Торовый опорный шпангоут

(22) Заявлено 06,07.79 (21) 2808065/29-3 51) М. Кл Е 04 С 2/2 исоединением заявки ударстееиимй комитет СССР делам изееретеиий и еткрмтий) ТОРОВЫЙ ОПОРНЫЙ ШПАНГО ог ия, промышленное освоение котор оьное и дорогостоящее.Наиболее близким к изобретению является торовый опорный шпангоут прямоугольного или квадратного поперечного сечения, выполненный из композиционного материала и образованный чередующимися слоями непрерывных армирующих волокон спиральной и кольцевой намотки 13.Однако такой шпангоут имеет недостаточную удельную прочность и жесткость.Цель изобретения - повышение удельной прочности, жесткости и снижение стоимости изготовления.Достигается это тем, что торовый опорный шпангоут прямоугольного или квадратного поперечного сечения, выполненный из композиционного материала и образованный чередующимися слоями непрерывных армирующих волокон спиральной и кольцевой намотки, выполнен с оправкой-каркасом из парных кольцевых швеллеров, соединенных между собой торцами полок или наружными поверхностями стенок.Кроме того, полость оправки-каркаса может быть заполнена теплоизоляцонным м териалом. дован длител к н ме ен наех- О ера треб сового о тс Р аИзобретение относится к строительной технике и к отрасли промышленности, связанной с изготовлением деталей и узлов из композиционных материалов. Такие детали ак шпангоут в настоящее время примеяются в качестве элементов силового набора для изделий строительной техники, например, для подкреплений шахтных колодцев, секций силосных башен, цилиндрических контейнеров и т. п.Известны опорные шпангоуты из металла, имеющие в сечении различную конфигу- то рацию и устанавливаемые в тонких оболочках с целью повышения их жесткости 11.Известны также шпангоуты из композиционных материалов, имеющие различное поперечное сечение и изготавливаемые чаще всего ручной выкладкой препрега с пос ледующим прессованием в пресс-формах 2. Подобные шпангоуты (также какталлические) имеют низкий коэффииспользования материала, расходуемоих изготовление, и высокую стоимостьнологического процесса.Для каждого их типоразмприменение уникального пресОправка-каркас может быть выполнениз металла или композиционного материала.На флг. 1 изображен опорный шпангоутиз композиционного материала; на фиг, 2 разрез А - А на фцг. 1; на фиг. 3 - принципиальная схема его намотки; на фиг. 4 -конкретный гример использования изобретения в строительной технике.Опорный шпангоут образован чередующимися между собой слоями 1 непрерывных армирующих волокон спиральной2и/нли кольцевой 3 намотки в виде полой оболочки 4 фасонного профиля, например коробчатого (фиг. 2,разрез А - А, вариант 1 и 2).Цельнонамотанная оболочка 4 со сторонывнутренней полости 5 подкреплена оправкой-к;.:ркасом иэ парных цельнонамотанныхкольцевых швеллеров 6, совмещенных между собой боковыми 7 или торцовыми 8 поверхностями и скрепленных клеевой массой.Формообразование предлагаемой конструкции опорного шпангоута осуществляютследующим образом. Вначале на кольцевуювращающуюся металлическую оправку 9(фиг. 2), приводимую в движение от электродвигателя 10, производят укладку спиральной 11 н/или кольцевой 12 армировки, сматываемых с бабины 13 и/или шпулярника14, Прч этом укладка спиральных слоевпроизводится двойной перекрестной намоткой посредством цамоточцой головки 15,приводимой в движение электродвигателем16 ц передачей 17 (цепцой, ремецной илизубчатой).Замотанная таким образом заготовка 18вместе с оправкой поступает ца термообработку, которая проводится по режиму полимеризации связующего. После термообработки образованная жесткая заготовка разрсзается ца два Г-образных кольцевых швеллера 6, которые затем уже без металлической оправки совмещают боковыми 7 или торцовыми 8 поверхностями, склеивают, поокончании этих операций осуществляют намотку основной силовой части опорногошпангоута.Намотку основной силовой части осуществляют также слоями спиральной и кольцевой армировки в соответствии со схемойнамотки, представленной на фиг. 2, а ужеотформованную заготовку подвергают термообработке, Полученный таким образомопорный ш .ангоут из композиционных материалов может быть использован для подкрепления любых оболочечных строительных конструкций или сооружений,На фиг. 4 показана трубчатая колонна,подкрепленная шпангоутами предлагаемойконструкции. При этом силовые опорныешпангоуты коробчатой формы могут быть размещены в срединной части 19 трубчатрйконструкции между наружными 20 и внутренними 21 ее обечайками. Такие шпангоуты могут быть использованы также для подкрепления конических оболочек 22 (фиг, 4),а также для стыковки секций труб любогоисполнения, в том числе и многослойных.Таким образом могут быть выполненышпангоуты любой конфигурации и из любого композиционного материала (нитей, жгутов, профилей, ленты), причем количествослоев армировки, их чередование, режимынамотки (натяжение, контактное давлениеи т. д.) и режимы термообработки определяются специальным расчетом в зависимости,от действующих на них нагрузок и приме 15 няемых материалов.Промышленная полезность данной конструкции шпангоута состоит в том, что онапозволяетизготавливать из намоточного композиционного материала шпангоуты большихразмеров (3 м),повысить коэффициент использованияпрочности композиционного материала,снизить вес получаемых иэделий,уменьшить. трудоемкость процесса изго 25 товления изделий,Формула изобретения1. Торовый опорный шпангоут прямозо угольного или квадратного поперечного сечения, выполненный иэ композиционного материала и образованный чередующимисяслоями непрерывных армирующих волоконспиральной и кольцевой намотки, отличающийся тем, что, с целью повышения удельной прочности, жесткости и снижения стоимости изготовления, он выполнен с оправкой-каркасом из парных кольцевых швеллеров, соединенных между собой торцамиполок или наружными поверхностями сте 4 О цок.2. Шпангоут по и. 1, отличающийсятем, что полость оправки-каркаса заполненатеплоизоляциоцным материалом.3. Шпангоут по п. 1, отличающийся тем,45что оправка-каркас выполнен из металлаили композицонного материала.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Уилсон Ф. Оснащение самолетногои ракетного производства. М., Машинострое 5 о ние, 1967, с. 350,2. Композиционные материалы в конструкциям летательных аппаратов. М., Машиностроение, 1975, с. 52,3. Авторское свидетельство СССР по заявке Мо 2768670/08, кл. Г 16 1. 9/ 2, 16.05.79.55ИИПИ Гос по делам 113035, Москва лиал ППП Пат