L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
КОМПОЗИЦИОННЫЙ БАК ДЛЯ АГРЕССИВНОЙ ЖИДКОСТИ ПОВЫШЕННОЙ ЖИВУЧЕСТИ С ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ
| Название | КОМПОЗИЦИОННЫЙ БАК ДЛЯ АГРЕССИВНОЙ ЖИДКОСТИ ПОВЫШЕННОЙ ЖИВУЧЕСТИ С ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ |
|---|---|
| Разработчик (Авторы) | Денисов О.В., Осяев О.Г., Сахабудинов Р.В., Остапенко А.В., Цапкин Я.А., Копейкин А.П. |
| Вид объекта патентного права | Изобретение |
| Регистрационный номер | 2305653 |
| Дата регистрации | 06.12.2005 |
| Правообладатель | Ростовский военный институт ракетных войск им. Главного маршала артиллерии М.И. Неделина |
| Медаль имени А.Нобеля |  |
Описание изобретения
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам защиты баков. Композиционный бак для агрессивной жидкости содержит волоконную матрицу, снабжен генератором и приемником световых импульсов, соединенных между собой волоконной матрицей из оптически прозрачного материала. Один ряд оптических волокон расположен в композите эквидистантно вдоль оси вращения бака, а другой ряд оптических волокон расположен эквидистантно по одновитковым винтовым линиям. Одни концы оптических волокон собраны в пучок на днище бака и оптически соединены с генератором световых импульсов, другие концы оптических волокон собраны в пучок на противоположном днище бака и оптически соединены с приемником световых импульсов. На внутренних стенках днищ бака установлены манипуляторы, соединенные с гидронасосами, компьютером и источником питания. Манипуляторы соединены с основаниями телескопических выдвижных штанг, концы которых снабжены фторопластовыми щитами в форме сегмента стенки бака. В качестве рабочей жидкости телескопических выдвижных штанг используется транспортируемая агрессивная жидкость, подаваемая из бака в полости телескопических выдвижных штанг гидронасосами. Изобретение повышает экологическую безопасность при транспортировке агрессивных жидкостей, в том числе при пробитии стенок. 3 ил.
Предлагаемое изобретение относится к специальному машиностроению, а именно к устройствам предотвращения проливов агрессивных, токсичных жидкостей из различных емкостей, перевозимых железнодорожным, автомобильным, авиационным транспортом, а также баков космических аппаратов в случае пробития их пулями, осколками или микрометеоритами. Эта проблема достаточно актуальна в связи с ростом объемов перевозок опасных грузов, реальностью террористических угроз, а также обеспечением безопасности полетов летательных аппаратов.
Известно использование устройств предотвращения проливов агрессивных, токсичных жидкостей из различных емкостей, основанных на принципе отбора кинетической энергии, изготовленные из броневой стали, многослойных композиционных - металлических или волокнистых органических и неорганических материалов [1, 2].
Известны способы измерения физических параметров объектов, в том числе целостности, основанные на применении волоконно-оптических датчиков [3-6].
Недостатками известных устройств являются невысокая эффективность обнаружения места или координаты пробоины бака, также низкие эксплуатационные характеристики ввиду недостаточной живучести бака с агрессивной жидкостью в случае его сквозного пробития пулей, осколком или микрометеоритом.
При этом в технике зачастую возникает потребность с высокой надежностью обеспечить живучесть объектов, имеющих в своем составе баки с агрессивными, токсичными жидкостями, в условиях прогнозируемого воздействия по ним высокоскоростных кинетических ударников.
Задача предотвращения пролива агрессивной, токсичной жидкости из пробитого бака может быть решена следующим образом.
Композиционный бак 1 для агрессивной жидкости, показанный схематично на фиг.1-3, содержит волоконную матрицу 2, снабжен генератором 3 и приемником 4 световых импульсов, соединенных между собой волоконной матрицей из оптически прозрачного материала, устанавливаемыми на внутренних стенках днищ 5 бака 1, манипуляторами 6, соединенными с ними гидронасосами 7, компьютером 8, источником питания 9, связанным с последним, соединенными с манипуляторами 6 телескопическими выдвижными штангами 10. Концы телескопических выдвижных штанг 10 снабжены фторопластовыми щитами 11 в форме сегмента бака. Один ряд оптических волокон 12 расположен в композите эквидистантно вдоль оси вращения бака, а другой ряд оптических волокон 13 расположен эквидистантно по одновитковым винтовым линиям. Одни концы оптических волокон собраны в пучок на днище 5 бака 1 и оптически соединены с генератором 3 световых импульсов, другие концы оптических волокон собраны в пучок на противоположном днище 5 бака 1 и оптически соединены с приемником 4 световых импульсов.
В качестве рабочей жидкости телескопических выдвижных штанг 10 использована транспортируемая агрессивная жидкость, подаваемая из бака в полости телескопических выдвижных штанг 10 гидронасосами 7.
Работа данного композиционного бака с волоконно-оптической матрицей происходит следующим образом: при отсутствии повреждений волоконно-оптической матрицы 2 телескопические выдвижные штанги 10 расположены внутри композиционного бака 1 вдоль его продольной оси (фиг.1). При этом фторопластовые щиты 11 в форме сегмента бака прижаты друг к другу, обеспечивая дополнительную жесткость конструкции.
В случае сквозного пробития стенки бака 1 нарушается целостность нескольких (mi) оптических волокон 12 из ряда, расположенного в композите эквидистантно вдоль оси вращения бака, также нескольких (ni) оптических волокон 13 из ряда, расположенного эквидистантно по одновитковым винтовым линиям. Световые импульсы от генератора 3 к приемнику 4 продолжают поступать за исключением импульсов, проходившим по рядам (mi) и (ni). Компьютер 8 выдает команду на манипулятор 6, ближайший к отверстию, для разворота телескопических выдвижных штанг 10 на углы β и γ (фиг.2, 3) соответственно поврежденным рядам волокон (mi) и (ni). По окончании угловых разворотов телескопических выдвижных штанг 10 компьютер 8 выдает команду на включение соответствующего гидронасоса 7. Телескопические выдвижные штанги 10 заполняются рабочей жидкостью, в качестве которой используется агрессивная транспортируемая жидкость, и выдвигаются до упора фторопластовыми щитами 11 в форме сегмента бака в поврежденное место стенки бака 1, останавливая течь. Другая телескопическая выдвижная штанга находится в резерве, например, восстанавливая механическое равновесие системы.
Положительный эффект состоит:
- в высокой эффективности предотвращения значительных проливов токсичных жидкостей при применении известных материалов и технических устройств и незначительном приращении веса бака в целом.
Предлагаемый композиционный бак для агрессивной жидкости повышенной живучести с волоконно-оптической матрицей позволяет значительно уменьшить проливы токсичных жидкостей при пробитии стенок пулями, уменьшить последующее опасное воздействие транспортируемых грузов на окружающую среду, а при движении в автономном полете в составе, например, межпланетной станции - автоматически сохранить основной запас топлива или газа при повреждении стенок бака микрометеоритом.
Формула изобретения
Композиционный бак для агрессивной жидкости, содержащий волоконную матрицу, отличающийся тем, что он снабжен генератором и приемником световых импульсов, соединенных между собой волоконной матрицей из оптически прозрачного материала, устанавливаемыми на внутренних стенках днищ бака, манипуляторами, соединенными с ними гидронасосами, компьютером, источником питания, связанным с последним, соединенными с манипуляторами телескопическими выдвижными штангами, концы которых снабжены фторопластовыми щитами в форме сегмента бака, один ряд оптических волокон расположен в композите эквидистантно вдоль оси вращения бака, а другой ряд оптических волокон расположен эквидистантно по одновитковым винтовым линиям, одни концы оптических волокон собраны в пучок на днище бака и оптически соединены с генератором световых импульсов, другие концы оптических волокон собраны в пучок на противоположном днище бака и оптически соединены с приемником световых импульсов, в качестве рабочей жидкости телескопических выдвижных штанг использована транспортируемая агрессивная жидкость, подаваемая из бака в полости телескопических выдвижных штанг гидронасосами.
Медаль Альфреда Нобеля