автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.04, диссертация на тему:Технология изготовления керамических сферических оболочек и элементов плавучести на их основе для глубоководной техники

УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖЛВНИП ЛЇОРСЬКИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

На правах рукопису УДК 624.012:660.1

ГЕН К О Сергій Петрович

ТЕХНОЛОГІЯ ВИГОТОВЛЕННЯ КЕРАМІЧНИХ СФЕРИЧНИХ ОБОЛОНОК ТА ЕЛЕМЕНТІВ ПЛАВУЧОСТІ НА ЇХ ОСНОВІ ДЛЯ ГЛИБОКОВОДНОЇ ТЕХНІКИ

Спеціальність 05.08.04 «Технологія суднобудуванні! судноремонту та організація суднобудівного виробництва»

Автореферат дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук

Миколаїв 1994

Робота представлена у вигляді рукопису.

■Виконана в Українсько^ державному морської^/ технічному університеті

Офіційні опоненти ■

Науковий керівник - кандидат технічних наук,

доцент . • .

Бурдун Євген Тимофійович

- академік Академії інженерних наук, професор Мільто.Олексій Олексійович

- кандидат технічних наук Д’ячков Іван Іванович

- Центральний науково-дослідний ний інститут композиційних матеріалів "Прометей”

. и. Санкт-Петербург

Захист відбудеться 24 жовтняІ994 р. на засіданні“спеціалізованої ради Д053.04.0І яри Українському державному морсь-коцу технічному університеті. .

327025, м. Миколаїв,Пр. Героїв Сталінграда, 9. •

Ведуче підприємство

Автореферат розіслано

ВЧЕНИЙ СЕКРЕТАР СПЕЦІАЛІЗОВАНОЇ РАДИ доктор технічних наук, професор

КВАСНИЦЬКИЙ В.Ф.

Актуальність проблеми.

Проблема зниження ваги, збільшення плавучості підводної техніки стогть досить гостро. Одним з факторів, визначаючих ці характеристики е ефективність поплавців, тобто їх питома вага. В наш час в якості поплавців використовується сферопластик (синтактик або синтактова піна). Цей матеріал має високу гідростатичну несучу спромояйі сть і використовується на глибинах до 6000 м, добре оброблюється, але має дуже високу ціну (2,С--10, ' $ за н’ютон плавучості). До цього часу глибини океа-

ну цікавили здебільшого науковців та дослідників, тому невеликий попит задовольнявся сферопластиком. Експерти вважають, що найближчим часом ситуація зміниться.

Провідне країни вже почали працювати над створенням промислових засобів ввдобування корисних копалин (зокрема залі-зомарганцевих конкреція). Поки цо не вдасться зробити Ух добування економічно вигідним через велпїсу вартість устаткуван>-’ня. До остатнього часу займались цим і на Україні, у Днїпропат ровському НДПІ "Океанмаш".

Зниження вартості поплавців є однією з складових частіш зниження вартості підводного устаткування. Крім цього на У краї ні немає промислового виробництва пошіязців для глибин до 6000 метрів.

Основою поплавця с сферичні оболонки, як конструкції", цо найкращим чином працюють в умовах гідростатичного тиску. їх розміщують в сполучному середовищі з легковагових матеріалів. Відомі до цього часу технології* виробництва оболонок не дозволяли одержувати їх достатньої міцності для використання на глибинах до 6000 м і більше. Головна проблема л»7иг -да в с пості реалізувати суцї.льномонолітну оболонку, а наявність нелогічних утовцень ду.те знижувала їх несучу спроможність.

Таким чином актуальність данної проблеми обумовлена наступними чинниками:

- необхідністю створення технологічної’ бази виготовлення об'ємів плавучості на Ураїні; ■

- зниження собівартості існуючих об’ємів плавучості за рахунок їх додаткового наповнення оболонками, і можливості регулювати "їх уявну вагу в залежності від глибин експлатацїї

- створення нових об'ємів плавучості, конкурентоспроможних з існуючими. '

Дисертація е складовою частиною господарчо-договірних тем, що виконувались в Миколаївському кораблебудівному інституті за замовленнями НДПІ "Океанмаш" (м.Дніпропетровськ) та ЦНДІКМ (м.Санкт-Петербург) с 1986 до 1991 року.

Метою дисертації с:

- створення науково і дослідно обгрунтованої' технології виготовлення сферичних оболонок високої несучої спроможності за рахунок використання матеріалу з високою питомою міцністю і реалізації суцільномонолітної їх конструкції .

- створення на їх базі поплавців, використовуючи різноманітні легковагові матеріали в якості сполучного середовища.

Для досягнення мети були сформульовані і розв'язані наступні головні задачі :

1. Вибір і обгрунтування матеріалу, гдридатного для використання в умовах великих тисків в морській воді .

2. Розробка технології" виготовлення, теоретичне і дослідне об грунтування режимів формування оболонок.

3. Експериментальне обгрунтування можливості використання оболонок в умовах великих глибин, а також при трива-

т.лх ї повторно-статичних зануреннях.

■ 4. Дослідження вплиЕу технологічних недосконалостей на

несучу спроможність оболонок.

' • » * * +* ш

5. Розробка структурно-технологічної концепції формування поплавців в залежності від фгзико-механічнг.с властивостей оболонок і сполучного середошща. ‘

6. Дослідл'чягя взаємодії оболонок в сполучному середовищі при випадкових їх руйнуваннях, встановлення експериментально обгрунтованих коефіцієнтів запасу міцності в природних умовах, що виключають лавиноподібне руйнування.

Наукова новизна.

1. Ьперше розроблена технологія виробництва-замкнених суцгльномонолітних оболонок із кераміки, науково обгрунтовані параметри режимів формування, які не виникали при тради-

' ційних технологіях керамічної промисловості .

2. Експериментально.досліджено несучу спроможність ціль-номонолітгах оболонок із високомодульних кригких керамічних матеріалів, виявлено вплив відхилень від сферичності.

3. Одержані дані по несучій спроможності оболонок в обмеженому середовищі сферопластика при близьких до нуля відстанях . від їх поверхні до поверхні середовища.

4. Встановлені технологічно-конструктивні можливості без-

посередньої заливки керамічних оболонок сферопластином по співвідношенню об’ємних жорсгокостей компонентів, запропоновано нове технологічне рішення, що дас можливість одержувати поплавці , в,яких передбачена окрема робота оболонок та сфе-ропластика на гідростатичний тиск. .

5. Розроблена методика вивчення закономірностей лавиноподібного руйнування оболонок в масиві при лабораторних та природних умовах, на базі якої встановлені безпечні коефі -ціенти заласу міцності для оболонок в сфероплістику та у в'язкому середовщі.

6. Запропонована научно-обгрунтована концепція формування .поплавців з керамічними оболонками у в’язкому легковаговому сполучнику1 не схильних до лавиноподібного руйнування-

Практична цінність роботи полягає в:

- одержанні оболонок із кераміки, слпаможних витримувати

тиск до 120 МПаі створювати.питому плавучість що не менше

. Ч • • •

ніж’: 5000 Н/м , .( .це. перевершус існуючі матеріали;);

- можливості додаткового облегчення з допомогою оболонок існуючих поплавкових матеріалів;

- можливості використання некоштовної недефіцитної сировини - фарфору; .

- можливості використовувати в якості сполучника легковагові, в’язкі матеріали, що в підсумку, по ефективності підйомно1! сили дас можливість одержувати поплавці, що не поступаться, а в деяких випадках перевершують властивості сферопластика;

- можливості виготовлення'оболонок потребуемої товщини, що дозволяє регулювати питому плавучість поплавців в залежності від їх глибши експлуатації;

- можливості створити на Україні власну базу для виготовлення об’ємів плавучості. '

Керамічні сферичні оболонки застосовані в якості плавучості підводних апаратів "Скарус", "Дельта", використані в проекті глибоководної установки для ввдобування залїзомар-ганцевих конкреція Дніпропетровського НДПІ "ОкеанмашГ

Розроблені стандарт/ підприємства СГІІ 2.06.67.57-05.09.91 "Оболонка керамічна сферична, Склад і властивості" та СТЛ

2.Си.,->7.57-05.06.91 "Оболонка керамічна-сферична. Технологія ипготонлеиня". Оболонки вдані міжвідомчії! комісгі по яомпози-

ційним матеріалам в суднобудуванні .

На захист виноситься:

- нова технологія (режими формування) оболонок Із кераміки; '

- результати досліджень експлуатаційних властивостей

оболонок: на руйнування, лри довгострокових випробуваннях, при повторно-статичних випробуваннях; .

- структурно-технологічна концепція формування поплавців;:

- результати досліджень по виключенню лавиноподібного руйнування, виконані в природних умовам Атлантичного океану, міроприсмства по його запобіганні).

Апробація роботи. ■

Основні результате досліджень доповідались на 8 конференціях, з тому числі:

- Міжнароднії/ конференції "Інтерокеанологія" Польща, Щецин, 1990р.

- Всесоюзному з’їзді технолог ів-мааинобуді вник Ів, Мосхва ква, 1989 р.

- Всесоюзній конференції "Удосконалення експлуатації суден", Калінінград, 1989 р.

' - Всесоюзній конференції "Проблеми міцності І технології композиційних матеріалів", Севастополь, 1990 р.

- Всесоюзній конференції "Композиційні матеріали в конструкціях глибоководних технічних засобів", Миколаїв, 1991 р.

- Республіканському семінарг "Основи проектування, виготовлення і ефективного використання . конструкцій із скла і кераміки для океанологічних досліджень", Київ, 1990 р.

- /ральскій конференції"Геометричне модеотвання", Перкь, 1968 р.

. - Міжвузівській науково-технічній конференції "Компози-

ційні матеріали в конструкціях глибоководних технічних засобів, Миколаїв, 1989 р.

По матеріалам дисертації опубліковано 3 статті , 8 тезисів доповідей, 2 науково-технічних звіта, одержано І авторське свідоцтво на винахід. • . .

Структура і об’єн роботи.

. Дисертація складається з вступу, п’яти розділів, зак-лючення, додатків. ■

Вмішує сторінок машинописного тексту, іллю-

страцій , спиоок використаних першоджерел, що включає 68 найменувань.

Особистий внесок автора полягає в розробці:

- принципу формування оболонок і обгрунтованих технологічних режимів їх виготовлення; '

- методики досліджень експлуатаційних властивостей, обробці їх результатів;

- структурио-гехнологічньї концепції створення блоків плавучості ;

- головних висновків досліджень.

Методи досліджень. . .

Теоретичні дослідження виконані на базі законів механіки рідин та твердих тіл; методів наукового, планування експериментальних досліджень; математичної статистики з використанням ЕОМ при обробці результатів випробувань.

Експериментальні дослідження виконані на гідростатичному обладнанні лаборагорії композиційних матеріалів, а також у природних умовах Атлантичного океану на глибинах до СССС м.

Основний смгст роботи.

У вступній частині обгрунтувала актуальність проблеми, сформульовані цілі і задачідосліджень, наукова ксзизна і практична цінність роботи. '

У першому розділі проведено огляд і аналіз стану проблеми забезпечення плавучості глибоководних технічних засобів за допомогою оболонок. Проаналізовані матеріали, що застосовувались, технології виготовлення і експлуатаційні якості . Відзначено, що закордонні фірмидосягли значних успіхів в дан-ній проблемі. .

У вітчизняній практиці застосування оболонок стримується відсутністю надійної технології виготовлення із стабільними властивостями і високою міцністю. Суттєвий вклад в рішення проблеми плавучості внесли вчені Інституту проблем міцності Академії Наук України: Писаренпо Г.А., АмельяновичК.К., Козуб її.І., Квітка А.А., Солуяюв В.Г., Д'ячков 1.1., Охрі-менко Г.М.,а також Білоус К.П., Гелегіна Е.Б., ІІанфілов Н.А., Матвеев Г.В., Бурдун Е.Т., Лавренюк В.Г., Кржечкозський II.Г.

Зроблено висновок, що головною проблемою с створення оболонки суцільномонолітної конструкції, що дозволить в найбільшій мірі реалізувати переваги сферичної форми та матеріалу. Найбільш доцільним слід вважати використання матеріалу з високою питомою міц ністю, щільного та стійкого до впливу морської води. Найбільше цим вимогам відповідає кераміка (алвмокераміка, фарфор).

Особливо підкреслюється проблема відведення лавиноподібного руйнування.

В другом1/ розділі пропонується спосіб виготг/чльння, обгрунтування режим в формування, забезпечуючих максимальну досконалість геометрії і однорідність структури.

Спосіб грунтується на відомій технології шлікерного лиття в гіпсові форми, суть якого полягає в тому, що шлікер (глиниста суспензія) заливається в форму, частки його за-кріллшїться на поверхні за рахунок обезводнення, таким чином утворюючи тонкий твердоподібний шар матеріалу, що залишається при виливанні залишків. Далі він довільно відшаровується, відокремлюється від форми, сушиться і випалюється. Цілком очеввдно, що такий засіб неможлизо одержати замкнену оболонку. .

Автором пропонується вести формування в замкнених пів-формах, що обертаються в двох осях (рис. І), за рахунок чого забезпечується ефект постійної змоченності поверхи і. Лунка

описує на поверхні форми в оберненому русі траєкторію за рівнянням : _

Р- 0.5

Де _Р - діаметр форми; у,К- одиничні орти;

' О) - власна швидкість обер-

с_3а)

тання;

Рис. І. Схема пристрою для. формування

перносна швидкгсть ■

суцільномонолгг- ойетзтяяня них оболонок ІЗ вертання.

кераміки. Використовуючи рівняння ру-

ху лунки шлгкеру в формі виведена м&ксимояь^ швидкість обертання, при якій виконуються умови нерухомості лунки шлікера відносно землі. _

Виявлена роль сил тертя в прикордонному шарі та відцентрових сил, зроблено висновок, що найбільша швидкість обертання обумовлена останніми • '

л=\|§ .

9 - прискоргкня сили тяжіння.

Співвідношення шзвдкості власного і переносного обер-

щільність шлікера; .

Для повного омивання форми шлгкером без пропусків повинна виконуватись умова

Враховуючи складність забезпечення цієї умови технічно, запропоновано постійне співвідношення, цо еквівалентне вицз-^тгривед енному, дає змогу одержувати оболонки постійної тоз-

роеться розрідження, що може призвести до втрати стійкості

температуру, при якій необхідно сушити оболонку в формі, щоб уникнути цього явища.

В третьому роздглі приводяться дані по виявленню максимального гідростатичного тиску, цо витримують оболонки, виготовленні із трьох типів кераміки:

- фарфору звичайного, .

- фарфору високорлиноземистого,

- алшокерамгки.

Вивчена геометрія оболонок, виявлено,. з;о характерним дефектом с ггрждюснутісгь, викликана явищем високотемпературної”

тання залежить від закону змінювання розмірів лунки протягом формування. •

де 'Р - тілесний кут між центром формуємо! оболонки І границею лунки (рис. І); . '

Шок-, кінцева масса оболонки; А-дослідна константа шлікера

агссо$

ЩКНИ.

Виявлено, що після формування всередині оболонки утво-

форыи. Використовуючи фізичні закони стану газу, вирахувано

повзучості під власно» вагою при випалюванні . Аналіз показав,.що середне значення несферичності дорівнює 2 %. Гістограма розподілу оболонок по несферичності приведена на рис. 2.

ю

5

г- —

Г—Г

о*

Ч V V

5.6

л X.

Рис. 2. Розподіл оболонок по несферичності . Виявлено також вплив відхилень форми від сферичності на несучу спроможність (рис. 3).

Рис. 3. Вплив несферичності на несучу спроможністьРг Побудовані граничні криві руйнування оболонок з вищеназваних типів кераміки (рис. 4).

Залежність має виглад : ; ®

Рг = Срк + Оо< ■

де відносна маса оболонки; Сі 0 - константи;

Відхилення від лінійності зв’язано с масштабним ефектои, тобто при зростанні товщини оболонки зростають руйнуючі напруження по лінійній залежності.

Рг ,г;По

120

40

с \ ,, 1 <ЄРЧМ^’!Я 0 ЗВИ’!?.? г і ЧИЙ * 5 ?

і *ар4 о ^ висчяг ЛИНОЗЄМИСТ‘ИГ4 ' 1X" .А’ ...и • , °ЗгУ'

- & д і О / ґ° о

СІ -> о . .1. о ° , °о . . 1

0 „ <со 200 300 400 530 ф; кг^і

Рис. 4. Несуча спроможність кер.г.мічних оболонок.

Через пелі^ий розкид пропонується тестувати оболонки. І'руїгг/їУ-глсь на досліди0 гстгнозлеккіЯ згсг'-лссті дисперсії від відносної іии, ііолливо прсітазувати зірогідну кількість дефектних оболонок : ^

Ф - функція Лапласа; бТ

Є>£

і-СР1й

^ \ГГ ІІ

напруження при тиску тестування;

р - руйнуючі напруження; і

б - дисперсія руйнуючих напружень.

• Еиявлено, що найбільш міцними а "інтерьалі відносних мас від 0 до 400 кг/н3 е оболонки з високоглиноземистого фарфору. Враховуючи значно віщу вартість алшокерамік1.! слід вважати доцільним використовувати фарфорові оболонки з ВИСОКИМ вмістом АЦ03.

Досліджено вплив тривалого назант&кення оболонок гідростатичним тиском 60 Ша на їх залишкову несучу с^рогтапигть. Встановлено, що після перебування на цьому рівні тиску впродовж 720, І5С0, &000 годин вона залишалель на початковому р,: н і.

Одночасно вивчався рівень водопоглинання, встановлено його відсутність впродовж вказаних термінів. Зроблено висновок про незмінність граничної несучої спроможності після 500 циклів навантаження до 60 МПа.

Таким чином дослідно доведено, що запропонована технологія дозволяє в найкращій мірі реалізувати гпастивості сферичної оболонки за рахунок суцільномонолітної конструкції.

Використання оболонок як самостійних елементів плавучості обмежено через іфихкість, тому необхідно їх розміщувати в сполучному масиві легковагових матеріалів, яків одному випадку самі можуть створювати підйомну силу, а в іншому відігравати роль захистного середовища.

В четвертому розділі розглянуто структурно-технологічні концепції формування об'ємів із сферопластиком в якості сполучного середовища і додаткової плавучості. Виявлено, що при безпосередньому контакті обох компонентів, що досягається заливкою оболонок сферопластикоа, найвищої несучої спроможності можна досягти при їх рівних об’ємних стискаємостях. Відхилення від цієї умови різко знижує несучу спроможність композиції.

Цей висновок зроблено на основі випробувань кубічних зразків сферошіастика, що вміщували вписану, сферичну оболонку.

Результати показані на рис. 5, де по ординаті відкладені співвідношення |р^/рг несучих спромогзюсте£) модуля ї оболонки без сполучника, а по абсцисі відносна маса оболонки - ьл7-іо^-ббо^-гі^.г-іо5) .

При співвідношеннях менш ніж 0,7 і більше ніж 1,45 відбувалося розтріскування зразків ще на стадії термічної обробки (затвердіння). Теоретичний і дослідно встановлений макси-куу. різнеться на 5 %. Таким чином можливості безпосередньої Зі-.ліики дуже обмежені- . Для. більш ефективного використання

потенцгалу оболонок і сферопластика необхідно забезпечити окрему роботу їх на гідростатичний тиск. Такі конструкції вже ви-

користзувались, але автором запропонована нова технологія. Полягає вона в тому, що оболонки попередньо покриваються тонкіта шаром (1-2 мм) легкоплавкого матеріалу (бі-*■ ' туму), після чого, поміщені ' в форму, вони заливаються сферопластиком. Після затвер- . дїння одержаний блок розігрівається, за рахунок чого нашарований матеріал виплавляється і в результаті оболонки виявляються без контакту із сферопластиком. Цз дозволяє виключити операції виточювання по-ролшин або відливання сферопластику з.порожнинами.

Далі приводяться результати випробувань модулів плавучості, що містили двг або три сферичні оболонки. Аналіз показав, до тріщини, які виникають при руйнуванні, можуть викликати руйнування сусідних оболонок, а- це иоке привести до лавиноподібно: реакції. , ' ■

Для виключення цього ефекту необхідно формувати блоки плавучості з опрєшсх блоків (модулів), сполучентос податливіш кле— cdhm паром, що могло б стати пзреякодої) на шляху розвитку тріщин. та динаміті» хвиль налругень. Вірогідність цього пріпу-щення була оЗгрунтозгла дослідно» .

Зразками для апробувань була два склесних по оснозт иес-тигранн:« призматичних модуля, що вміщували по оболснцідіамьт-роіі 92 кі. Одна з нкх попередньо тестувалась тиском в 60 ї£Іа,

1,2

о

' 5оо 4оо 9К

Рис. 5. Несуча слромож-н сть модул в сферопластика з оболонкою.

а очікувана несуча спроможність іншої знаходилась в межах 35-60 Шіа. Оболонки були рівномірно розподілені в інтервалі співвідношень їх міцлостей К=1,1-1,7 . Після випробувань до руйнування виявилось, що у частини зразків залишились цілими обоє оболонок, а у другої частини - одна. Результати дослідів подані на графіку (рис. 6) до по горизонталі відкладено співвідношення по міцності оболонок, що залишились цілими до міцності другої оболонки. Блоків, в яких одна оболонка залишилась цілою із співвідношенням К = І немас. З той же час, якщо воно буде більш, як 1,4, то ініціація руйнування практично виключена.

Цей висновок був підтверджений випробуванням блоків, іг,о складали 8 кубічних, 14 або 21 шестигранних модуля, і мали таку к кількість оболонок. Всі оболонки мали очікувану несучу спроможність на рівні 60 Ша і тестувались попередньо при токун тиску. Циклічні навантаження блоки витримували без руй- ■ нування до цього рівня. При незначному пєревершеннг його відбувалось повне руйнування блоку і всіх оболонок. Блок, що вміщував 21 оболонку мав один модуль з оболонкою із завідомо низькою несучою спроможністю на рівні приблизно 30-35 ШІа.

При навантаженні він зруйнувався при тиску 32 ШІа, що Не призвело до руйнування решти модулів.

«Л00

0.1

0.05

’/////■ ///// Ш'

/ '/////, ш

№/, \/'/// 'Ш ■Ш

'///// У//'/ 1 . / ' / / / . ш, ///'/// О'////:

1,4

15

к

'істограка часгостей руйнування в блоках сї оболонки із двох.

Таким чином встановлено, шо небажанного лавиноподібного руйнування можливо уникнути завдяки попереднього тестування оболонок нарівні не менш, як в 1,4 рази ніж рівень тиску на глибині експлуатації, тобто, забезпечуючи безпечний коефіцієнт запасу міцності.

В цьому ж розділі розглянуті головні закономірності розташування і упаковки оболонок в об'ємах, їх ефективність. Відмічено, що вона залежить від форми простору поплавця, його розмірів і встановлюються індивідуально для кожного підводного засобу.

Приведені прогнозовані уявні ваги об’ємів плавучості з залежності від питомої ваги сполучного масиву, ефективності упаковки оболонками і глибини експлуатації (рис. 7, 8).

В Тятому розділі розглянуто питання взаємодії оболонок в легковагово^ масиві гіри випадкових руйнуваннях у випадках використання матеріалу сполучника, що не створює додаткову плавучість, а лише омонолїчуе оболонки. Такім матеріалом може бути бітум.. Передбачувалось, що в’язка природа його дозволить знизити коефіцієнт запасу міцності від лавиноподібного руйнування до практично прийнятного рівня,

Дані Випробувань в гідростатичних камерах калого об’єму показали відсутність ініціації руйнування навіть при близьких до одиниці співвідношеннях. Але загальний вйсновок був зроблений після випробувань в природних умовах, в Атлантичному океані. Використано зразки, що представляли призми бітуму, вміщуючі по дві фарфорові оболонки. Чере»з складність регістргції руйнування, його .зробили примусовим на необхідній глкбкні . Після підйоїу, в разі якцо друга оболонка була ціла, її піддавана повторному навантаження з лабораторії для виявлення залісгкозої несучої спроиоитості

-___- Сферопластик

—.— Сфероппастик вспінений -------- Бітум

Рис.7. Уявна щільність об*емів плавучості на оснозі керамічних оболонок в різних масивах в залежності від глибини експлуатації

------------ Сфєроплаетик ВСПІ«ЄНПЙ

------------ Сфєроплаетик

------------ Бітум _

Рис.8. Уявна щільність об’єм в плавучості на основі _ керамічних оболонок з різних масивах в залежності від коефіцієнта заповнення і глибини експлуатації. ’

Рис.9. Гістограма частостей руйнування однієї обслонкя з двох:в блоках, із бітуму

0 1,2 1,4 І.б К

та співвідношення хї до рівня тиску примусового руйнування першої оболонки К . З 26 дослідних занурень лише в 6 випадках виявлено ініціацію руйнування. Результати подані на гістограмі (рис. 9). •

По умовам досліду оболонки рівномірно розподілялись в інгерваііспіввідношень несучих спроможностей і тиску на глибині випробувань К = І,1-І,4. їх недостатність на гістограмі свідчить, що в цьому інтервалі мали бути зразки, в яких оболонки зруйнувались одночасно. Таким чином, в цьому Інтервалі моаиіива ініціація.

Враховуючи, що для матеріалів плавучості коефіцієнт запасу міцності приймається не меншим ніж 1,5, зроблено висновок про можливість використання на практиці запропоно-ванної композиції.

Закінчення та загальні висновки.’

На основі проведентах в дисертації досліджень одер.иа- ' ні слідуючі результати*.

1. Розроблено спосіб і пристрій, науково обгрунтовані технологічні режими формування керамічних суцільномоноліт-них оболонок тонцинов від 0,5 мм і більше, діаметром від ЗО до -250 мм. .

2. Дослідно доведено, що оболонки по несучій спроможності перспективні для використання у всьому нтервалі морських глибин.

3. Керамічні сферичні оболонки првдатн.і для довгострокової експлуатації протягом не менш як 5000 годин на глибині до о000 м, не змінюючи механічних властивостей, а також з;-.'гріи..^ьатм не менш, як 500 циклів занурень.

4. Дослідно вивчтчо вплив технологічних недосконалосте^ сіеру.чнзї оболонки на їх нзсучу спроможність.

5. Одержані досліди дані по несучій спроможності оболонок в масиві сферопластика скінченного розміру в залеж-ност від їх жорсткості , виявлено технологічні можливості безпосередньої заливки. ’

6. Запропоновано економічне конструктивно-технологічне рішення варіанту композиції сферопластик-керамічна оболонка з зазором між компонентами, що забезпечує їх найбільш раціональну роботу на гідростатичний тиск.

' Розроблені умови структурного формування об'ємів плавучості із окремих модулів з оболонками, за яких можливо уникнути лавиноподібного руйнування.

7. Запропоновано композицію керамічна оболонка-легко-вий сполучник бітум,з питомою.плавучістю, що не поступасть*.. ся сферопластику, дослідно встановлені безпечні коефіцієнти запасу міцності , що дозволяють уникнути лавиноподібного руйнування.

8. Розглянуто головні принципи структурного компонування об’ємів плавучості сферичними оболонками.

Основні положення дисертації викладено в слідуючих роботах: .

1. Бурдун Е.Т., Белоус К.П., Гейко С.П. Эксперименталь-

ное исследование несущей способности полых сферических оболочек из фарфора/конструкция и строительная механйка корабля. Николаев: НКИ, 1989, с.68. .

2. Гейко С.П. Технология изготовления керамических.сферических оболочек для обеспечения плавучести глубоководной техиики//Ї9хтяог«я судостроения: и .сварочного производства

Сборник научных трудов-Николаез,НКИ,1994г.(в печати)

3. ,BoL»rciur> Е.Т, QeiKo S.^Shmelev Г", Р..ХЪоп\onov 1AJ. The ’fettoyancy material, e>ase<i on ceromic shell Ц lnteroceonotoqy ;

Conf. «not. - Szezeen.PpLand f-1990., vl f p. 425-

4. Бурдун Й.Т., Гейко С.II., Артемьев И.Я., Белоус К.П., Козырь В.М., Способ отливки полых замкнутых керамических оболочек и устройство для его осуществления/Авторское свидетельство СССР № 176053 от 1.0б.92г..

5. Разработка и исследование образцов композиционных материалов на основе керамических макросфер и сферопласти-ков//0тчег по НИР № 2.2.Пр.396- Николаев: НКИ, 1989, 25с.

6. Проведение исследовательских натурных испытаний моделей плавучести на основе фарфоровых оболочек//Огчет пэ НИР № 2.2.ПрЛ78- Николаев: НКИ, 19й9, 25с.

7. Бурдун Е.Т., Гейко С.П., Шмелев Д.П., ХаритоновИВ. Применение керамических оболочек в качестве элементов плавучести/Совершенствование технической эксплуатации корпусов судов: Тезисы докладов,' Судостроение, 1989, с.5Ь.

8. Бурдун Е.Т., Гейко С.П., Харитонов И.В., Шмелев Д.П. Полые аамкнутке оболочки из керамики//Проблемы прочности и • технологичности композиционных материалов: Тезисы докладов-Севастополь, СВЕШУ, 1990 , 74с.

9. Гейко С.Г1., Бурдун Е.Т. Формирование блоков плаву-

чести на основе-макросфер из керакики//Композиционные материалы в конструкциях глубоководных технических средств :Те-зисы докладов - Николаев: НКИ, 1991г. '

10. Гейко С.П., Бурдун Е.Т. Выбор параметров технологического процесса формования оболочек из керамики//Композици-онные материалы в конструкциях глубоководных технических средств: Тезисы докладов - Николаев: НКИ, 1991г.

11. Гейко С.П., Бурдун Е.Т., Радошсльский Ы,И. Легко-

ьы,гй;" композиционный материал//Проблеш прочности и технологичности композиционных материалов: Тезисы докладов - Севастополь, СВЕМИУ, 1990, с.1Ь. '

12. Шмелев Д.П., Гейко С.П., Бурдун Е.Т. Разрушение модулей из композиции сфоропластик-керамическая макросфера// Композиционные материалы в консгрукцияхглубоководных технических средств: Тезисы докладов - Николаев: НКИ, 1991, с.14.

Гейко Сергей Петрович. "Технология изготовления керамических сферических оболочек и элементов плавучести на их ос-, нове для глубоководной техники", (на правах рукописи)

Диссертация на соискание ученой степени кандидат технических наук по специальности 05.08.04. "Технология судостроения, судоремонта и организация судостроительного производства" Украинский государственный морской технический университет имени адмирала С.0.Макарова, Николавз, 1294 г.

В работе предлагается-новая технология изготовления бесшовных замкнутых сферических оболочек из керамики приводятся данные по их. разрушению, по циклическим и длительным нагружениям, по прочности блоков сферспластика, содержащих керамические оболочки. Исследовано воздействие случайных повреждений сфер на соседние- в массиве битума и сферспластика.

Сделан вывод, что предложенная технология позволяет получать сферические оболочки, способные противостоять давленії-

О

ям 120 МПа и вьпае при удельной плавучести не ниже 5 кН/м , выдерживать не иенее 500 циклов' погружений до 60 Ша и при этом ке давлении находится в течение 5000 часов без потери плавучести и прочности. ' . • .

Предложена концепция формирования блоков плавучести, позволяющая избодать лавинообразного разрушения оболочек.

• Ключові слова: глибоководні технічні засоби, матеріал плавучості, оболонка сферична.

Geiko Sergey Petrovich ’Technology of making spherical ceramic shells and elements ot buoyancy on their base for deep sea technique* C on rights of manuscript ] .

Dissertation for acquisition a candidat of technical sciences degree on speciality 05.06*04 ’Technology of shipbuilding i shiprepair and organizasion ot shipbuilding production’. The Ucrainian State Sea Technical University» Ni colaev, 1994,

In the work is propoused a new technology of naking semless closed spherical ceramic shell ; are adduced-the data of ■ their fracture , of their cyclic and prolonged loading ; the data about strength of svntacic foam ,Incorporating ceramic shells ;it researched the action of acsi-dertal fracture of shells for neighbouring ones in the fitunent and syntacticfoam mass. .

1ts,concluded,that the proposed technology allows to produce spherical shells , which are capable to withstand pressure of 120 MPa and nor , with buoyancy not lower,then 5 KN/n ;thls shells can endure not smaller then 500 cycles ofsubmergences till 60 MPa and can withstand this pressure during 5000 hours loss-free of buoyancy and strength*

Its proposed a conception of the blocks of buoyancy forming* vlch allows to avoid an avaIanch-1ike destruction

•jf she 2 Is. ' '