RU2321516C1 - Three-layer body structure - Google Patents
Three-layer body structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2321516C1 RU2321516C1 RU2006140762/11A RU2006140762A RU2321516C1 RU 2321516 C1 RU2321516 C1 RU 2321516C1 RU 2006140762/11 A RU2006140762/11 A RU 2006140762/11A RU 2006140762 A RU2006140762 A RU 2006140762A RU 2321516 C1 RU2321516 C1 RU 2321516C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filler
- corrugated
- layer
- fiberglass
- metal
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к трехслойным конструкциям, используемым при создании судов, платформ, прочих плавучих и сухопутных транспортных средств из неметаллических и металлических материалов, и может быть использовано в судостроении, в других областях транспортного машиностроения и в промышленном строительстве.The invention relates to three-layer structures used to create ships, platforms, other floating and land vehicles from non-metallic and metal materials, and can be used in shipbuilding, in other areas of transport engineering and in industrial construction.
Трехслойная конструкция - это конструкция, которая состоит из внешних несущих слоев и внутреннего слоя-заполнителя. По сравнению с традиционными конструкциями трехслойные конструкции обладают рядом преимуществ. Они обеспечивают высокие технико-экономические показатели изделий, обладают высокой удельной прочностью и высокой эффективностью при воздействии внешних нагрузок. Разнесение и подкрепление слоев с помощью заполнителя теоретически позволяет достигнуть напряжений в слоях, определяемых лишь свойствами материалов, и существенно снизить массу конструкции.A three-layer structure is a structure that consists of external supporting layers and an internal filler layer. Compared with traditional structures, three-layer structures have several advantages. They provide high technical and economic performance of products, have high specific strength and high efficiency when exposed to external loads. Spacing and reinforcing layers using a filler theoretically allows you to achieve stresses in the layers, determined only by the properties of the materials, and significantly reduce the mass of the structure.
Изобретение направлено на повышение прочности, жесткости и надежности трехслойных конструкций из композиционных материалов, например из стеклопластика, с гофрированным заполнителем.The invention is aimed at increasing the strength, rigidity and reliability of three-layer structures made of composite materials, for example, fiberglass, with corrugated filler.
Трехслойные конструкции из стеклопластика нашли широкое применение, что обусловлено наличием следующих свойств: отсутствие коррозии, радиопрозрачность, возможность путем введения различных модификаторов регулировать специальные свойства (электротехнические, акустические и др.) и обеспечивать требуемую анизотропию механических свойств.Three-layer fiberglass structures are widely used, due to the presence of the following properties: no corrosion, radio transparency, the ability to introduce special properties (electrical, acoustic, etc.) and provide the required anisotropy of mechanical properties by introducing various modifiers.
Известна принятая в качестве прототипа трехслойная корпусная конструкция, выполненная из стеклопластика, содержащая несущие слои и гофрированный заполнитель (Прохоров Б.Ф. Кобелев В.Н. «Расчет трехслойных конструкций». М.: Машиностроение, 1984 г.). Соединение несущих слоев с гофрированным заполнителем в этой конструкции осуществляется при помощи склеивания.Known adopted as a prototype, a three-layer hull structure made of fiberglass, containing bearing layers and corrugated aggregate (Prokhorov BF Kobelev VN "Calculation of three-layer structures." M .: Mechanical Engineering, 1984). The connection of the carrier layers with corrugated aggregate in this design is carried out by gluing.
Недостатками трехслойных конструкций из стеклопластика с гофрированным заполнителем являются:The disadvantages of three-layer structures made of fiberglass with corrugated filler are:
- недостаточно высокая прочность клеевого соединения несущих слоев с гофрированным заполнителем. Вследствие малой площади контакта гофрированного заполнителя по вершинам гофра с несущими слоями клеевое соединение при использовании обычной технологии не обеспечивает необходимой надежности трехслойной конструкции из стеклопластика. Для увеличения прочности клеевого соединения гофрированного заполнителя с несущими слоями применяются различные способы конструктивного решения соединения, обеспечивающие увеличение площади контакта гофрированного заполнителя с несущими слоями, введение дополнительных накладок, использование гофрированного заполнителя с вертикальными стенками и др., которые приводят к увеличению массы конструкции и снижению эффективности конструкций из стеклопластика,- insufficiently high adhesive strength of the bearing layers with corrugated aggregate. Due to the small contact area of the corrugated aggregate along the corrugated vertices with the bearing layers, the adhesive joint using conventional technology does not provide the necessary reliability of the three-layer fiberglass structure. To increase the strength of the adhesive joint of the corrugated aggregate with the bearing layers, various methods of constructive connection are used, providing an increase in the contact area of the corrugated aggregate with the bearing layers, the introduction of additional overlays, the use of corrugated aggregate with vertical walls, etc., which lead to an increase in the mass of the structure and lower efficiency fiberglass structures,
- недостаточная жесткость конструкции, вызванная тем, что стеклопластик имеет низкий модуль нормальной упругости. Необходимая жесткость конструкции из стеклопластика обеспечивается увеличением высоты гофрированного заполнителя и толщины несущих слоев, что увеличивает ее массу,- insufficient structural rigidity due to the fact that fiberglass has a low modulus of normal elasticity. The necessary rigidity of the fiberglass structure is provided by increasing the height of the corrugated aggregate and the thickness of the bearing layers, which increases its mass,
- высокая трудоемкость изготовления соединений конструкций между собой и с деталями насыщения, необходимость введения дополнительных вставок накладных металлических элементов и т.д., что, однако, не всегда обеспечивает надежность клеевых соединений.- the high complexity of the manufacture of structural joints between themselves and with saturation details, the need to introduce additional inserts of overhead metal elements, etc., which, however, does not always ensure the reliability of adhesive joints.
Техническим результатом изобретения является обеспечение высокой прочности соединения элементов в трехслойной конструкции из стеклопластика - несущих слоев и гофрированного заполнителя, повышение ее жесткости и прочности, снижение трудоемкости изготовления, повышение надежности соединения конструкций между собой и с деталями насыщения.The technical result of the invention is to ensure high strength of the connection of elements in a three-layer structure made of fiberglass - bearing layers and corrugated aggregate, increasing its rigidity and strength, reducing the complexity of manufacturing, increasing the reliability of the connection of structures between themselves and with saturation details.
Технический результат достигается тем, что в трехслойной конструкции, изготовленной из стеклопластика и состоящей из двух несущих слоев и гофрированного заполнителя, один из несущих слоев и гофрированный заполнитель выполнены из одного и того же металла, плакированного стеклопластиком, при этом толщина плакировки из стеклопластика в гофрированном заполнителе и несущем слое должна быть не менее 0,4 мм. Полости панели заполнены пористым материалом плотностью 0,05-0,3 г/см3, связанного с гофрированным заполнителем. Соединение несущего слоя из металла, плакированного стеклопластиком, с гофрированным заполнителем со стороны металла осуществляется сваркой в гофрах, а соединение несущего слоя из стеклопластика с гофрированным заполнителем со стороны плакировки из стеклопластика - склеиванием по вершинам гофрированного заполнителя с применением полиэфирных, эпоксидных и других клеев, а также по поверхности пористого материала.The technical result is achieved in that in a three-layer structure made of fiberglass and consisting of two bearing layers and corrugated aggregate, one of the bearing layers and corrugated aggregate are made of the same metal clad with fiberglass, while the thickness of the fiberglass cladding in corrugated aggregate and the carrier layer must be at least 0.4 mm. The cavity of the panel is filled with porous material with a density of 0.05-0.3 g / cm 3 associated with corrugated aggregate. The connection of the carrier layer of fiberglass clad metal with corrugated filler on the metal side is carried out by welding in corrugations, and the connection of the carrier layer of fiberglass with corrugated filler on the fiberglass cladding side is glued along the vertices of the corrugated filler using polyester, epoxy and other adhesives, and also on the surface of the porous material.
Слой металла в гофрированном заполнителе может быть перфорированным с коэффициентом перфорации не более 0,7.The metal layer in the corrugated aggregate may be perforated with a perforation coefficient of not more than 0.7.
Использование в несущем слое и в гофрированном заполнителе металла, обладающего более высокими значениями прочности и модуля нормальной упругости по сравнению со стеклопластиком, приводит к увеличению жесткости и прочности трехслойной корпусной конструкции из стеклопластика.The use of a metal in the carrier layer and in the corrugated filler, which has higher values of strength and normal elastic modulus compared to fiberglass, leads to an increase in the rigidity and strength of the three-layer fiberglass hull structure.
Наличие в несущем слое и гофрированном заполнителе одного и того же металла позволяет использовать для их соединения сварку (контактную, лазерную, электронно-лучевую и др.), обеспечивающую практически равнопрочное соединение несущего слоя и гофрированного заполнителя.The presence of the same metal in the carrier layer and corrugated filler allows welding (contact, laser, electron beam, etc.) to be used to connect them, providing almost equal strength connection between the carrier layer and corrugated filler.
Наличие стеклопластика на наружной поверхности несущего слоя обеспечивает конструкции высокую коррозионную стойкость и декоративные свойства.The presence of fiberglass on the outer surface of the carrier layer provides the design with high corrosion resistance and decorative properties.
Наличие стеклопластика в гофрированном заполнителе обеспечивает также прочное соединение заполнителя с пористым материаломThe presence of fiberglass in the corrugated aggregate also provides a strong connection of the aggregate with a porous material
Прочность соединения несущего слоя из стеклопластика с гофрированным заполнителем со стороны плакировки обеспечивается клеевым соединением по вершинам гофров и поверхности пористого материала, связанного в свою очередь с гофрированным заполнителемThe strength of the connection of the carrier layer of fiberglass with corrugated aggregate on the cladding side is provided by adhesive bonding on the tops of the corrugations and the surface of the porous material, which in turn is associated with corrugated aggregate
Применение пористого материала обеспечивает также устойчивость стенок гофров, что приводит к увеличению жесткости трехслойной конструкции в целом, повышает ее плавучесть, препятствует распространению воды при повреждении наружного несущего слоя. При введении пористого материала с плотностью менее 0,05 г/см3 уменьшается эффективность передачи усилий от несущих слоев к гофрированному заполнителю и снижается устойчивость несущих слоев при действии сжимающих сил, а при плотности более 0,3 г/см3 снижается эффективность его применения в связи с увеличением массы конструкции.The use of a porous material also ensures the stability of the walls of the corrugations, which leads to an increase in the rigidity of the three-layer structure as a whole, increases its buoyancy, and prevents the spread of water when the outer carrier layer is damaged. With the introduction of a porous material with a density of less than 0.05 g / cm 3 , the efficiency of the transfer of forces from the bearing layers to the corrugated aggregate decreases and the stability of the bearing layers under the action of compressive forces decreases, and when the density is more than 0.3 g / cm 3, its effectiveness in connection with an increase in the mass of the structure.
Толщина слоя стеклопластика в несущем слое и в гофрированном заполнителе определяется, исходя из приложенных внешних нагрузок, но не менее 0,4 мм.The thickness of the fiberglass layer in the carrier layer and in the corrugated filler is determined based on the applied external loads, but not less than 0.4 mm.
Использование в гофрированном заполнителе перфорированного металла уменьшает массу вводимого металла и соответственно массу конструкции и увеличивает межслойную прочность соединения между стеклопластиком и металлом в гофрированном заполнителе. При увеличении коэффициента перфорации металла гофрированного заполнителя более 0,7 снижается прочность конструкции.The use of perforated metal in a corrugated aggregate reduces the mass of the introduced metal and, accordingly, the mass of the structure and increases the interlayer strength of the connection between fiberglass and metal in the corrugated aggregate. With an increase in the coefficient of perforation of the metal of the corrugated aggregate of more than 0.7, the structural strength decreases.
На фигуре 1а, б представлена предлагаемая трехслойная корпусная конструкция, которая состоит из двух несущих слоев, один из которых выполнен полностью из стеклопластика (1), а другой - из алюминиевого сплава, плакированного стеклопластиком (4), гофрированного заполнителя из алюминия, плакированного стеклопластиком (2), и пористого материала (5).Figure 1a, b shows the proposed three-layer case structure, which consists of two supporting layers, one of which is made entirely of fiberglass (1), and the other is made of aluminum alloy clad with fiberglass (4), corrugated filler made of aluminum, clad with fiberglass ( 2), and porous material (5).
Соединение несущего слоя (4) с гофрированным заполнителем (2) выполняется сваркой 3 (контактная сварка, лазерная и др.), а несущего слоя из стеклопластика (1) с гофрированным заполнителем (2) - клеевое по вершинам гофров и поверхности пористого материала (5).The connection of the carrier layer (4) with corrugated filler (2) is performed by welding 3 (resistance welding, laser, etc.), and the carrier layer of fiberglass (1) with corrugated filler (2) is glued along the corrugated vertices and the surface of the porous material (5 )
На фигуре 1б предлагаемая конструкция представлена с перфорированным металлическим слоем в гофрированном заполнителе.In figure 1b, the proposed design is presented with a perforated metal layer in corrugated aggregate.
Конструкция работает следующим образом.The design works as follows.
Трехслойная конструкция в составе корпуса судна или его надстройки располагается таким образом, чтобы несущий слой из стеклопластика был наружным, контактирующим с морской коррозионной средой, а металлический несущий слой, плакированный стеклопластиком, - внутренним, что обеспечивает высокую коррозионную стойкость корпуса, с одной стороны, а с другой - высокие декоративные свойства и возможность надежного крепления деталей насыщения с внутренней стороны корпуса. При воздействии внешних изгибающих или сжимающих сил напряжения от одного несущего слоя к другому передаются через гофрированный заполнитель и пористый материал, которые прочно связаны между собой и с несущими слоями.The three-layer structure in the vessel’s hull or its superstructure is positioned so that the carrier layer of fiberglass is external in contact with the marine corrosive environment, and the metal carrier layer clad with fiberglass is internal, which ensures high corrosion resistance of the hull, on the one hand, and on the other hand, high decorative properties and the possibility of reliable fastening of saturation parts on the inside of the case. When exposed to external bending or compressive forces, stresses from one carrier layer to another are transmitted through corrugated filler and porous material, which are firmly connected to each other and to the bearing layers.
Для оценки эффективности предлагаемой трехслойной корпусной конструкции были изготовлены опытные образцы предлагаемой конструкции и прототипа.To assess the effectiveness of the proposed three-layer hull structure were made prototypes of the proposed design and prototype.
В предлагаемой трехслойной корпусной конструкции при изготовлении одного несущего слоя и в качестве плакировки в другом несущем слое и в гофрированном заполнителе использовали стеклопластик, состоящий из полиэфирного связующего марки ПН 609-21М и стеклоткани Т 10-80. В качестве металла во втором несущем слое и в гофрированном заполнителе применяли алюминиевый сплав 1561. Полости конструкции были заполнены пенопластом Heres R63.50 с плотностью 0,1, 0,05 и 0,3 г/см3.In the proposed three-layer case structure in the manufacture of one carrier layer and as a cladding in another carrier layer and in the corrugated filler, fiberglass was used, consisting of a polyester binder grade PN 609-21M and fiberglass T 10-80. The metal alloy 1561 was used as the metal in the second carrier layer and in the corrugated filler. The cavities of the structure were filled with Heres R63.50 foam with a density of 0.1, 0.05, and 0.3 g / cm 3 .
Высота гофрированного заполнителя в трехслойной корпусной конструкции - 20 мм. Толщина несущего слоя из стеклопластика - 3,2-3,4 мм. Толщина несущего слоя из алюминиевого сплава с плакировкой из стеклопластика - 2,10-2,12 мм, в т.ч. толщина плакировки - 0,4 мм, толщина стенки гофрированного заполнителя 1.8 мм при толщине плакировки 0,5 мм.The height of the corrugated aggregate in a three-layer case structure is 20 mm. The thickness of the fiberglass carrier layer is 3.2-3.4 mm. The thickness of the carrier layer of aluminum alloy with fiberglass cladding is 2.10-2.12 mm, incl. cladding thickness - 0.4 mm, wall thickness of corrugated aggregate 1.8 mm with a cladding thickness of 0.5 mm.
В запредельных составах плотность пенопласта составляла 0,04 и 0,4 г/см3 In the transcendent compositions, the foam density was 0.04 and 0.4 g / cm 3
В конструкции прототипа оба несущих слоя и гофрированный заполнитель изготовлены из стеклопластика, состоящего из слоев стеклоткани Т-10-80 и полиэфирного связующего марки ПН 609-21М. Высота гофрированного заполнителя - 20,0-20,2 мм, толщина несущих слоев - 3,0-3,2 мм, толщина стенки гофрированного заполнителя - 2,5 мм.In the design of the prototype, both the carrier layer and the corrugated aggregate are made of fiberglass, consisting of layers of fiberglass T-10-80 and a polyester binder brand PN 609-21M. The height of the corrugated aggregate is 20.0-20.2 mm, the thickness of the bearing layers is 3.0-3.2 mm, the wall thickness of the corrugated aggregate is 2.5 mm.
Результаты исследований механических свойств предлагаемой трехслойной конструкции в сопоставлении с прототипом приведены в табл.1.The results of studies of the mechanical properties of the proposed three-layer structure in comparison with the prototype are given in table 1.
Эффективность предлагаемой конструкции оценивали по отношению расчетных значений объемной массы предлагаемой конструкции к прототипу-конструкции из стеклопластика и отношениям экспериментальных значений жесткости и разрушающих нагрузок.The effectiveness of the proposed design was evaluated by the ratio of the calculated values of the bulk density of the proposed design to the prototype design of fiberglass and the ratios of the experimental values of stiffness and breaking loads.
Технико-экономический эффект от использования изобретения по сравнению с прототипом заключается в улучшении тактико-технических данных судов, построенных с использованием предлагаемой трехслойной корпусной конструкции, снижении массы, повышении грузоподъемности, улучшении условий эксплуатации.The technical and economic effect of the use of the invention in comparison with the prototype is to improve the tactical and technical data of ships built using the proposed three-layer hull structure, reduce weight, increase load capacity, improve operating conditions.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006140762/11A RU2321516C1 (en) | 2006-11-17 | 2006-11-17 | Three-layer body structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006140762/11A RU2321516C1 (en) | 2006-11-17 | 2006-11-17 | Three-layer body structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2321516C1 true RU2321516C1 (en) | 2008-04-10 |
Family
ID=39366704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006140762/11A RU2321516C1 (en) | 2006-11-17 | 2006-11-17 | Three-layer body structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2321516C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2533769C1 (en) * | 2013-07-11 | 2014-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" (ФГУП "Крыловский государственный научный центр") | Radar eluding device |
| CN117246027A (en) * | 2023-11-20 | 2023-12-19 | 江苏晶昱宝环境科技有限公司 | High-density composite sound insulation board lamination assembly equipment |
-
2006
- 2006-11-17 RU RU2006140762/11A patent/RU2321516C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2533769C1 (en) * | 2013-07-11 | 2014-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" (ФГУП "Крыловский государственный научный центр") | Radar eluding device |
| CN117246027A (en) * | 2023-11-20 | 2023-12-19 | 江苏晶昱宝环境科技有限公司 | High-density composite sound insulation board lamination assembly equipment |
| CN117246027B (en) * | 2023-11-20 | 2024-01-23 | 江苏晶昱宝环境科技有限公司 | High-density composite sound insulation board lamination assembly equipment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2235480T3 (en) | AN ELEMENT OF STRUCTURAL LAMINATE. | |
| JP4746340B2 (en) | Structure for preventing delamination of sandwich panels | |
| CN1745015A (en) | Vessel structures and structures in marine vessels | |
| JP2003512950A (en) | Laminated plate configuration with composite structure | |
| CN105599889B (en) | High-rigidity light solid composite rudder blade | |
| CN109501397B (en) | Honeycomb composite material | |
| CN110744873A (en) | 3D printing structure composite material sandwich board with negative Poisson ratio effect and processing method | |
| US20050118369A1 (en) | Structural sandwich plate members | |
| CN102966060B (en) | Integrally curved surface-shaped pier anti-collision floating type casing box | |
| CN104015814A (en) | Carbon fiber carriage structure | |
| RU2321516C1 (en) | Three-layer body structure | |
| JP2006511742A (en) | Large composite structure and method for producing large composite structure | |
| KR100970377B1 (en) | Connecting member for composite panel and aluminium honeycomb panel structure assembled thereby | |
| CN106080957A (en) | A kind of sandwich composite pneumatic shell for submersible | |
| CN101101038B (en) | Damping structure and composite material | |
| CN109318541B (en) | Bidirectional corrugated lattice reinforced composite material sandwich structure | |
| CN106564237A (en) | Lightweight and multi-level orthogonal corrugated core sandwich structure and preparation method thereof | |
| RU86553U1 (en) | LAMINATED HOUSING CONSTRUCTION (OPTIONS) | |
| CN114987027A (en) | Laminated sandwich type anti-explosion and anti-impact structure | |
| CN103038561A (en) | Extruded elements | |
| CN87213320U (en) | Composite plate with high-rigidity structure | |
| KR200324723Y1 (en) | Ship with twin hulls | |
| KR20130078003A (en) | Structure for fore body of vessels | |
| CN211416503U (en) | Porous structure composite board | |
| Wahrhaftig et al. | Analysis of a new composite material for watercraft manufacturing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081118 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20100410 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181118 |