Опорный шпангоут из композиционного материала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 425 А я)5 Е 04 СЗп 9, Р 169/12 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 89 ЧДЪ 1 ФЧецюмзювеа-атрегее;др ЗИМАМИ епдткнте в ИФФЮЗОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТО У СВИДЕТЕЛЬСТВ элементаих сооруЦенив пользуемымдля подкреплженил. Цельсткости и пробразован чщенных корь в качестве сил ения цилиндр изобретения - очности. Опо р еду ющимися тообразных р ОВОГО ичес павы рный слоя укаво сследователь- машиностроешпангоу 1- ми спл:оиз волоАкульшин, В,М. ко и В,Н, Виногрывньх Шпачгоентами х устагие растся на естооб ь мелпли по о СССР1987.ИЗ КОМПОЗ к строительстпангоутам, ис(21) 4824580/ЗЗ(71) Центральный научноский институт специальногния(56) Авторское свидетел ьствМ 1469234, кл, Р 16 1 9/12,(54) ОПОРНЫЙ ШПАНГОУТЦИОННОГО МАТЕРИАЛА(57) Изобретение относитсву, а именно к опорным ш Изобретение относится к строительству и может быть использовано в качестве силового элемента для подкрепления цилиндрических сооружений, а именно шахтных колодцев, цилиндрических контейнеров, секций силосных башен и т,п,Цель изобретения - повышение жесткости и прочности шпангоута,На фиг, 1 изображен предлагаемый шпангоут, общий вид; на фиг. 2 - фрагмент шпангоута с крестообразными элементами в аксонометрической проекции; на фиг. 3 - крестообразные элементы в аксонометрической проекции отдельно от шпангоута.Опорный шпангоут 1 (см, фиг, 1) из композиционного материала с кольцевыми выступами 2 (см. фиг, 2) образован слоями сплющенных кольцевых корытообраэных рукавов 3 из непрерывных аомирующих вокон спиральной намотки и непре волокон кольцевого армирования, ут снабжен крестообразными элем двух типоразмеров, одни из которь новлены на днище шпангоута, а дру положены над ними и Опираю кольцевые выступы шпангоута. Кр разные элементы попарно скреплен ду собой стойками, размещеннь бсковым стенкам шпангоута, 3 ил,локон 4 (см, фиг, 2), Кольцевые корытообразные рукава скреплены по днищам 5 (см, фиг 1) витками волокон 6 (см. фиг. 2), Внутри кромок 7 сплющенных рукавов расположены волокна 8, Шпангоутсодержит крестообразные элементы 9 (см, фиг, 3) и 10 двух типов, одни из которых (элементы 9) установлены плашмя на днище 5 (см. фиг. 2) шпангоута и закреплены на них кольцевыми витками волокон 11, а крестообразные элементы 10 размещены на кольцевых выступах 2 с перекрытием полости шпангоута, Крестообразные элементы 9 расположены над крестообразными элементами 10 и скреплены попарно между собой стойками 12 (см,фиг,З),размещенными по боковым стенкам 13 (см, фиг, 2) шпангоута, Крестообразные элементы состоят из прямолинейных волокон 14 (см, фиг. 3).Формообразование предлагаемой конструкции осуществляют следующим образом,Технологическую оправку для намотки шпангоута устанавливают в намоточном станке, В кольцевых канавках, выполненных на цилиндрической части опоавки, волокнами 8, расположенными внутри кромок 7, закрепляют сплющенные рукава 3, Оправке придают вращательное движение, В процессе вращения кольцевые волокна 8 фиксируют кромки 7 сплющенных рукавов, а армирующие волокна 6 утягивают срединнуючасть сплющенных рукавов в кольцевой паз, расположенных на цилиндрической части оправки между кольцевыми канавками, Волокна 6 фиксируют срединную часть сплющенных рукавов на дне паза, образуя днище 6 шпангоута и боковые стенки 13, расположенные по боковым стенкам кольцевого паза, Форма и размеры кольцевого паза соответствуют форме и размерам изготавливаемого шпангоута. Наматывая расчетное количество концентрических слоев сплющенных кольцевых рукавов 3 и чередуя их с армирующими волокнами 6, получают заготовку шпангоута, Затем приступают к изготовлению крестообразных элементов 9, Для этого на кольцевые выступы 2 укладывают прямолинейные волокна 14 под углом к оси шпангоута, определяемым расчетным путем. Часть волокон 14 утягивают внутрь полости шпангоута при помощи волокон 11 до соприкосновения с днищем шпангоута 5. Волокна 14 укладывают крестообразно по отношению друг к другу так, что на днище 5 шпангоута образуется крестообразный элемент 9, установленнь й в нем плашмя. Крестообразные элементы 9 изготавливают последовательно в количестве, установленном расчетным путем, располагая их симметрично в поперечном сечении шпангоута, Затем приступают к изготовлению крестообразных элементов 10, для этого прямолинейные волокна 14 укладывают в те места и в тех же направлениях, что и при изготовлении крестообразных элементов 9, только не утягивают их во внутреннюю полость шпангоута, а перекрывают ее, В результате получаются крестообразные элементы 10, расположенные на кольцевых выступах 2 шпангоута и под крестообразными элементами 9. Крестообразные элементы 9 и 10 попарно скреплены между собой стойками 12, которые образуются в результате утяжки прямолинейных волокон 14 во внутреннюю полость шпангоута, и располагаются по его 5 10 15 20 25 30 г 5 40 45 50 55 боковым стенкам 13, Количество слоев волокон 14, необходимых для изготовления крестообразных элементов 9, 10 и стоек 12, определяется расчетным путем. В качестве непрерывных армирующих волокон 4 используют материалы, хорошо работающие на растяжение, например органонити марки СВМ. Волокна 6 должны иметь высокую кольцевую жесткость, поэтому подходящим материалом для них является углеволокно, Функцией волокон 8 является фиксация кромок 7 сплющенных рукавов на оснастке. Наиболее подходящим материалом для них служат нити марки СВЧ, В качестве прямолинейных волокон 14 целесообразно использовать углеволокно, В качестве связующего используют эпоксидные смолы. После термообработки в термопечи производят демонтаж технологической оправки и извлечение готового шпангоута, Шпангоут по предлагаемому техническому решению обладает повышенной несущей способностью при воздействии осевой нагрузки, приложенной к его торцам, Осевые усилия, приложенные к торцу шпангоута, воспринимают не только той площадью, по которой шпангоут скреплен с оболочкой, а перераспределяются по крестообразным элементам 10, подключая к работе всю поверхность оболочки, Кроме того, сам шпангоут становится жестче, поскольку его боковые стенки подкреплены крестообразными элементами 9 и 10 и стойками 12. Шпангоут, изготовленный с учетом предлагаемого технического решения, обладает повышенной прочностью и жесткостью при действии, приложенной к его торцу осевой нагрузки.Формула изобретения Опорный шпангоут из композиционного материала, имеющий кольцевые выступы и образованный слоями сплющенных кольцевых корытообразных рукавов из непрерывных армирующих волокон, скрепленных по днищам и внутри кромок каждого слоя кольцевыми витками волокон, а также крестообразные элементы усиления, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения жесткости и прочности, его крестообразные элементы усиления выполнены двух типоразмеров и расположены попарно, причем одни из элементов пар установлены плашмя на днищах рукавов и закреплены кольцевыми витками волокон, а другие - на кольцевых выступах шпангоута с перекрытием его полости и объединены между собой посредством стоек, размещенных по боковым стенкам шпангоута,1728425 Составитель И.АртюхоТехред М,Моргентал Коррек Редак алова ончакова каз 1387 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1