Узел неразъемного клеевого соединения корпуса гидрофизического прибора Советский патент 1989 года по МПК F16B11/00 

6rD.mi

S

/;

с

M 0.5h

со

4

8 2 0. J/7

Изобретение относится к техническим средствам, применяемым при изучении и освоении океана, в частности к приборным контейнерам требуемой архитектурной формы из хрупких неметаллических материалов типа неорганического стекла, ситалла или керамики, преимущественно для неразъемного клеевого соединения цилиндрических секций комбинированных оболочек. Цель изобретения - повышение надежности и долговечности тонкостенной сборной конструкции за счет повышения прочности соединения путем равномерного объемного распределения напряжений в торцовых зонах соединяемых оболочек в процессе нагружения корпуса внешним гидростатическим давлением. Узел клеевого соединения содержит металлические кольцевые накладки 1 и 2, установленные на стыке оболочек 3 и 4 корпуса. Торцы соединяемых оболочек и накладки 1 и 2 соединены между собой посредством клеевых швов 5 и 6. Для снижения жесткости внутренней металлической накладки ее наружная цилиндрическая поверхность изготовлена в виде чередующихся, равномерно распределенных по окружности кольца радиальных вертикальных пазов, заполненных клеем и симметрично расположенных с двух торцовых сторон с максимальным углублением на торцах. Расстояние К между пазами определяется из соотношения К = (41 - 44)L, где L - ширина паза. Размеры пазов определяются из следующих соотношений: L = (0,06 ... 0,09)H

N = (0,18 ... 0,22)H

M = (0,2 ... 0,6)H, где N - длина паза по торцу, M - высота паза, H - толщина цилиндрической оболочки. При подобном выполнении тонкостенной сборной оболочечной конструкции повышается ее надежность и долговечность при нагружении высоким внешним гидростатическим давлением. 2 ил.

Фиг.1

за счет повышения прочности соединения тем равномер 1ого объемного |)ас11реде;1ения напряжений в торновых зонах соединяемых оболочек в ироцессе нагружения кориуса внешним гидростатическим давлением. Узел клеевого соединения содержит мета;1личес- кие кольневые накладки 1 и 2, уетанов- ;|енные на стыке оболочек 3 и 4 корнуса. TopiUii соединяемых оболочек и накладки 1 и 2 соединены между собой посредством клеевых IHBOB 5 и 6. Для снижения жеет- кости внутренней металлической накладки ее наружная ннлиндрическая поверхность изгч)- товлена в виде чередуюн1ихся, равномерно рас11реде. 1епн111х но окружности кольна радиальных вертикальных назов, заиолненных

Изобретение оиюсится к техническим средствам, применяемым .ч, : 11( |1С)-исс;1едовательских задач, iUr.-MUKaioiiUix ири изучении и освоенпн океана, и можс т быть исио,тьзовано нрн создашш ;;риборных контейнеров требуемой архитектурной (|) из хруиких неметаллических материалов тина пеорганическо1 О стекла, ситалла и.ли керамики, нре11муи1ественно для нераз ьемпого клеевого соединении цилиндрических секний комбинированных оболочек.

Цель изобретения - повьинение ностн и до:11 овечности тонкоетс нной сбор- Н1)й копструкпии за счет повьпнсния проч- IH JCTH соединения путем равномерного ного распределения напряжений в торцовых зоиах соединяемых оболочек в нрон,ессе иагружения корпуса высоким вненшим гидростатическим давлением вс,1едствие понижения жесткости и увеличения но.чвижности элементов, входящих в узел соедипепия.

Па ф.иг. 1 показана схема нредлагае- .мого узла еоединения; па фиг. 2 - схема расиределения иазов на наружной цп. 1Н1 :дри- чсх кой стенке внутреннего мета, 1лическо|-о кольца.

Узел неразъемного клеевого соединения корпуеа гидрофизического прибора (фиг. 1), содержит внутреннюю 1 и наружную 2 металлические накладки, пзготов, из стали 40Х, термообработанные до 28 32 HRC. , 1лическпе иак;|адки 1 и 2 сопряжет; с боковыми поверхностями оболочек 3 и 4, из1 отовленпыми из неоргаиического стекла у арки МКР-1. 1 орны сопрягаемых оболочек 3 и 4 и накладки н 2 соединен) уежду собой через K;ieeiib e ) 5 и 6. Маруж ая ни.; И дрпческая ; оверх ость в утренпей акла.чки 1. обра1 1е ная к оболочке (стск,).) , в виде равномерно рас ределен1 Ь х о окружпос и ло. вдоль ее образую.их азов 7 и 8

МИр1И ОЙ /.0,4-- о,6 MN, рНСi реде,.1х с тор 1овых )0 с макклеем и симметрично расноложенных с двух торновьгх cTopoii с максимальным углублением на торнах. Расстояние К между па- определяется из соотно ления K; :(41-14)/., где L - ширина паза. Размеры пазов онределякугся из следую1них со- OTHOHiCimii: L (0,06...0,09)/к .(ОЛ8... (),22)/г, ((),2...0.6)ft, где Л -- длина но торцу, :И - высота наза, li --- толщина цилиндрической оболочки. При подобном выполнении топкостепной сборной оболо- чечной конструкции повышается ее надежность и долговечность при нагру- жении высоким внешним гидростатическим давлением. 2 ил.

0 ,

I,.; , );;сот()1 аза . 3,5 4,2 MN,

хО;)д между пазами составляла ,5 24,Г) мм. 1 сое.)И ис1().1ьзова 1 У |О;ч- ,Й кл(П1-ком 1ау1 Д Д --9, «)торый кроме склейк ;1кже но. пюстью занол:1 яет ,15 ВО 15 lyTpCi НеМ М ета., i чеСКОМ K0, l)i.e

. неред ск.1 ейкой обезжир а от ацето К).м, а затем обсзжирп- С 1иртом. О Г Т1малы ые размеры э,1е- . В соеди ение вь брапы в соответствии с -г иирическими форму. ;ами в

зависимое и o l /( цилиндрической оболо Ж; : // -- Bbicoi H металли- ческо 0 К1), ,6/к Ь -- то.-ццпиа на- 1акладк, ,16/i; b-i - то. 1акладки, ,3/2; К - хорд между 1азами, Л ( )L либо

5 Д (2,5-- 3,5)/г; h - 1иири1 а 1аза. L (0,06- -0,09)/г; Л --- максимальное углуб- иаза на тор,е кольца, .V(0,18-- 0,22)/;; ;V1 -- максималь 1ая высота Ч -;а ;VI.-.(0,5--0,6)/L

0 Указап 1ые с)отно пенпя В бран1л в jje- зультате многочисленных экс.чериментов из которых следует, что ншрину аза ,06/г сложно реализовать тех тлогически. о- скол)Ку паз в з о:н яется ф{)езой 40x0,4 6Р.М5, более фрезы должны 1 зготовляться ( а Л л О му заказу. Кроме того, в более 1ЛОХ() рО Икает эпоксид.,: клей Zi-- 9 и в(;зможнь непроклеи, что в отр -1 1ате; f i() ска- з)вается на ко.чьца. При ,09/г с шжается ) кольца из-за выкраьчи- клея, начиная с на -рузки 36 МПа. (). является 1ирина , которая 1з выражения /.-----10,06- - 0,09)/г. 1аза с длинен хорды ., iepa UioHa,, так как чр более 4acT(jM азов пов) ip04 ocrii не абл одается. При в. 1олпе И же наза с хорД. .,, т. е. случай редкого . . НС обссисчиваст 1)ав1К)5

мерного деформирования кольца, а в результате реализуются условия неосесимметрнч- ного напряженного состояния оболочки корпуса в зоне узла соединения, что ощутимо снижает ее прочность. Поэтому оптимальная длина хорды между пазами К (0,,44)L.

Максимальное углубление паза на торцах . V должно составлять (0,18-0,22)/i, поскольку при ,18/1 жесткость кольца уменьшается незначительно, т. е. теряется смысл паза на кольце, а при ,22Л выкрашивается клеевой состав из паза, начиная с 29 МПа и суплественно снижается прочность ко.чьца.

При высоте паза ,5Л не удается ощутимо снизить жесткость кольца и не реализуется см ысл выполнения паза на кольце, при ,6/г - выкрашивается клеевой шов, снижается прочность ко;1ьца, поэтому оптимальным является М (0,5--0,6)/i. Нераз ьсмное клеевое соединение по наружной поверхности защищено бандажом из тиоколовог(} герметика (не показан), пред- назначе11ног( для повышения герметизации корпуса.

Перед сборкой неразъемного клеевого соединения каждую внутреннюю накладку 1 подвер1 ак)т дополнительной обработке. Предварительно делят наружную цилиндрическую поверхность кольца (радиусом 92,5 мм) на равновеликие прямоугольные цилиндрические сегменты. Число таких сегментов 23. После этого с помощью фрезы 40x0,4 6РМ5 на фрезерном станке поочередно с каждой стороны (торца) выполняют пазы размерами согласно указанным эмни- рическим соотношениям: при ,5 мм - ,4 мм; .,4 мм; ;М.4,2 мм.

В случае изготовления корпуса гидрофизического прибора, содержашего только не- разъем 1ые клеевые соединения нредвари- тельно устанав,1ивают внутреннюю накладку 1 и формируют клеевые швы 5 и 6 между стеклоэлементами, внутренними поверхностями соединяемых оболочек 3 и 4 и накладкой ; клеем заиолняют также пазы 7 и 8. На место наружной накладки 2 устанавливают индуктор с изолятором, который подключен к генератору ТВЧ, мопгностью 9,5 кВт (не ноказаиы) и разогревают накладку 1 до температуры полимеризации клеевого состава343-353 К в течение 7,5-8,0 ч. При этом индуктор позволяет дистанционно воздействовать на накладку 1, удерживая и фиксируя ее в своем магнитном иоле в строго заданном ноложении. Затем удаляют индуктор, устанавливают наружную накладку 2, формируют клеевой HJOB 5 - между наружпыми поверхностями оболочек 3 и 4 и нак;|адкой 2. Устанавливают индуктор с изоляторо.м на наружной накладке 2 и разогревают его до температуры и в течение времени, необходимых для полимеризации к.чеевого состава у наружной накладки 2.

0

5

0

При нагружении корпуса клеевой шов 6 (фиг. 1 ) между торцами соединяемых оболочек 3 и 4 подвергается действию сжимающих сил, которые его стремятся вытеснить. Однако накладка 1, 2 и клеевой щов 5 удерживают шов 6 от вытеснения, создавая для торцовых зон оболочек 3 и 4 эффект обоймы с равномернь гм обч емным распределением напряжений вне зависимости от несовершенств соединяемых элементов.

Такое BbHiojiHeiH-ie узла соединения обеспечивает повышение прочности соединения за счет создания условий для равномерного объемного распределения напряжений в торцовых зонах соединяемых тонкостенных оболочек без разруп ения клеевого шва и, как следствие, возможность равномерного деформирования зон оболочек, прилегающих к узлу соединения и удалеин151х от него. Повышен1 е прочности узла неразъемного соединения элементов корпуса позволяет повысить его надежность и долговечность, т. е. увеличить глубину его погружения до 4500 м.

Фо р м у.га и зобр стен ия

0

5

0

5

Узе,1 корпуса

неразъемного клеевого соединения гидрофизического нрибора, изготовленного из хрупкого неметаллического материала, содержащий контактирующие торцами оболочки корпуса, металлическое кольцо, установленное на стыке оболочек, и клеевой шов между сопрягаемыми поверхностями ко,1ьца и оболочек, отличаюищйся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности за счет повышения прочности соединения путем равномерного объемного распределения напряжений в торцовых зонах соединяемых оболочек в процессе нагру- жения корпуса внешним гидростатическим давлением, металлическое кольцо выполнено в виде наружной и внутренней кольцевых накладок, при этом цилиндрическая поверхность внутренней накладки, обращенная к оболочкам, имеет расположенные равномерно по окружности накладки пазы, заполненные клеем и направленные от торцов

45

вдоль

между

шения

ооразуюших накладки, которыми определяются

50

/v(4 - 44)L, где L - ширина паза.

а размеры Н1ений

пазов определяются

L (0,06

Л (0.18

.,2

-0,09)/, 0,22)/,

O.tVt/,

длина I высота

Фиг. 2