фрагментов компонента Б, контактирующие со связующим компонента Б, выполнены с неровностями.

5. Конструктивный элемент плавучего средства по пп.1 и 4, в котором связующее компонента Б представляет собой текучий твердеющий со временем материал.

6. Конструктивный элемент плавучего средства по пп.1 и 4, в котором наполнитель компонента Б полностью изготовлен аддитивным методом.

7. Конструктивный элемент плавучего средства по пп.1 и 4, в котором наполнитель компонента Б содержит сыпучий материал, смесь сыпучих материалов, волокно, текстиль, фрагменты минерала, фибру.

8. Конструктивный элемент плавучего средства по пп.1 и 4, компонент Б которого представляет собой полимербетон.

9. Конструктивный элемент плавучего средства в виде понтона, содержащий полый компонент А, изготовленный из материала, нанесенного послойно аддитивным методом, и компонент Б в виде отвердевшего в полости компонента А пеноматериала, включающего фрагментированный пористый наполнитель и связующее, в котором поверхности, контактирующие с компонентом Б, выполнены с неровностями, компоненты А и Б соединены между собой посредством связующего компонента Б, при этом компонент А выполнен по меньшей мере с одним ребром жесткости.

10. Конструктивный элемент плавучего средства по пп.4 и 9, содержащий канал, соединяющий внешнюю поверхность компонента А с полостью в нем.

11. Конструктивный элемент плавучего средства по любому из пп.1, 4, 9, содержащий закладную деталь.

12. Конструктивный элемент плавучего средства по любому из пп.1, 4, 9, содержащий кнехты и леерное ограждение.

13. Конструктивный элемент плавучего средства по любому из пп.1, 4, 9, в котором компонент А, выполнен в виде каркаса для фиксации закладных деталей.

14. Конструктивный элемент плавучего средства по пп.1 и 9, в котором компонент А выполнен составным.

15. Конструктивный элемент плавучего средства по любому из пп.1, 4, 9, компоненты А и Б которого полностью или частично изготовлены методом объемной 3D-печати, методом селективного лазерного спекания, селективного лазерного плавления.

16. Конструктивный элемент плавучего средства по любому из пп.1, 4, 9, упрочненный армирующей структурой, ребрами жесткости, перегородками.

17. Конструктивный элемент плавучего средства по любому из пп.1, 4, 9, в котором поверхности, контактирующие со связующего компонента Б, выполнены с микронеровностями и неровностями в виде выемок, пазов, выступов.

18. Конструктивный элемент плавучего средства по любому из пп.1, 4, 9, компонент А которого полностью или частично выполнен в виде ячеистой, пористой структуры.

19. Конструктивный элемент плавучего средства по любому из пп.1, 4, 9, компонент А которого содержит герметичные полости.

20. Конструктивный элемент плавучего средства по любому из пп.1, 4, 9, компонент А которого снаружи имеет покрытие.

21. Конструктивный элемент плавучего средства по п.20, в котором покрытие представляет собой стеклопластик или углепластик.