Опорный шпангоут из композиционного материала

Номер патента: 1767126

Авторы: Коробейников, Норкин, Терешонков, Уфимцев

ZIP архив

Текст

(51)5 Е 04 С 3/ ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКР ЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ(71) Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения(56) Авторское свидетельство СССРМ 1719758, кл. Р 16 1 9/12, 1991.(54) ОПОРНЫЙ ШПАНГОУТ ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА(57) Использование; в качестве подкрепляющего элемента криволинейных конструкций. Сущность изобретения: опорныйшпангоут состоит из чередующихся слоевнепрерывных армирующих волокон, образующих кольцевые полки с попарно устаИзобретение относится к строительству, может быть использовано в качестве подкрепляющего элемента конструкций тюбингов, шахтных колодцев, арочных перекрытий и т.п., в том числе и с переменной кривизной поперечного сечения и является усовершенствованием известного устройства, описанного в авт.св. М 1719758.Известный опорный шпангоут из композиционного материала образован чередующимися слоями непрерывных армирующих волокон спиральной и кольцевой намоток, формирующих полки с установленными между их слоями жесткими пластинчатыми или стержневыми элементами и распорные элементы, закрепленные по концам пластинчатых или стержневых элементов так,2,: г.г: новленными между их слоями продольными и радиальными жесткими пластинчатыми или стержневыми элементами и распорные элементы. Армирующие волокна, образующие кольцевые полки, поочередно располагаются с противоположных сторбн как продольных, так и радиальных пластийчатых или стержневых элементов одного ряда, а армирующие волокна, образуюшие распорные элементы, поочередно располагаются с противоположных сторон как продольных, таки радиальных пластинчатых или стержневых элементов смежных рядов и закреплены по их противолежащим концам. Ребра распорных элементов образуют между смежнымй"рядЪйй"пйас 1 ийчатых или стержневых элементов пары четырехгранных пирамид-с общими вершинами в узлах перекрещивания распорнь 1 х элементов, 2 ил,что образуют между их рядами пары четырехгранных пирамид с общими вершинами в узлах перекрещйваниярасйбрных элементов, расположенных поих" ребрам. Однако такая конструкция опорногбшпангоута обладает рядом недостатков, оснбвными из которых являются:невысокая жесткость конструкции в радиальном направлении, ограничиваемая геометрическими размерами шйангоута, с увеличением размербв поперечйого сечения растет длина распорных элЕМентов, что ведет к их прогибу при нагружении конструкции; низкая прочность" шпангоута при йесймметричнбм йагружении, вызываю(цем появление изгибающего момента на распорных элементах;передача нормальных напряжений от одной полки к другой происходит только через дискретно расположенные узлы пересечения распорных элементов, размещенных вдоль продольной оси шпангоута, Учитывая, что узлы пересечения являются концентраторами напряжений, очевидна связанная сэтим низкая прочность конструкции,Перечисленные недостатки отрицательновлияют Ра эксплуатационные характеристйки известной конструкции шпангоута.Целью дополнительного изобретения является повышение жесткости и прочности "конструкции шпангоута.Поставлейная цель достигается тем, что в опорном шпангоуте из композиционного материала по авт, св, СССР М 1719758 его кольцевые полки снабжены дополнительными радиальными пластинчатыми или стержневыми элементами, попарно установленными между продольными пластинчатыми или стержневыми элементами вдоль образующих, а чередующиеся зигзагообразные волокна кольцевой намотки распорных элементов закреплены поочередно по концам основных и дополнительных пластинчатых или стержневых элементов.На фиг.1 изображен кольцевой шпангоут; на фиг,2 - фрагмент шпангоута на фиг.1.Опорный шпангоут 1 (фиг,1) состоит из чередующихся слоев непрерывных армирующих волокон спиральной и кольцевой намоток, формирующих кольцевые полки 2 с попарно установленными между их слоями продольными 3 или радиальными 4 жесткими пластинчатыми или стержневыми элементами и распорные элементы 5, Непрерывные армирующие волокна б (фиг.2) образуют кольцевые полки 2 и распорные элементы 5 посредством переплетения со стержневыми или пластинчатыми элементами 3 и 4. Армирующие волокна 6 поочередно располагаются с одной и с другой стороны пластинчатых или стержневых элементов 3 и 4, огибая их по винтовой спирали так, что смежные волокна, формирующие полки 2, находятся с противоположных сторон как продольных 3, так и радиальных 4 пластинчатых или стержневых элементов одного ряда, а смежные волокна, формирующие распорные элементы 5, находятся с противоположных сторон как продольных 3, так и радиальных 4 пластинчатых или стержневых элементов смежных рядов и закреплены поочередно по их противолежащим концам, Ребра 7 распорных элементов 5 образуют ме)кду чередующимися рядами пластинчатых или стержневых элементов 3 и 4 пары четырехгранных пирамид с общими10 стержневые элементы с его фиксацией на15 концах последних при намотке распорных элементов, фиксация волокон на концах 40 45 50 55 20 25 30 35 вершинами в узлах 8 перекрещивания распорных элементов 5,.Формообразование предлагаемой конструкции опорного шпангоута осуществляется путем следующей последовательностиопераций: сборка оправки с установкой пластинчатых или стержневых элементов по линиям,образующим заданный профиль шпангоута;намотка заготовки шпангоута с формообразованием полок и распорных элементов путем подачи волокнистого армирующего материала на пластинчатые или пластинчатых или стержневых элементов, фиксация волокон на концах пластинчатых или стержневых элементов осуществляется любым из известных способов закрепления (с помощью упоров, нанесением быстроотверждающегося состава и т.п,) с последующим отверждением;удаление оправки,Наличие радиальных пластинчатых или стержневых элементов, попарно установленных между продольными пластинчатыми или стержневыми элементами так, что чередующиеся волокна распорных элементов закреплены поочередно по концами тех и других пластинчатых или стержневых элементов, позволяет повысить как изгибную, так и крутильную прочность и жесткость конструкции, а также улучшить передачу нагрузки от одной полки к другой. П р и м е р, Для экспериментальной проверки технического решения был реализован фрагмент конструкции опорного шпангоута с высотой профиля 30 мм и кривизной внутренней и наружной полок радиусом 92 мм и 122 мм соответственно. Ширина полки шпангоута составила 30 мм, Стержневые элементы были выполнены в виде полых штифтов круглого поперечного сечения диаметром 44 мм (внутренний диаметр 2 мм) и длиной 35 мм, Штифты;формировали на основе высокомодульной углеродной нити УКН и эпоксидного связующего. Базой для изготовления фрагмента шпангоута являлась металлическая оправка, в торцовую часть которой устанавливались стержневые элементы двумя рядами как по окружности, так и в радиальном направлении. Шпангоут формировался "мокрой" намоткой нитей УКН, пропитанных эпоксидным связующим, путем вышеуказанной последовательности операций,Предлагаемая конструкция о 1 орного шпангоута позволяет получить высокую1767126 ными пластинчатыми или стержневыми элементами, попарно установленными между пластинчатыми или стержневыми элементами вдоль образующих, а чередующиеся зиг эагообразные волокна кольцевой намоткираспорных элементов закреплены поочередно по концам основных и допог.нительных стержневых элементов. г г 5 г г: гг 1111"; -б гГг, г орректор МгАндрушенко ель Е.ЧернявскМ,Моргентал Сост Техр о Заказ 3530 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 твенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарийа, 10 из прочность изделия при одновременном снижении ее деформативности,Формула изобретения Опорный шпангоут из композиционного материала по авт.св, М 1719758, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения жесткости и прочности, его кольцевые полки снабжены дополнительными радиаль,фг

Смотреть

Заявка

4877190, 24.10.1990

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СПЕЦИАЛЬНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

НОРКИН АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ, КОРОБЕЙНИКОВ АЛЕКСЕЙ ГЕННАДЬЕВИЧ, УФИМЦЕВ АНАТОЛИЙ ИВАНОВИЧ, ТЕРЕШОНКОВ МИХАИЛ АНАТОЛЬЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: E04C 3/29, F16L 9/12

Метки: композиционного, опорный, шпангоут

Опубликовано: 07.10.1992

Код ссылки

<a href="https://patents.su/3-1767126-opornyjj-shpangout-iz-kompozicionnogo-materiala.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Опорный шпангоут из композиционного материала</a>

Похожие патенты