Опорный шпангоут

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК НИЯ ЗОБРЕТ НИ ПИ 1 Б/.р ЬСтВУ 2илоной армтороны внуи (рли) реби раздвижением с лец и обшивки со с лостей полок 1, 2 может быть выпол . стенок наружной 15 ил. ировки котренних пора, которо вмеще нных з.п.й-лы,Бюл. енков2 (088 е свидЕ 04 свидетЕ 04 ШПАНГО нено из обшивки тельство СССС 3/29, 1985льство СССРС 3/29, 1985Т ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ И ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИ(57) Изобретение относится к строительной технике, а именно к опорнымшпангоутам, и может быть использовано в качестве силового набора длялокального подкрепления силовых конструкций цилиндрических труб и оболочек секций контейнеров. Цель изобретения - повышение прочности, жесткости и весового совершенства, опорныйшпангоут двутаврового или тавровогопоперечного сечения состоит из оправки-каркаса и наружной обшивки, выполненной из композиционного материалаи образованной чередующимися слояминепрерывных армирующих волокон меридиональной, спиральной и (или) кольцевой ориентации. Оправка-каркас выполнена в виде скрепленных между собою колец коробчатого сечения из композиционных волокнистых материалов,образующих в сечении двутавровый илитавровый профиль с пустотелым и (или)целым кольцевым ребром 3, при этомнаружная обшивка 4 закреплена на наружных поверхностях колец посредством клеевой отвержденной массы икрепежных элементов. Стенки колецкаркаса и наружной обшивки дополнительно скреплены втулками с отбортовхами, установленными запрессовкойИзобретение относится к строительной технике и машиностроению и может быть использовано в качестве силового набора для локального подкреп 5 ления изделий различного класса и назначения, в частности для повышения кольцевой жесткости цилиндрических труб и оболочек, секций контейнеров различного класса и назначения, в ка честве ребер жесткости топливных баков, цистерн и емкостей, башенных и куполообразных перекрытий, отдельных стыковочных узлов и подкрепляющих элементов, 15Цель изобретения - повышение прочности, жесткости и весового совершенства.На фиг. 1 изображена предложенная конструкция шпангоута, общий вид; на фиг. 2 - 13 - разрез А-А на фиг.1 (варианты поперечных сечений); на фиг. 14 - принципиальная меридиональная схема формообразования элементов шпангоута; на фиг. 15 - принципиальная комбинированная схема Формообразования шпангоута, в которой одновременно задействованы меридиональная, спиральная и кольцевая намотки.Опорньп шпангоут состоит из оправ ки-каркаса, выполненной в виде скрепленных между собой торовых поясов, образующих в поперечном сечении двутавровый профиль с пустотелыми полками 1 и 2, распорным кольцевым ребром 335 и наружной обшивкой 4, закрепленной на боковых поверхностях колец по все" му контуру шпангоута посредством клеевой отвержденной массы и крепежных элементов-винтов или штифтов.40На фиг. 2 показан первый вариант шпангоута, представляющий собой три совмещенных между собой полых торообразных пояса 1-3, скрепленных между собой наружной обшивкой 4.45Каждая из поясов 1 и 3 имеет замкнутые кольцевые полости 5-7, не сообщающиеся между собой, Каждый иэ поясов имеет по два силовых кольца, коаксиально или параллельно расположен 50 ных относительно друг друга: для торообразного пояса 1 - кольца 8 и 9; для торообразного пояса 2 - кольца 10 и 11; для торообразного пояса 3 - кольца 12 и 13.Кольца 8-13 изготовлены из ткан 55 ного или ленточного (нитяного) материала, пропитанного отвержденным свя зующим, полости 5-7 поясов опорного шпангоута образованы путем удаленияиз колец 8-13 специальных съемныхэлементов,На фиг, 3 показан второй вариантшпангоута, также имеющий двутавровый профиль и состоящий из трех колей 14 и 15, жестко скрепленных междусобой обшивкой 16, образующей центральное кольцевое ребро 17 жесткостис полым кольцевым ребром 18, заранееизготовленным методами намотки и,прессования и совмещенным со стенкаминаружной обшивки.Этот вариант конструкции шпангоутав отличие от ранее описанных имеетдве кольцевые полости 19 и 20, несопрягаемые между собой. Каждый изторообразных поясов шпангоута такжеснабжен жесткими кольцами 21, 22 и23, 24, Полости 19 и 20 этого варианта образованы известным способом изготовления.На Фиг, 4 показан вариант двутаврового шпангоута, также имеющего дваполых торообраэных пояса 25 и 26,жестко соединенных между собой обшивкой 27, образующей в центральной(средней) зоне шпангоута ребро 28,подкрепленное одним или двумя колодцами 29 и.30, выполненными методаминамотки и прессования или изготовленными методами литья, например, изклеевой отвержденной массы,В отличие от перечисленных вариантов конструкций шпангоута эта не имеет дополнительных колец, ее торообразные пояса 25 и 26 изготавливаютсяметодами намотки на специально изготовленных торообразных оправках излегкоудаляемого материала - восковойсолевой или песчано-полимерной основы. Материал оправок из полостей удаляется через специальные технологические отверстия 31 и 32, образуемыеметодом прокалывания-раздвижения нитяной армировки заготовок, элементов,пропитанных еще неотвержденным связующим.На фиг. 5 показан вариант конструкции шпангоута, составленного изтрех торообразных поясов, образующихпри совмещении двутавровый профиль.Каждый из поясов 33-35 и ребро 36образованы на оправках 37-39 из пенополиуретана, заранее вспененного иотвержденного в специальных торообразных формах. Нижний пояс выполненна комбинированной оправке, средняя86 5 5555 часть 39 которой выполнена из пенополиуретана или сферопластика, а краевые 40 и 41 - из песчано-полимерной массы, удаляемой в процессе изготовления через технологические отверстия 42 и 43, образуемые проколом (раздвижением) силовой армировки заготовок, находящейся в неотвержденной матрице-связуюшем.ОНа Фиг. 6 показан вариант коробчатого шпангоута двутаврового профиля, имеющего. в составе своей силовой компоновки два кольцевых торообразных пояса 44 и 45, связанных между собой наружной обшивкой 46, образованной совмещением стенок 47 срединной части, жестко скрепленных между собой клеевой отвержденной массой, реэьбовыми втулками 48 и/или винта ми 49.В случае необходимости, например, для увеличения жесткости этот вариант шпангоута может быть подкреплен дополнительными пустотелыми торообраз , ными шпангоутами-оболочками 50 и 51,Торообраэные пояса 44 и 45, а также оболочки .50 и 51 имеют кольцевые замкнутые канальг 52-54, сообщающиеся 30 (52 и 53) или не сообщающиеся (50 и 54) между собой.Все торообразные пояса имеют технологические отверстия 55 и 56, необходимые для удаления из полостей 52- 54 легкоразрушаемых масс оправок.В случае необходимости (например, для исключения расслоений) стенки торообразных поясов этого варианта и/или их обшивки могут быть дополни 40 тельно скреплены резьбовыми втулками 59 и 60 или штифтами.На фиг. 7 показан вариант шпангоута двутаврового сечения, образованного из двух торообразных поясов-полок 61 и 62 и полого торообразного ребра 63, скрепленных между собой посредством соединительных реэьбовых элементов 64 и 65 и наружной обшивки 66, спрофилированной по профилю по лок и ребра посредством опрессовки ее стенок в пресс-Форме или вакуум- камере. Кольцевые полости 67-69 полок и ребра могут иметь сообщающиеся между собой отверстия, Для удаления из этих полостей массы оправок в боковых стенках этих элементов предусмотрены сквозные отверстия, образованные методом прокалывания (раздвижения) армировки, пропитанной неотвержденным связующим составом.Эти отверстия подкреплены реэьбовыми втулками 70-72, к которым в случае необходимости могут быть присоединены другие детали и узлы.В описанном варианте предложенная конструкция может выполнять несколько функций: и как шпангоут-воэдуховод, работающий от воздействия локальных нагрузок, и как баллон давления, повышающий одновременно работу на устой. чивость его силовых стенок.Совмещенные варианты компоновки шпангоута описанной конструкции представлены на Фиг. 8-13.Каждое из сечений, представленных на фиг. 8-13, имеет торообразные пустотелые опорные пояса, надетые на кольцевые ребра и скрепленные с ними посредством одной или нескольких обшивок клеевой отвержденной массой. При этом на Фиг. 10 представлено сечение опорного шпангоута с одной полкой 73 и одним ребром 74, а на фиг. 12 и 13 показаны возможные варианты совмещенных сечений крестообразного (Фиг.12) или таврового (фиг,13)профиля. Торообразные полки и боковые ребра этих вариантов конструкций связаны между собой одной 75 (Фиг. 13) или двумя 76 и 77 (Фиг.12) обшивками, скрепленнйми между собой только на торцевых (боковых) поверхностях полых ребер.В основу технологического процесса всех перечисленных вариантов опорного шпангоута заложен один и тот же принцип изготовления - вначале на легко- разрушаемые оправки посредством ките (ленто) укладчиков (Фиг. 14 и 15) методами намотки наносится предварительно пропитанный связующим нитяной или ленточный материал с образованием на них неотвержденных заготовок полок и ребер опорного шпангоута. Затем полученные таким образом заготовки совмещаются между собой и скрепляются, образуя соответствующий профиль, и на этот профиль по схемам на фиг. 14 и 15 вновь наносится методами намотки ленточный или нитяной материал, предварительно пропитанный связующим, до заданной толщины пакета стенки, а на последнем этапе полученный намоткой пакет внешней обшивки сдавливается до соответствующегорасчетного профиля с проведением по1555586 А-А следующей термообработки заготовок конструкции по режиму отверждения их связующей массы.Таким образом, могут быть изготовлены опорные шпангоуты из компози 5 ционных волокнистых материалов любых геометрических размеров и формы, с любой ориентировкой нитей в пространстве (по объему стенок шпангоута) и из любых нитяных материалов, пропи" таиных связующей массой. Формула изобретения 151. Опорный шпангоут из композиционного материала, состоящий из оправки-каркаса профильного поперечного сечения и наружной обшивки, образованной чередующимися слоями непрерывного армирующего элемента меридиональной, спиральной и/или кольцевой ориентации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности, жесткости и весового совершенст ва, оправка-каркас выполнена в виде скрепленных между собой колец коробчатого сечения с пустотелым и/илицельным по крайней мере одним кольцевым ребром, причем шпангоут имееттехнологические отверстия, проходящиечерез обшивку и оправку-каркас, вкоторые установлены крепежные элементы,2, Шпангоут по п.1, о т лф.и ч а -ю щ и й с я тем, что стенки колец оправки-каркаса и внешней обшивки дополнительно скреплены втулками с отбортовкайи, установленными со стороны внутренних полостей полок и/или,ребер,3. Шпангоут по пп. 1 и 2, о т - л и,ч а ю щ и й с я тем, что ребра образованы совмещенными стенками внешней обшивки.4. Шпангоут по пп. 1-3, о т л ич а ю щ и й с я пем, что кольца оправки каркаса подкреплены установленными во внутренних полостях дополнительными кольцами, совмещенными стенками или гофрированными кольцевыми элементами,155558 б 6 ю 15 Составитель Е.Чернявскактор Л.Гратилло Техред Л. Сердюкова Корректор С, Черни изводственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужг л. Гагарина, 101 Заказ 549 Тираж 565 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5