PL232413B1

PL232413B1 - Latticed middle layer of a sandwich panel

Info

Publication number: PL232413B1
Application number: PL417280A
Authority: PL
Inventors: Stanisław Karczmarzyk; Stanisław Radkowski; Adam Gałęzia
Original assignee: Politechnika Warszawska
Priority date: 2016-05-21
Filing date: 2016-05-21
Publication date: 2019-06-28
Also published as: PL417280A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest kratowa warstwa środkowa panelu sandwich, mającego zastosowanie do budowy elementów nośnych nadwozi hybrydowych do pojazdów lądowych, zwłaszcza dachów, ścian bocznych i podłóg oraz platform ładunkowych w takich pojazdach jak autobusy, tramwaje, wagony kolejowe, statki rzeczne lub morskie.The present invention relates to a grated middle layer of a sandwich panel which is applicable to the construction of load-bearing elements of hybrid bodies for land vehicles, in particular roofs, side walls and floors, and loading platforms in vehicles such as buses, trams, railroad cars, river or sea vessels.

Znane są płyty komórkowe z rdzeniem komórkowym w kształcie plastra miodu z komórkami o przekroju wielokąta lub innej figury geometrycznej. Kształt komórek zależy od kształtu i układu elementów tworzących rdzeń. Pręty lub paski tworzące rdzeń mogą być łączone na zakładkę, sklejane bokami, a także układane warstwowo.Cellular boards with a honeycomb-shaped cell core with cells with a cross section of a polygon or other geometric figure are known. The shape of the cells depends on the shape and arrangement of the elements that make up the core. The rods or strips that make up the core can be overlapped, glued sideways, and also layered.

Ze zgłoszenia patentowego PL 408 828 znany jest panel konstrukcyjny typu sandwich o zwiększonej wytrzymałości konstrukcji kratowej stanowiącej warstwę środkową panelu z czworobocznymi komórkami utworzonymi przez połączone na zakładkę pręty. Pręty mają budowę warstwową, przy czym warstwa środkowa pręta ma sztywność mniejszą od płaskich warstw zewnętrznych pręta. Zastosowanie warstw składowych pręta o różnej sztywności umożliwiło zwiększenie odporności panelu na drgania, a dodatkowe wypełnienie komórek materiałem spienionym pozwoliło na zwiększenie izolacyjności termicznej i akustycznej panelu.From the patent application PL 408 828 a sandwich-type construction panel is known with increased strength of the lattice structure constituting the middle layer of the panel with quadrilateral cells formed by bars connected with overlapping. The bars have a layered structure, with the middle layer of the bar having a stiffness lower than the flat outer layers of the bar. The use of the rod's component layers of different stiffness made it possible to increase the panel's resistance to vibrations, and the additional filling of the cells with foamed material allowed to increase the thermal and acoustic insulation of the panel.

Celem wynalazku jest zwiększenie wytrzymałości kratowej warstwy środkowej panelu sandwich wykonanej z prętów o budowie warstwowej łączonych na zakładkę.The object of the invention is to increase the strength of the lattice middle layer of a sandwich panel made of sandwich bars connected by an overlap.

Kratowa warstwa środkowa panelu sandwich, wykonana z połączonych na zakładkę prętów kompozytowych o bokach prostoliniowych przecinających się pod kątem prostym, między którymi znajdują się oddzielne komórki przestrzenne, które mogą być puste lub wypełnione jednorodnym lekkim materiałem konstrukcyjnym o pożądanych własnościach akustycznych, przy czym równoległe płaskie powierzchnie prętów, dolna i górna są połączone trwale z zewnętrznymi warstwami panelu sandwich, według wynalazku charakteryzuje się tym, że pręty kompozytowe tworzące kratową warstwę środkową panelu mają w przekroju poprzecznym kształt wieloboku wklęsłego z rdzeniem z lekkiego materiału konstrukcyjnego oraz laminatową warstwą zewnętrzną złożoną z dwóch części, lewej i prawej, połączonych z rdzeniem, które stykają się ze sobą wzdłuż dwóch linii prostych na płaskich powierzchniach pręta przylegających do zewnętrznych warstw panelu sandwich.A lattice middle layer of a sandwich panel made of overlapped composite bars with rectilinear sides intersecting at right angles, between which there are separate spatial cells, which can be empty or filled with a homogeneous lightweight construction material with the desired acoustic properties, the parallel flat surfaces of the lower and upper bars are permanently connected to the outer layers of the sandwich panel, according to the invention, the composite bars forming the central lattice layer of the panel have a concave polygon shape in cross-section with a core of lightweight construction material and a laminate outer layer composed of two parts, left and right, joined to the core, touching each other along two straight lines on the flat surfaces of the bar adjacent to the outer layers of the sandwich panel.

Korzystnym jest, jeżeli pręty kompozytowe tworzące kratową warstwę środkową mają w przekroju poprzecznym kształt wieloboku wklęsłego o symetrii osiowej, zwłaszcza podwójnej symetrii osiowej.The cross-sectional shape of a concave polygon with axial symmetry, in particular double axial symmetry, is advantageously used.

Korzystnym jest, jeżeli pręty kompozytowe tworzące kratową warstwę środkową mają w przekroju poprzecznym kształt asymetrycznego wieloboku wklęsłego.Preferably, the composite bars forming the lattice middle layer have the shape of an asymmetric concave polygon in cross section.

Korzystnym jest także, jeżeli przewężenie przekroju poprzecznego wieloboku wklęsłego mierzone w połowie wysokości pręta ma szerokość w zakresie od 10 do 20 grubości laminatowej warstwy zewnętrznej.It is also advantageous if the narrowing of the cross-section of the concave polygon measured at half the height of the bar has a width in the range of 10 to 20 thicknesses of the outer laminate layer.

W rozwiązaniu według wynalazku konstrukcja pręta kompozytowego o profilu wieloboku wklęsłego umożliwia rozłożenie materiału rdzenia zgodnie z teorią zginania pręta oraz zwiększenie powierzchni kontaktu między kratową warstwą środkową i zewnętrznymi warstwami panelu. Fragmenty obu części laminatowej warstwy zewnętrznej pręta kompozytowego, lewej i prawej, przylegające do dwóch płaskich, równoległych zewnętrznych warstw panelu sandwich i połączone z rdzeniem bezpoślizgowo, stanowią ochronę rdzenia pręta kompozytowego i zwiększają jego odporność na obciążenia udarowe prostopadłe do powierzchni zewnętrznych warstw panelu sandwich. Fragmenty obu części warstwy zewnętrznej pręta kompozytowego, lewej i prawej, nie przylegające do warstw zewnętrznych panelu sandwich, zwiększają sztywność pręta kompozytowego w kierunku prostopadłym do jego osi i prostopadłym do powierzchni zewnętrznych warstw panelu sandwich.In the solution according to the invention, the construction of the composite bar with a concave polygon profile allows the distribution of the core material according to the bar bending theory and increasing the contact area between the middle lattice layer and the outer layers of the panel. Fragments of both parts of the outer laminate layer of the composite bar, left and right, adjacent to the two flat, parallel outer layers of the sandwich panel and connected to the core non-slip, protect the core of the composite bar and increase its resistance to impact loads perpendicular to the outer surfaces of the sandwich panel layers. Portions of both parts of the outer layer of the composite bar, left and right, not adjacent to the outer layers of the sandwich panel increase the stiffness of the composite bar in a direction perpendicular to its axis and perpendicular to the surfaces of the outer layers of the sandwich panel.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia kratową warstwę środkową panelu sandwich w widoku z góry, fig. 2 przedstawia przekrój poprzeczny pręta tworzącego kratową warstwę środkową, o podwójnej symetrii osiowej, fig. 3 przedstawia widok pręta kompozytowego o profilu wieloboku wklęsłego z dwoma płaszczyznami symetrii, fig. 4 przedstawia widok pręta kompozytowego o profilu wieloboku wklęsłego z jedną płaszczyzną symetrii, fig. 5 przedstawia widok pręta kompozytowego o profilu wieloboku wklęsłego o bokach asymetrycznych, fig. 6 przedstawia widok pręta kompozytowego o profilu dwuteowym, fig. 7 przedstawia widok pręta kompozytowego o profilu wieloboku wklęsłego o bokach łukowych, fig. 8 przedstawia widok z góry połączonych na zakładkę prętów kompozytowych o profilu z fig. 2, fig. 9 przedstawia widokThe subject of the invention is illustrated in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a top view of a sandwich panel middle layer, Fig. 2 shows a cross-section of the bar forming a lattice middle layer, with double axial symmetry, Fig. 3 shows a view of a composite bar with a concave polygon profile with two symmetry planes, Fig. 4 shows a view of a composite bar with a concave polygon profile with one symmetry plane, Fig. 5 shows a view of a composite bar with a concave polygon profile with asymmetrical sides, Fig. 6 shows a view of a composite bar with an I-section profile Fig. 7 is a view of a composite bar with a concave polygon profile with arched sides, Fig. 8 is a plan view of overlapped composite bars with the profile of Fig. 2, Fig. 9 is a view

PL 232 413 B1 z boku połączenia prętów kompozytowych o profilu z fig. 2 i z fig. 8, z widocznym wycięciem montażowym na połączenie zakładkowe, a fig. 10 przedstawia połączenia prętów kompozytowych w przekroju A-A z fig. 8, z widocznym wycięciem montażowym na połączenie zakładkowe.On the side of the joint of composite bars with the profile of Fig. 2 and Fig. 8, with a visible assembly cutout for the overlap joint, and Fig. 10 shows the composite bar joints in section AA from Fig. 8, with a mounting cutout for the joint visible. tabbed.

Jak przedstawiono na fig. 1, kratowa warstwa środkowa panelu sandwich jest wykonana z połączonych na zakładkę prętów kompozytowych, górnych P1 i dolnych P2, o bokach prostoliniowych przecinających się pod kątem prostym, między którymi znajdują się oddzielne komórki przestrzenne, które mogą być puste lub wypełnione jednorodnym lekkim materiałem konstrukcyjnym o pożądanych własnościach akustycznych.As shown in Fig. 1, the lattice middle layer of the sandwich panel is made of overlapping composite bars, upper P1 and lower P2, with rectilinear sides intersecting at right angles, between which there are separate spatial cells that can be empty or filled. homogeneous lightweight construction material with the desired acoustic properties.

Równoległe płaskie powierzchnie prętów, dolna i górna, są połączone trwale z zewnętrznymi warstwami panelu sandwich, niepokazanymi na rysunku. Pręty kompozytowe tworzące kratową warstwę środkową panelu mają w przekroju poprzecznym kształt wieloboku wklęsłego z rdzeniem z lekkiego materiału konstrukcyjnego i laminatową warstwą zewnętrzną.The parallel flat surfaces of the bars, the bottom and top, are firmly connected to the outer layers of the sandwich panel, not shown. The composite bars that make up the mid-lattice layer of the panel have the cross-sectional shape of a concave polygon with a core of lightweight construction material and a laminated outer layer.

Jak przedstawiono na fig. 2-7, pręty kompozytowe tworzące kratową warstwę środkową mogą mieć różny profil przekroju poprzecznego. Każdy pręt ma rdzeń 1 z lekkiego materiału konstrukcyjnego oraz laminatową warstwą zewnętrzną złożoną z dwóch części, lewej 2 i prawej 3, połączonych z rdzeniem 1, które stykają się ze sobą na złączach prostych 4 przebiegających wzdłuż dwóch linii prostych na płaskich powierzchniach pręta przylegających do zewnętrznych warstw panelu sandwich. Warstwy laminatowe są wykonane na bazie tkanin lub mat nasączonych utwardzalnymi żywicami.As shown in Figures 2-7, the composite bars forming the lattice middle layer can have a different cross-sectional profile. Each bar has a core 1 of lightweight construction material and a laminate outer layer composed of two parts, left 2 and right 3, connected to the core 1, which touch each other at straight joints 4 running along two straight lines on the flat surfaces of the bar adjacent to the external sandwich panel layers. Laminate layers are made of fabrics or mats impregnated with hardenable resins.

Pręty z fig. 2-3 mają profil wieloboku wklęsłego o podwójnej symetrii osiowej. Pręt z fig. 4 ma profil wieloboku wklęsłego o pojedynczej symetrii osiowej, z jednym bokiem wklęsłym a drugim prostym. Pręt z fig. 5 ma profil asymetryczny, z jednym bokiem wklęsłym a drugim częściowo pochylonym powyżej płaskiej powierzchni dolnej. Pręt z fig. 6 ma profil teowy o podwójnej symetrii osiowej. Pręt z fig. 7 ma profil o podwójnej symetrii osiowej z bokami wklęsłymi o zarysie łukowym. Laminatowa warstwa zewnętrzna pręta ma jednakową grubość „t” na całym obwodzie przekroju poprzecznego, a przewężenie przekroju poprzecznego mierzone w połowie wysokości H pręta ma szerokość w zakresie od 10 do 20 grubości „t” laminatowej warstwy zewnętrznej. Złącze proste 4 w widoku z góry jest pokazane na fig. 8.The bars of Figures 2-3 have a concave polygon profile with double axial symmetry. The bar of Figure 4 has a concave polygon profile with a single axial symmetry, with one concave side and the other straight side. The bar of Fig. 5 has an asymmetric profile, with one side concave and the other side partially sloping above the flat bottom surface. The bar of Fig. 6 has a T-profile with double axial symmetry. The bar of FIG. 7 has a profile with double axial symmetry with concave sides with an arcuate profile. The laminate outer layer of the rod has a uniform thickness "t" around the perimeter of the cross-section, and the narrowing of the cross-section measured at half the height H of the rod has a width ranging from 10 to 20 thickness "t" of the outer laminate layer. The straight joint 4 is shown in top view in Fig. 8.

Jak przedstawiono na fig. 9, 10, pręty kompozytowe mają wycięcia montażowe 5 dopasowane do ich profilu. W gotowym panelu sandwich pręty kompozytowe są połączone trwale na zakładkę w złączach utworzonych przez wycięcia montażowe 5, a płaskie powierzchnie prętów są połączone trwale z zewnętrznymi warstwami panelu. W celu zwiększenia izolacyjności term icznej i akustycznej panelu, komórki przestrzenne utworzone w warstwie środkowej przez połączone na zakładkę pręty mogą być wypełnione odpowiednim materiałem izolacyjnym.As shown in Figures 9, 10, the composite bars have mounting cutouts 5 suited to their profile. In the finished sandwich panel, the composite bars are permanently connected with an overlap in the joints formed by the mounting cutouts 5, and the flat surfaces of the bars are permanently connected to the outer layers of the panel. In order to increase the thermal and acoustic insulation of the panel, the space cells formed in the middle layer by the overlapping bars can be filled with a suitable insulation material.

Claims

Patent claims

1. A lattice middle layer of a sandwich panel made of overlapped composite bars with rectilinear sides intersecting at right angles, between which there are separate spatial cells, which can be empty or filled with a homogeneous lightweight construction material with the desired acoustic properties, while parallel flat surfaces of the bars, the upper and lower ones, are permanently connected to the outer layers of the sandwich panel, characterized in that the composite bars forming the middle lattice layer of the panel have a concave polygon shape in cross-section with a core (1) made of lightweight construction material and a laminated outer layer consisting of two the left (2) and right (3) parts connected to the core (1), which contact each other along two straight lines on the flat surfaces of the bar adjacent to the outer layers of the sandwich panel.

2. The layer according to claim 1 5. A method as claimed in claim 1, characterized in that the cross-sectional shape of the composite bars forming the mid-lattice layer has the shape of a concave polygon with axial symmetry, especially double axial symmetry.

3. The layer according to claim 1 5. The composite bar according to claim 1, characterized in that the composite bars forming the lattice middle layer have the cross-sectional shape of an asymmetric concave polygon.

4. The layer according to claim 1 The method of claim 1, characterized in that the narrowing of the cross-section of the concave polygon measured at half the height of the bar has a width in the range of 10 to 20 thicknesses of the outer laminate layer.