RU170048U1

RU170048U1 - NET DESIGN OF INTEGRAL TYPE FROM COMPOSITE MATERIAL

Info

Publication number: RU170048U1
Application number: RU2016146922U
Authority: RU
Inventors: Валентин Илдарович Халиулин; Елена Марковна Герштейн; Ярослав Сергеевич Данилов
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2016-11-29
Publication date: 2017-04-12

Abstract

Полезная модель относится к области высоконагруженных элементов конструкции транспортных средств, космических аппаратов и строительства, в частности к сетчатым конструкциям.Сетчатая конструкция интегрального типа из композиционного материала (Фиг. 1, а) состоит из периодически повторяющихся комбинаций стержней 1, расположенных вертикально относительно горизонтальной плоскости, образованных лентами 2 и пересекающихся в узлах 3. При этом в каждом узле 3 ленты 2, образующие стержни 1, чередуются и каждая лента делает поворот на 90° перед узлом 3, занимая горизонтальное положение, а после узла 3 занимает исходное вертикальное положение путем поворота на 90° в обратном направлении.Данная сетчатая конструкция интегрального типа из композиционного материала имеет высокую эффективность благодаря повышенным механическим характеристикам за счет достижения высокого коэффициента наполнения в конструкции. Этому способствует плотное прижатие лент 2 друг к другу благодаря их вертикальному (относительно горизонтальной плоскости) расположению в стержнях 1 между узлами 3. 1 ил.The utility model relates to the field of highly loaded structural elements of vehicles, spacecraft and construction, in particular to mesh structures. The mesh type integrated structure of composite material (Fig. 1, a) consists of periodically repeating combinations of rods 1 located vertically relative to the horizontal plane, formed by ribbons 2 and intersecting in nodes 3. Moreover, in each node 3, the ribbons 2 forming the rods 1 alternate and each ribbon rotates 90 ° in front of the node m 3, occupying a horizontal position, and after the unit 3 occupies the initial vertical position by rotating through 90 ° in reverse napravlenii.Dannaya mesh structure integral type composite material has high efficiency due to increased mechanical characteristics due to the achievement of a high filling factor in the design. This contributes to the tight pressing of the tapes 2 to each other due to their vertical (relative to the horizontal plane) location in the rods 1 between nodes 3. 1 il.

Description

Полезная модель относится к области высоконагруженных элементов конструкции транспортных средств, космических аппаратов и строительства, в частности к сетчатым конструкциям.The utility model relates to the field of highly loaded structural elements of vehicles, spacecraft and construction, in particular to mesh structures.

Известна сетчатая башня (патент №2 178 494, МПК G06F 17/50, G06F 19/00, G01L 1/00, В64С 1/06, опубл. 20.01.2002, бюл. №2). Конструкция сетчатой башни является металлической и содержит унифицированные по длине стержни и объединяющие их по высоте кольца жесткости. Стержни по всей высоте башни пересекаются в вершинах углов многоугольных колец жесткости, смежные по высоте из которых смещены относительно друг друга на половину угла, равного частному от деления 360° на количество сторон многоугольников, в вершинах которых соединены указанные стержни. Данная конструкция имеет большую массу, что связано с использованием металлических материалов, и предназначена для применения в области строительства.Known mesh tower (patent No. 2 178 494, IPC G06F 17/50, G06F 19/00, G01L 1/00, B64C 1/06, publ. 01.20.2002, bull. No. 2). The design of the mesh tower is metal and contains rods uniform in length and stiffening rings uniting them in height. The rods across the entire height of the tower intersect at the vertices of the corners of polygonal stiffening rings, adjacent in height of which are offset relative to each other by half an angle equal to the quotient of dividing 360 ° by the number of sides of the polygons at whose vertices these rods are connected. This design has a large mass, which is associated with the use of metal materials, and is intended for use in the field of construction.

Известна сетчатая оболочка вращения из композиционных материалов (патент №2 392 122, МПК В32В 1/08, В32В 3/12, В64С 1/00, B64G 1/22, опубл. 20.06.2010, бюл. №17). Сетчатая оболочка образована из повторяющихся по толщине стенки оболочки слоев систем перекрещивающихся спиральных, продольных и кольцевых лент из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, образующих спиральные, кольцевые, продольные и дополнительные ребра. Дополнительные ребра ориентированы в продольном направлении и они короче образующей и неравномерно распределены по длине и периметру. При горизонтальной схеме укладки лент в узлах образуется плотная структура с высоким коэффициентом объемного наполнения, т.е. малым количеством связующего и большим количеством армирующего материала, а в стержнях между узлами слои лент расположены на большом расстоянии, равном толщине этих лент. В результате в этих зонах конструкция имеет низкий коэффициент объемного наполнения (избыток связующего) и, как следствие, малую сдвиговую прочность. Таким образом, конструкция стержней и узлов в данном случае не допускает равномерного распределения связующего, что приводит к снижению прочности конструкции. Данная сетчатая конструкция близка к заявляемой полезной модели и принята за прототип.Known mesh shell rotation of composite materials (patent No. 2 392 122, IPC B32B 1/08, B32B 3/12, B64C 1/00, B64G 1/22, publ. 06/20/2010, bull. No. 17). The mesh shell is formed from layers of systems of intersecting spiral, longitudinal and annular ribbons of unidirectional filaments, fastened with a polymeric binder, forming spiral, annular, longitudinal and additional ribs, repeated over the thickness of the wall of the shell. Additional ribs are oriented in the longitudinal direction and they are shorter than the generatrix and unevenly distributed along the length and perimeter. With a horizontal pattern of laying ribbons in nodes, a dense structure with a high volumetric filling coefficient is formed, i.e. a small amount of binder and a large amount of reinforcing material, and in the rods between the nodes the layers of tapes are located at a large distance equal to the thickness of these tapes. As a result, in these zones the structure has a low coefficient of volumetric filling (excess binder) and, as a result, low shear strength. Thus, the design of the rods and nodes in this case does not allow a uniform distribution of the binder, which leads to a decrease in the strength of the structure. This mesh design is close to the claimed utility model and adopted as a prototype.

Технической проблемой является создание конструкции с повышенной эффективностью и долговечностью.The technical problem is the creation of structures with increased efficiency and durability.

Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении эффективности конструкции путем повышения ее механических характеристик за счет получения высокого коэффициента наполнения в композиционном материале конструкции.The technical result, which is achieved by the claimed utility model, is to increase the efficiency of the structure by increasing its mechanical characteristics by obtaining a high filling ratio in the composite structure material.

Технический результат достигается тем, что в сетчатой конструкции интегрального типа из композиционного материала, состоящей из периодически повторяющихся комбинаций из стержней, пересекающихся в узлах, новым является то, что ленты, образующие стержни, относительно горизонтальной плоскости расположены вертикально и в узлах занимают горизонтальное положение путем поворота на 90° перед узлом, а после узла занимают исходное вертикальное положение путем поворота на 90° в обратном направлении.The technical result is achieved by the fact that in a mesh construction of an integral type made of composite material consisting of periodically repeating combinations of rods intersecting in nodes, it is new that the ribbons forming the rods are located vertically relative to the horizontal plane and occupy a horizontal position in the nodes by rotation 90 ° in front of the node, and after the node they occupy the initial vertical position by turning 90 ° in the opposite direction.

Сущность полезной модели показана на Фиг. 1, где:The essence of the utility model is shown in FIG. 1, where:

а - сетчатая конструкция интегрального типа из композиционного материала; б - фрагмент сетчатой конструкции; 1 - стержень сетчатой конструкции; 2 - лента армирующего материала; 3 - узел сетчатой конструкции.a - mesh design of the integral type of composite material; b - a fragment of the mesh structure; 1 - the core of the mesh structure; 2 - tape reinforcing material; 3 - node mesh design.

Сетчатая конструкция интегрального типа из композиционного материала (Фиг. 1, а) состоит из периодически повторяющихся комбинаций стержней 7, образованных лентами 2, расположенными вертикально относительно горизонтальной плоскости, и пересекающихся в узлах 3. При этом в каждом узле 3 ленты 2, образующие стержни 1, чередуются и каждая лента делает поворот на 90° перед узлом 3, занимая горизонтальное положение, а после узла 3 занимает исходное вертикальное положение путем поворота на 90° в обратном направлении.The mesh structure of the integral type made of composite material (Fig. 1, a) consists of periodically repeating combinations of rods 7 formed by ribbons 2 located vertically relative to the horizontal plane and intersecting at nodes 3. Moreover, in each node 3 the ribbons 2 forming the rods 1 , alternate and each tape makes a 90 ° rotation in front of node 3, occupying a horizontal position, and after node 3 it takes up its original vertical position by turning 90 ° in the opposite direction.

Данная сетчатая конструкция интегрального типа из композиционного материала имеет высокую эффективность благодаря повышенным механическим характеристикам за счет достижения высокого коэффициента наполнения в конструкции. Этому способствует плотное прижатие лент 2 друг к другу благодаря их вертикальному расположению в стержнях 1 между узлами 3.This mesh design of the integral type of composite material has high efficiency due to the increased mechanical characteristics due to the achievement of a high fill factor in the structure. This is facilitated by the tight pressing of the tapes 2 to each other due to their vertical arrangement in the rods 1 between nodes 3.

Claims

A mesh construction of an integral type made of composite material, consisting of periodically repeating combinations of rods formed by ribbons of reinforcing material connected to each other and intersecting in nodes, characterized in that the ribbons forming the rods are located vertically relative to the horizontal plane and in the nodes occupy a horizontal position by rotation 90 degrees in front of the node, and after the node they occupy the initial vertical position by turning 90 degrees in the opposite direction.