RU2380269C1

RU2380269C1 - Multi-layer shell from composite materials

Info

Publication number: RU2380269C1
Application number: RU2008136619/11A
Authority: RU
Inventors: Владислав Закирович Каримов (RU); Владислав Закирович Каримов; Николай Александрович Ошев (RU); Николай Александрович Ошев
Original assignee: Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2010-01-27

Abstract

FIELD: engineering industry.

SUBSTANCE: invention refers to engineering industry and can be used when manufacturing shell constructions from composite materials working for stability at action of external pressure and compression force. Multi-layer shell includes external cylindrical, internal shells from composite materials between which there located is light filler. Internal shell is faceted, and its peaks are attached to external shell. Filler is made in the form of segments arranged between external shell and faces of internal shell.

EFFECT: improving resistance to deformation and decrease of mass.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при создании оболочечных конструкций из композиционных материалов (КМ), работающих на устойчивость при действии наружного давления и сжимающей силы.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used to create shell structures made of composite materials (CM), working on stability under the action of external pressure and compressive force.

Оболочки, например, межступенчатых отсеков баллистических ракет подводного старта подвергаются целому комплексу эксплуатационных нагрузок: растяжение, сдвиг, изгиб, кручение, сжатие (от наружного давления и осевой сжимающей силы).Shells, for example, interstage compartments of ballistic missiles of underwater launch, are subjected to a whole range of operational loads: tension, shear, bending, torsion, compression (from external pressure and axial compressive force).

Для повышения жесткости оболочки (при работе на сдвиг, кручение, сжатие) можно увеличить ее толщину, но это приводит к увеличению ее массы. Более эффективным решением является применение многослойных (чаще всего трехслойных) оболочек. Известна конструкция трехслойной оболочки из КМ, содержащая наружную и внутреннюю обечайки, между которыми помещен легкий заполнитель. Ее конструкция приведена в сборнике: Конструкции ракетных двигателей на твердом топливе, под общ. ред. Л.Н.Лаврова. - М.: Машиностроение, 1993, стр.71, вариант «и».To increase the rigidity of the shell (when working on shear, torsion, compression), it is possible to increase its thickness, but this leads to an increase in its mass. A more effective solution is the use of multilayer (most often three-layer) shells. A known construction of a three-layer shell made of KM, containing the outer and inner shells, between which a lightweight aggregate is placed. Its design is given in the collection: Designs of solid propellant rocket engines, under total. ed. L.N. Lavrova. - M.: Mechanical Engineering, 1993, p. 71, variant “and”.

Эта конструкция, повышая жесткость оболочки, не обеспечивает совместность работы наружной и внутренней обечаек, особенно при многократном нагружении усилиями на «растяжение-сжатие», которые могут приводить к отрыву обечаек от заполнителя, несовместному деформированию их и существенному снижению жесткости.This design, increasing the rigidity of the shell, does not ensure the compatibility of the outer and inner shells, especially when repeatedly loading with tensile-compression forces, which can lead to the separation of the shells from the filler, their incompatible deformation and a significant decrease in rigidity.

Технической задачей данного изобретения является устранение указанных недостатков.An object of the invention is to remedy these drawbacks.

Технический результат достигается тем, что в многослойной оболочке, работающей под действием внешней нагрузки, содержащей наружную цилиндрическую и внутреннюю обечайки из композиционных материалов, между которым размещен легкий заполнитель, внутренняя обечайка выполнена ограненной, вершины которой скреплены с наружной обечайкой, а заполнитель выполнен в виде сегментов, размещенных между наружной обечайкой и гранями внутренней обечайки.The technical result is achieved in that in a multilayer shell operating under external load, containing an outer cylindrical and inner shell of composite materials, between which a lightweight aggregate is placed, the inner shell is faceted, the vertices of which are bonded to the outer shell, and the filler is made in the form of segments located between the outer shell and the faces of the inner shell.

Конструкция поясняется чертежом, где указаны:The design is illustrated in the drawing, which indicates:

1 - ограненная внутренняя обечайка,1 - faceted inner shell,

2 - продольные сегменты,2 - longitudinal segments,

3 - цилиндрическая наружная обечайка,3 - cylindrical outer shell,

а - зона надежного скрепления внутренней и наружной обечаек (зона монолитной оболочки),a - a zone of reliable fastening of the inner and outer shells (zone of a monolithic shell),

б - зона трехслойной оболочки - наружная цилиндрическая и внутренняя ограненная обечайки разъединены сегментным заполнителем.b - the zone of the three-layer shell - the outer cylindrical and inner faceted shells are separated by a segment filler.

Работает оболочка предлагаемой конструкции следующим образом. При нагружении оболочки сжимающей нагрузкой (при работе предыдущих ступеней) или внешним гидростатическим давлением (при подводном старте) обе обечайки (в отличие от трехслойной оболочки) нагружаются одинаково в связи с совместным изготовлением их в зоне «а». В то же время то что она в зоне «б» является трехслойной, приводит к повышенной конструкционной жесткости ее (сопротивлению формоизменению), вследствие чего оболочка выдерживает значительные внешние нагрузки. Соотношение и величина нагрузок определяет ширину зон «а» и «б». Даже при многократном действии нагрузок (растяжение-сжатие) монолитная зона «а» оболочки обеспечивает совместность деформирования наружной и внутренней обечаек, трехслойная зона «б» оболочки обеспечивает высокую жесткость ее. Таким образом, предлагаемая оболочка обладает всеми преимуществами однослойной оболочки (совместность работы) и трехслойной (высокое сопротивление формоизменению и малая масса) приводит к снижению ее массы по сравнению с однослойной оболочкой.The shell of the proposed design works as follows. When the shell is loaded with a compressive load (during operation of the previous stages) or external hydrostatic pressure (during underwater start), both shells (unlike the three-layer shell) are loaded equally in connection with their joint manufacture in zone “a”. At the same time, the fact that it is three-layered in zone “b” leads to its increased structural rigidity (resistance to shaping), as a result of which the shell withstands significant external loads. The ratio and magnitude of the loads determines the width of the zones "a" and "b". Even with repeated loads (tension-compression), the monolithic zone “a” of the shell ensures the compatibility of the deformation of the outer and inner shells, the three-layer zone “b” of the shell provides its high rigidity. Thus, the proposed shell has all the advantages of a single-layer shell (work compatibility) and a three-layer shell (high resistance to forming and low weight) leads to a decrease in its weight compared to a single-layer shell.

Claims

A multilayer shell made of composite materials operating under the action of an external load, containing an outer cylindrical, inner shell of composite materials, between which a lightweight aggregate is placed, characterized in that the inner shell is faceted, the vertices of which are bonded to the outer shell, and the filler is made in the form of segments located between the outer shell and the faces of the inner shell.