Пустотелый кольцевой шпангоут из композиционных волокнистых материалов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) (Ш 6 Е 9/12 4 Е 04 С 2/2 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНА ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(56) Авторское свидетельство СССР Ф 675261, кл. Р 16 1. 9/ 12, 1978.Авторское свидетельство СССР .В 870634, кл. Е 04 С 2/24, 1979. (54) ПУСТОТЕЛЫЙ КОЛЬЦЕВОЙ ШПАНГОУТ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к конструкциям из композиционных волокнистых материалов, получаемых методами намотки, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для изделий разного класса и назначения, в частности в качестве шпангоута цилиндрических конструкциг. Цель изобретения - увеличение прочности, жесткости и упрощение изготовления. Конструкция кольцевого шпангоута содержит оправку-каркас из двух концентрически расположенных колец 1, 2 (внешнего и внутреннего), установленных относительно друг друга с зазором, образующим замкнутую кольцевую полость 3, и наружную обшивку 4, образованную на оправке- каркасе из слоев непрерывных волокон или лент спиральной и кольцевой намотки, послойно или объемно связанных между собой отвержденной массой. Кольца оправки-каркаса связаны между Ж собой дополнительными меридиональными опорными поясами из послойно скрепленных между собой непрерывных1285129лент, уложенных в замкнутые пазы 13, через сквозной паз.или пазы, выпол 14 меридиональной ориентации, выпол-. ненные в стенках колец, а их боковыененные на внешних поверхностях колец стенки совмещены между собой и скрепоправки-каркаса. При этом дополни- лены клеевой отвержденной массой.тельные пояса могут быть проведены 2 э.пф-лы, 10 ил, Изобретение относится к конструкциям композиционных материалов, получаемых методом намотки, и можетбыть использовано в различных отраслях народного хозяйства - строительстве, машиностроении и авиасудостроении, в частности в качестве силовогонабора многослойных и однослойныхоболочек, а также секций шахтных колодцев, цилиндрических и коническихконтейнеров, куполообразных перекрытий, сферических или овалообразныхднищ, крышек и любых тонкостенныхобшивок и обечаек симметричного профиля.Цель изобретения - увеличениепрочности, жесткости шпангоута и упрощение его изготовления,На фиг. 1 показана конструкция,общий вид; на фиг. 2 - сечение А-Ана фиг. 1; на фиг, 3 - разрез Б-Б нафиг, 1; на фиг. 4 - разрез В-В нафиг. 1; на фиг. 5 - разрез Г-Г нафиг. 1; на фиг. 6 - разрез Д-Д нафиг, 1; на фиг. 7 - схема формообразования наружной обшивки и меридиональных поясов; на фиг. 8 - сечениеЕ-Е на фиг, 7; на фиг. 9 - разрезЖ-Ж на фиг. 7; на фиг. 10 - разрезЗ-З на фиг, 7,Конструкция опорного шпангоута состоит из оправки-каркаса, представляющей два концентрически расположенных кольца - внешнее 1 и внутреннее 2, установленных с зазором, образующим замкнутую кольцевую полость 3, и наружной обшивки 4, образованной на оправке-каркасе из слоев непрерывных волокон или лент спиральной 5 и кольцевой 6 армировки, пропитанных отвержденным связующим.Кольца оправки-каркаса связаны между собой дополнительными меридиональными поясами 7-12 из послойно скрепленных между собой непрерывных лент,которые заведены в замкнутые пазы13-14, выполненные на внешних поверхностях колец оправки-каркаса с мери 5 диональной или винтовой ориентацией.Боковые стенки 15- 16 дополнительныхпоясов 8-9 совмещены между собой искреплены клеевой отвержденной массой и штифтами или винтами 17.Дополнительные пояса могут бытьцельномотанными и составными иэдвух или несколькихчастей, скреплен-ных между собой клеевой массой илиобычными соединительными средствами - заклепками, винтами или контактной сваркой.Формообразование предлагаемойконструкции опорного шпангоута осуществляют следующим образом,Вначале изготавливают оправкукаркас. Ее образуют в виде трехслойного кольца (см, фиг. 7), состоящего из трех колец - силовых внешнегои внутреннего 1 и 2, остающихся затем в составе готового изделия и одного мягкого 18, например из пенопласта для легкоразрушаемой смеси,удаляемых в процессе формования внешних слоев наружной обшивки 4Один из вариантов технологического процесса удаления мягкого кольца18 может быть следующий. Это кольцоизготавливают из набора сегментов 19из пенопласта или металла, разделен 35 яых друг от друга и от колец 1 и 2антиатгезионными прослойками 20-21из пленки и (или) слоев смазки и фто"ропластовых проставок 22,В процессе изготовления оправки 40 каркаса в ее кольцах выполняют пазы. 13-14 меридиональной ориентации,например, посредством фрезерованияили прессования (выдавливания).Затем в подготовленной таким об- "4 разом оправке последовательно удаля"1285129 ют сегменты 19 и в этих зонах посхеме фиг, 3 в той же последовательности вматывают опорные меридиональные пояса 7-12 меридиональной ориентации (фиг, 11), которые затем подвергакгся первичной термообработкепо режиму отверждения связующего,Затем полученную таким образомзаготовку снова устанавливают на ролики намоточного станка и снова за ф о Р м У л аматывают уже слоями спиральной 5 икольцевой 6 армировки из нитей, прядей,или жгутов, пропитанных связующим составом.В случае. необходимости для повышения удельной прочности по сжатиюили смятию одновременно со слоямииз нитей, прядей или жгутов вматывается тканная или металлическая лента, имеющая насечку, перфорацию или 20отверстия,изобретения Полученная после намотки заготовка подвергается окончательной термообработке и затем - контрольным испы таниям на жесткость, прочность и герметичность. Для повышения герметичности конструкции последовательно со слоями 30 армировки по такой же технологии может наматываться герметизирующая пленка или лента иэ сырой резины 23, подвергаемые термообработке совместно со слоями силовой армировки.35 Таким образом может быть выполнена конструкция шпангоута любых геометрических размеров, причем количесво дополнительных поясов меридио нальной ориентации, их размеры, а также размеры колец оправки и наружной обшивки, узоры армирования и чередования слоев определяются специальным расчетом в зависимости от действующих на конструкцию нагрузок и используемых материаловКонструкция проходит: термообработку, режимы которой определяются в зависимости от используемых материалов и режимов их переработки. 1. Пустотелый кольцевой шпангоут из композиционных волокнистых материалов, содержащий оправку-каркас с внешним и внутренним концентрически расположенными кольцами с зазором между ними, образующими замкнутую кольцевую полость, и наружную обшивку, выполненную на оправке-каркасе из слоев непрерывных волокон или лент спиралькой и/или продольно-поперечной ориентации, послойно связанных между собой отвержденным связующим, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения прочности и жесткости и упрощения изготовления, шпангоут выполнен со связывающими кольца оправки-каркаса меридиональными поясами из послойно скрепленных непрерывных лент, причем на внешних поверхностях колец оправки- каркаса выполнены меридиональные пазы для лент.2. Шпангоут по п. 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что в кольцах выполнены отверстия для пропуска лент через полость шпангоута с образованием нескольких поясов по сечению шпангоута.3. Шпангоут по и. 2, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что боковыестенки поясов примыкают друг к другуи соединены между собой.(фф фее ю Щвее а .е еив . ефФиг. Ю Составитель Е.ЧернявсТехред В.Кадар Редактор С.П ректор Т, Кол в каз 76 ое ВНИИП 4 303 Производств олиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,31 13Фиг. 3 1)рТираж ббб Государственно елам изобретен Иосква, Ж,Г 1 .33 11 5