Ліквідатор водоплавного об’єкта

Реферат: Винахід належить до засобів морської техніки і може бути використаний для затоплення пристроїв, які приводнюються, та інших водоплавних об'єктів після закінчення заданого часу. Ліквідатор водоплавного об'єкта має корпус, підпружинену ізоляційну втулку, шайбу, притискну гайку та часовий елемент, який виконаний з поляризаційного матеріалу та електрично з'єднаний з додатковим електродом джерела струму. Суть винаходу полягає в тому, що, з метою підвищення точності спрацьовування ліквідатора, часовий елемент виконаний у вигляді стрижня певного діаметра, один кінець якого закріплений на тримачі, закріпленому на упорі у верхній частині корпусу, а інший - зафіксований за допомогою шайби та притискної гайки в осьовому отворі ізоляційної втулки, що розміщена в нижній частині корпусу. Винахід забезпечує підвищення точності спрацьовування ліквідатора водоплавного об'єкта та дозволяє уникнути впливу навколишнього середовища, таких як солоність та температура морської води. UA 100091 C2 (12) UA 100091 C2 UA 100091 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до засобів морської техніки і може бути використаний для затоплення пристроїв, які приводнюються, та інших водоплавних об'єктів після закінчення заданого часу. Відомий електрохімічний ліквідатор водоплавного об'єкта, який має корпус, в якому вмонтовані електроди гальванічного елемента, при цьому анод виконаний у вигляді висувної підпружиненої склянки, виготовленої, наприклад, з магнієвого сплаву, а катод має форму ковпачка, встановленого на закритому торці. Ліквідатор цієї конструкції ненадійний у роботі, не забезпечує заданої точності спрацьовування при скиданні об'єктів з літаків за допомогою парашутів і не може бути використаний для безпарашутного скидання внаслідок великих перевантажень. Крім того, технологія виготовлення такого ліквідатора досить складна. Відомий ліквідатор водоплавного об'єкта, який має корпус і підтискну втулку, яка фіксує в корпусі електроізоляційну втулку з вмонтованими в неї у вигляді пари електродів - пластини і шайби. В діаметральній площині відтискної втулки встановлена перегородка з легкоруйнованого у воді матеріалу, наприклад модифікованого желатину, а в порожнині підтискної втулки між гальванічним елементом та перегородкою розміщений прискорювач спрацьовування, який виконаний з речовини, наприклад гідриду кальцію, що бурно реагує у взаємодії з водою з виділенням газоподібних продуктів реакції. Цей пристрій разом з підвищеною токсичністю та нетехнологічністю виготовлення через занадто високу хімічну активність речовини, що використовується як прискорювач спрацьовування, також потребує надійного захисту від атмосферного впливу в період його збирання і до початку експлуатації. Відомий електрохімічний ліквідатор водоплавного об'єкта має корпус, гальванічний елемент, електродами якого є пластини та декілька пробок, що закривають декілька отворів у корпусі водоплавного об'єкта, а також електричний ланцюг з електроелементами та резистором для регулювання величини корозійного струму (пат. US№3308046, 1967 р.). Цей пристрій складний та ненадійний через наявність кількох анодів-пробок в одному виробі, необхідності використання схеми з електроелементами, що вимагає установки певного значення корозійного струму, який відповідає заданому часу спрацьовування ліквідатора. Оскільки величина корозійного струму значною мірою залежить від температури і солоності води, із зміною цих параметрів сила корозійного струму може зменшитися або збільшитися в порівнянні із заданим значенням, у результаті знизиться надійність і точність спрацьовування ліквідатора в цілому. Відомий ліквідатор водоплавного об'єкта, який має корпус, підтискну гайку, що фіксує в корпусі ізоляційну втулку з вмонтованим у неї гальванічним елементом, який виконаний у вигляді пластини і шайби, що щільно прилягають одна до одної. У заглибленні гайки встановлена пружина. Термін роботи елемента визначається кількістю пластин у наборі та їх товщиною, причому пластини руйнуються електрохімічно розчинними анодами зі сплаву МА-8М. Робота ліквідатора ґрунтується на електрохімічному руйнуванні пластин-анодів внаслідок виникнення струму корозії, під час занурення у морську воду щільно прилягаючих одна до одної пластин із сплаву МА-8М і шайб з родованої латуні, що утворюють у цьому випадку короткозамкнутий гальванічний елемент. Під час контактування двох різнорідних в електрохімічному відношенні металів (пластини і шайби) виникає різниця потенціалів, яка обумовлює величину струму корозії. У цьому випадку пластина із сплаву є анодом, родована латунна шайба є катодом. Швидкість корозії залежить від стану поверхні, співвідношення площин дотику, товщини пластини, щільності прилягання шайби до пластини, солоності та температури морської води. Всі ці фактори у тій або іншому ступені впливають на точність та стабільність роботи пристрою у часі. Причиною такої нестабільності є порушення режиму протікання електрохімічної корозії у морській воді, наприклад, через утворення окисної плівки на пластині із сплаву МА-8М під впливом навколишнього середовища або зміни температури, або солоності води та товщини пластини. Ці фактори тією чи іншою мірою гальмують або прискорюють корозійний процес, що зумовлює роботу гальванічного елемента пристрою. Відмічені випадки, коли розкид у часі спрацьовування такого ліквідатора становив до 200 %. Для забезпечення заданого часу спрацьовування необхідно гарантувати отримання точних розмірів пластини та шайби, якісне покриття, відсутність оксидної плівки при даній солоності та температурі води. Вплив усіх цих факторів у комплексі в більшості випадків передбачити завчасно важко, що і є причиною розкиду часу спрацьовування. Крім того, децентрування пружини в період транспортування виробу призводить до відмови прискорювача спрацьовування, тим більше, що пружина спрацьовує не одразу після появи першого отвору, а тільки через деякий час, достатній для утворення широкого отвору в пластині гальванічного елемента. 1 UA 100091 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Потрапляння мінімальних порцій води до корпусу ще не є підставою для спрацьовування ліквідатора. Спрацьовування ліквідатора є повне виштовхування пластини пружиною, тобто отвір повинен бути повністю відкритим. У такому випадку вода швидко заповнює водоплавний об'єкт. Різниця у часі від появи отвору в пластині гальванічного елемента до виходу пружини коливається в широких межах у залежності від солоності та температури води. Прототипом запропонованого пристрою є самоліквідатор затоплення буя AN/SSO-23 (Сотников И.М., Брусенцев Н.А. Авиация против подводных лодок. М.: Воениздат, 1970. - С. 84), який являє собою цинковий диск товщиною 0,23 мм, що закриває отвір у корпусі буя. По периферії однієї із сторін диск має кільцеподібне нікелеве покриття, товщиною 0,025 мм. У центральній непокритій нікелем частині товщина цинкового диска всього 0,15 мм. В результаті електрохімічного процесу гальванічної пари (цинк-нікель) стінка диска через визначений час після потрапляння у морську воду руйнується, відкривається доступ води до внутрішньої порожнини герметичної частини корпусу. Буй наповнюється водою і потопає. Задачею цього винаходу є підвищення точності спрацьовування ліквідатора. Для досягнення цієї задачі в ліквідаторі водоплавного об'єкта знаходиться корпус, підпружинена ізоляційна втулка з осьовим отвором, шайба та притискна гайка. У корпусі встановлений стрижень з аноднополяризованого в морській воді матеріалу, наприклад алюмінію, один кінець якого зафіксований у тримачі, закріпленому на упорі, другий розміщений в осьовому отворі ізоляційної втулки, встановленій у нижній частині корпусу і зафіксованій за допомогою шайби та притискної гайки. При цьому стрижень електрично з'єднаний з додатковим електродом джерела постійного струму. Авторам не відомі технічні рішення за сукупністю ознак запропонованого винаходу. А саме сукупність ознак в запропонованому винаході дозволяє підвищити точність спрацьовування ліквідатора за рахунок виключення впливу на роботу конструкції солоності води, температури та стану поверхні площі дотику пластин. На кресленні зображено загальний вигляд ліквідатора водоплавного об'єкта в розрізі. Ліквідатор водоплавного об'єкта має корпус 1, що виконаний з електроізоляційного матеріалу, стрижень 2, один кінець якого закріплений на тримачі 3, встановленому на упорі 4. Інший кінець стрижня 2 закріплений у втулці 5, що встановлена у корпусі 1 за допомогою шайби 6 та гайки 7. У корпусі 1 встановлена пружина 8, яку підтискує електроізоляційна втулка 5. Стрижень 2 через змінний резистор 9 з'єднаний з додатковим виводом джерела живлення. Ліквідатор водоплавного об'єкта вмонтований у корпус виробу 10, що з'єднаний з мінусом джерела живлення. Ліквідатор працює наступним чином. При зануренні об'єкта, на якому встановлено ліквідатор, у морську воду, замикається електричний ланцюг між корпусом об'єкта 10 та стрижнем 2. При цьому створюється гальванічний елемент, в якому корпус об'єкта є катодом, а стрижень 2 - анодом. Під час проходження електричного струму певної величини (встановлюється за допомогою резистора 9) внаслідок анодної поляризації стрижень-анод руйнується, тобто відбувається розчинення металу. Кількість розчиненого металу за законом Фарадея за формулою (1) m 45 50 55 ItЭ , 26,8 (1) де I - сила струму; t - час розчинення; Э - грам-еквівалент розчиненого на аноді металу А Э , z де А - атомна маса, z - валентність). ( Габарити стрижня-анода розраховують, виходячи із заданих параметрів: часу спрацьовування та сили поляризуючого струму. Внаслідок поляризації струмом заданої величини стрижень анода руйнується, пружина 8, що знаходиться у стиснутому стані, випрямляється та виштовхує нічим не закріплену ізоляційну втулку разом з шайбою 6 та притискною гайкою 7, забезпечуючи тим самим потрапляння морської води до об'єкта. Так як робота гальванічного елемента визначається величиною поляризуючого струму від постійного джерела струму, швидкість розчинення стрижня-анода регламентується вибором його габаритів та щільності струму, тобто вибором параметрів, на які такі фактори, як температура та солоність води не здійснюють суттєвого впливу. 2 UA 100091 C2 5 Крім того, конструкція запропонованого ліквідатора дозволяє проводити переналагодження на будь-який час спрацьовування без заміни її елементів (як правило, шайб та пластин - в прототипі), а тільки за рахунок регулювання сили струму, що дозволяє уніфікувати виріб в серійному виробництві. Оскільки швидкість розчинення стрижня анода такого ліквідатора залежить головним чином від щільності струму за формулою (2) i 10 I , s (2) де I - сила струму; S - площа стрижня, і мало залежить від солоності та температури води, розчинення його може бути суворо регламентовано, а час спрацьовування розраховано з максимальною точністю. Таким чином, у порівнянні з прототипом, запропонований пристрій забезпечує високу точність спрацьовування. 15 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 Ліквідатор водоплавного об'єкта, що містить корпус, підпружинену ізоляційну втулку, шайбу, притискну гайку та часовий елемент, який виконаний з поляризаційного матеріалу та електрично з'єднаний з додатковим електродом джерела струму, який відрізняється тим, що часовий елемент виконаний у вигляді стрижня певного діаметра, один кінець якого закріплений на тримачі, закріпленому на упорі у верхній частині корпусу, а інший - зафіксований за допомогою шайби та притискної гайки в осьовому отворі ізоляційної втулки, що розміщена в нижній частині корпусу. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3