CN214093959U - 一种复合材料过渡段结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种复合材料过渡段结构，包括位于外侧的蒙皮，以及设置于所述蒙皮内的支撑结构；所述支撑结构包括若干沿所述蒙皮的周向设置的支撑框，以及若干沿所述蒙皮的轴向分布的长桁；所述支撑框上设置有安装孔，所述长桁穿过所述安装孔，与所述支撑框交错分布；所述蒙皮以及所述支撑结构的材质均为复合材料。本实用新型提供的复合材料过渡段结构，通过选用复合材料材质，并结合蒙皮与支撑结构的结构设计，使得复合材料过渡段结构在满足相应设备力学性能的基础上，减轻了重量，实现轻量化设计。

Description

一种复合材料过渡段结构

技术领域

本实用新型涉及复合材料的应用技术领域，具体而言，涉及一种复合材料过渡段结构。

背景技术

过渡段结构是一种常用结构，例如某些筒体状的反应器、武器装备等结构中，都需要通过筒体状的过渡段来对两种相同或不同的结构进行连接。

由于许多设备中的过渡段均需要承受较大的内压，对过渡段的力学要求较高，目前的筒性过渡段结构通常由铝合金高压铸造，然后铣削成型；但是由铝合金过渡段结构重量较重，导致使用该筒形过渡段结构的设备较为笨重，不利于设备的轻量化需求。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是目前铝合金过渡段结构重量较重。

为解决上述问题，本实用新型提供一种复合材料过渡段结构，包括位于外侧的蒙皮，以及设置于所述蒙皮内的支撑结构；

所述支撑结构包括若干沿所述蒙皮的周向设置的支撑框，以及若干沿所述蒙皮的轴向分布的长桁；

所述支撑框上设置有安装孔，所述长桁穿过所述安装孔，与所述支撑框交错分布；

所述蒙皮以及所述支撑结构的材质均为复合材料。

可选地，所述安装孔为C型孔。

可选地，所述支撑框包括连接部与腹板，所述连接部与所述蒙皮的内壁相连；所述腹板与所述连接部垂直连接。

可选地，所述安装孔的高度小于所述腹板高度的1/2。

可选地，所述长桁包括底板与竖直板，所述竖直板与所述底板垂直连接。

可选地，所述底板与所述蒙皮的内壁相连，且所述底板的宽度与所述安装孔底端的宽度相同。

可选地，所述蒙皮与所述支撑结构为一体式结构。

可选地，还包括若干角片，所述角片与所述安装孔相邻设置。

可选地，所述角片包括垂直设置的第一连接板与第二连接板，所述第一连接板与所述长桁相连，所述第二连接板与所述支撑框相连。

可选地，所述长桁的端部设置有斜切结构，所述斜切结构的倾斜角度范围为45°～60°。

与现有技术相比，本实用新型提供的复合材料过渡段结构具有如下优势：

本实用新型提供的复合材料过渡段结构，通过选用复合材料材质，并结合蒙皮与支撑结构的结构设计，使得复合材料过渡段结构在满足相应设备力学性能的基础上，减轻了重量，实现轻量化设计。

附图说明

图1为本实用新型所述的复合材料过渡段结构的结构简图；

图2为本实用新型所述的支撑框的结构简图；

图3为本实用新型所述的长桁的结构简图；

图4为图1中A处的局部放大图。

附图标记说明：

1-蒙皮；2-支撑结构；21-支撑框；211-安装孔；212-连接部；213-腹板；22-长桁；221-底板；222-竖直板；3-角片；31-第一连接板；32-第二连接板。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于简化描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定为“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第一特征之“上”或之“下”，可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征的正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

目前铝合金材质的过渡段结构，为了满足力学需求，通常需要较厚的壁厚，导致过渡段结构较为笨重；同时，由于目前铝合金材质的过渡段结构通常为铸造类零件，在铸造成型过程中容易形成气孔、缩孔、夹杂等缺陷，不仅导致过渡段结构的强度降低，还会导致铣削工作量大。

为解决目前铝合金过渡段结构重量较重的问题，本实用新型提供一种复合材料过渡段结构，利用复合材料有比重小、比模量以及比强度高、可设计性强的优点，本申请提供的过渡段结构通过选用复合材料材质，在满足过渡段结构力学性能的基础上，降低过渡段结构的重量，从而减轻使用该过渡段结构的设备的重量，实现轻量化设计。

具体的，参见图1～图4所示，该复合材料过渡段结构包括位于外侧的蒙皮1，以及设置于蒙皮1内的支撑结构2；其中蒙皮1的形状以及尺寸根据过渡段结构的需求而定，本申请优选该蒙皮1为筒形结构；蒙皮1的具体铺层厚度以及铺层角度等，均可根据过渡段的受力特点进行设计；支撑结构2用于对蒙皮1进行支撑、加强，提高过渡段结构的稳定性；该支撑结构2包括若干沿蒙皮1的周向设置的支撑框21，以及若干沿蒙皮1的轴向分布的长桁22；支撑框21为封闭式结构，具体形状与蒙皮1的形状相适配；由于本申请中蒙皮1为圆筒形结构，支撑框21为圆环状结构，该圆环状结构的外径与蒙皮1的内径相同，以保证支撑框21与蒙皮1紧密贴合；支撑框21的数量根据蒙皮1的尺寸以及受力需求而定，本申请优选支撑框21的数量为4个，且4个支撑框21于蒙皮1内均匀分布。

为进一步提高复合材料过渡段结构性能的稳定性，本申请进一步沿蒙皮1的轴向设置若干长桁22；由于支撑框21沿蒙皮1的周向分布，而长桁22沿蒙皮1的轴向分布，从而使得在蒙皮1的内侧形成通过若干相互垂直交错分布的支撑框21与长桁22构成的支撑结构2；本申请优选该长桁22的长度与蒙皮1的长度相同，以通过结构连续的长桁22来保证过渡段结构力学性能的连续性；长桁22的数量根据蒙皮的尺寸以及受力等而定，本申请优选长桁22的数量为12个，且12个沿蒙皮1的轴向分布的长桁22于蒙皮1的内圆周上均匀分布。

为保持长桁22沿轴向上的连续性，本申请优选支撑框21上设置有安装孔211，长桁22穿过安装孔211，与支撑框21交错分布；其中每一支撑框21上安装孔211的数量均与长桁22的数量相同；对于本申请而言，每一支撑框21上安装孔211的数量均为12个；同时，不同支撑框21上的安装孔211的分布方位相同，以使得每一长桁22通过依次穿过每一支撑框21上位于同一分布方位的安装孔211进行分布。

本申请中的过渡段结构采用复合材料材质具体是指，本申请中蒙皮1以及支撑结构2的材质均为复合材料；进一步的，本申请优选该复合材料为碳纤维复合材料。

本实用新型提供的复合材料过渡段结构，通过选用复合材料材质，并结合蒙皮1与支撑结构2的结构设计，使得复合材料过渡段结构在满足相应设备力学性能的基础上，减轻了重量，实现轻量化设计。

参见图2所示，本申请优选安装孔211为C型孔。

进一步的，本申请中的支撑框21包括连接部212与腹板213，连接部212与蒙皮1的内壁相连；腹板213与连接部212垂直连接。

连接部212以及腹板213均为板状结构，其中连接部212用于与蒙皮1的内侧相连，该连接部212的分布方向与蒙皮1的分布方向相平行，以便于使连接部212与蒙皮1的内侧相贴合；连接部212与腹板213之间可以通过胶接等方式相连，本申请优选该连接部212与腹板213为一体式结构。

安装孔211的尺寸根据长桁22的尺寸而定；本申请优选安装孔211的高度，即安装孔211内壁上的点与蒙皮1之间的最大垂直距离，小于腹板213高度的1/2，以避免安装孔211的存在影响支撑框21的力学性能。

参见图3所示，本申请中的长桁22为长条状结构，该长桁22包括底板221与竖直板222，竖直板222与底板221垂直连接。

本申请优选该竖直板222位于底板221的中部；竖直板222与底板221之间可以通过胶接等方式相连，为提高连接强度，本申请优选竖直板222与底板221为一体式结构。

具体的，为提高过渡段结构的力学性能，本申请优选底板221与蒙皮1的内壁相连，且底板221的宽度与安装孔211底端的宽度相同。

为使得底板221直接与蒙皮1的内壁相连，本申请中安装孔211同时开设在连接部212以及腹板213上，使得连接部212上在安装孔211处形成缺口，以便于底板221通过该缺口与蒙皮1的内壁相连；本申请中安装孔211底端的宽度就是指该缺口处的宽度；通过使底板221的宽度与安装孔211底端的宽度相同，使得底板221安装于该安装孔211中后，底板221能够与连接部212紧密贴合，提高连接强度。

其中蒙皮1与支撑结构2之间可以通过胶接等方式相连；为提高力学性能，本申请优选蒙皮1与支撑结构2为一体式结构；具体的，成型过程中，通过将蒙皮1、支撑框21与长桁22于固化炉中共同固化成型，使得蒙皮1与支撑结构2成为一体式结构。

进一步的，参见图4所示，本申请提供的复合材料过渡段结构还包括若干角片3，角片3与安装孔211相邻设置。

其中角片3的数量根据安装孔211的数量而定；通过在安装孔211处设置角片3，利用该角片3对开口位置进行补强，以避免因安装孔211的设置而损坏复合材料过渡段结构的力学性能。

具体的，该角片3可以为金属等材质，也可以为复合材料材质；本申请中的角片3包括垂直设置的第一连接板31与第二连接板32，第一连接板31与长桁22相连，第二连接板32与支撑框21相连。

垂直设置的第一连接板31与第二连接板32构成一L型结构，本申请优选该L型结构的角片3为一体式结构；通过将角片3的一侧与长桁22相连，另一侧与支撑框21相连，具体的，第一连接板31与竖直板222相连，第二连接板32与腹板213相连，使得蒙皮1、支撑框21以及长桁22成为一个受力整体，进一步提高复合材料过渡段结构的力学性能。

进一步的，本申请每一安装孔211处均设置有两个角片3，两个角片3分别对称设置于长桁22的两侧，以进一步提高复合材料过渡段结构的力学性能。

本申请优选每一角片3均通过铆接的方式与支撑框21以及长桁22相连。

此外，为避免复合材料过渡段结构出现应力集中现象，本申请优选长桁22的端部设置有斜切结构，并进一步优选该斜切结构的倾斜角度范围为45°～60°。

本实用新型提供的复合材料过渡段结构，结构形式简单，重量轻，且结构强度高，在较轻的重量情况下能够承受较大的载荷，有利于实现轻量化设计。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种复合材料过渡段结构，其特征在于，包括位于外侧的蒙皮(1)，以及设置于所述蒙皮(1)内的支撑结构(2)；

所述支撑结构(2)包括若干沿所述蒙皮(1)的周向设置的支撑框(21)，以及若干沿所述蒙皮(1)的轴向分布的长桁(22)；

所述支撑框(21)上设置有安装孔(211)，所述长桁(22)穿过所述安装孔(211)，与所述支撑框(21)交错分布；

所述蒙皮(1)以及所述支撑结构(2)的材质均为复合材料。

2.如权利要求1所述的复合材料过渡段结构，其特征在于，所述安装孔(211)为C型孔。

3.如权利要求2所述的复合材料过渡段结构，其特征在于，所述支撑框(21)包括连接部(212)与腹板(213)，所述连接部(212)与所述蒙皮(1)的内壁相连；所述腹板(213)与所述连接部(212)垂直连接。

4.如权利要求3所述的复合材料过渡段结构，其特征在于，所述安装孔(211)的高度小于所述腹板(213)高度的1/2。

5.如权利要求1所述的复合材料过渡段结构，其特征在于，所述长桁(22)包括底板(221)与竖直板(222)，所述竖直板(222)与所述底板(221)垂直连接。

6.如权利要求5所述的复合材料过渡段结构，其特征在于，所述底板(221)与所述蒙皮(1)的内壁相连，且所述底板(221)的宽度与所述安装孔(211)底端的宽度相同。

7.如权利要求1～6任一项所述的复合材料过渡段结构，其特征在于，所述蒙皮(1)与所述支撑结构(2)为一体式结构。

8.如权利要求1～6任一项所述的复合材料过渡段结构，其特征在于，还包括若干角片(3)，所述角片(3)与所述安装孔(211)相邻设置。

9.如权利要求8所述的复合材料过渡段结构，其特征在于，所述角片(3)包括垂直设置的第一连接板(31)与第二连接板(32)，所述第一连接板(31)与所述长桁(22)相连，所述第二连接板(32)与所述支撑框(21)相连。

10.如权利要求1～6任一项所述的复合材料过渡段结构，其特征在于，所述长桁(22)的端部设置有斜切结构，所述斜切结构的倾斜角度范围为45°～60°。

Images