RU2422568C1

RU2422568C1 - Mesh shell

Info

Publication number: RU2422568C1
Application number: RU2010117725/12A
Authority: RU
Inventors: Василий Юльевич Жиркевич (RU); Василий Юльевич Жиркевич
Original assignee: Василий Юльевич Жиркевич
Priority date: 2010-05-05
Filing date: 2010-05-05
Publication date: 2011-06-27

Abstract

FIELD: textile, paper.

SUBSTANCE: mesh shell includes two mutually orthogonal families of threads or bars, axes of which have a shape of helical lines, which are oppositely twisted relative to axes of threads or bars of the other family, arranged so that each thread or bar of one family on each turn, covering a thread or a bar of another family, simultaneously covers adjacent threads or bars of its family, besides, pitch and diameter of helical lines are alternate and depend on metrics of a surface, where this shell belongs.

EFFECT: expansion of application area of a mesh having high cohesion of the produced structure, increased rigidity, considerable vitality.

1 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области конструкций из проволочных сеток, а также тканям с особым расположением нитей.The invention relates to the field of designs of wire mesh, as well as fabrics with a special arrangement of threads.

Известна ткань, образованная двумя семействами взаимно перпендикулярно ориентированных нитей основы и утка, в которой оси нитей каждого семейства имеют форму винтовых линий, противоположно закрученных по отношению к нитям другого семейства, и любая нить, перевиваясь с нитями другого семейства, одновременно охватывает на каждом витке смежные нити своего семейства (Ткань и способ ее получения. RU 2243299, 27.12.2004). Такая структура может быть реализована не только в собственно тканях, но и в других топологически схожих с нею конструкциях, например проволочных сетках типа панцирных. В последнем случае роль нитей играет проволока (пруток), а свитые из нее спирали фактически являются пружинами. Таким образом, в данном контексте термины «нить», «проволока» или «пруток» оказываются равнозначными.Known fabric formed by two families of mutually perpendicular oriented warp and weft, in which the axis of the threads of each family are in the form of helical lines, oppositely twisted with respect to the threads of another family, and any thread, intertwining with the threads of another family, simultaneously covers adjacent threads of his family (Fabric and method for its production. RU 2243299, 12.27.2004). Such a structure can be realized not only in the fabrics themselves, but also in other structures topologically similar to it, for example, armored-type wire meshes. In the latter case, the role of the threads is played by the wire (bar), and the spirals twisted from it are actually springs. Thus, in this context, the terms “thread”, “wire” or “bar” are equivalent.

Недостатком названного переплетения, выбранного в качестве прототипа, является ограниченность области его применения случаем плоских тканей или сеток. Строго говоря, эта область ограничена классом поверхностей нулевой гауссовой кривизны, поскольку при незначительных, не выходящих за пределы упругости, дополнительных деформациях нитей (или проволоки, из которой свиты пружины сетки) возможно путем сворачивания полотна ткани или сетки получить цилиндрические или конические поверхности.The disadvantage of this weave, selected as a prototype, is the limited scope of its application to the case of flat fabrics or nets. Strictly speaking, this region is limited by the class of surfaces of zero Gaussian curvature, since with minor, not exceeding the elasticity limits, additional strains of the threads (or the wire from which the mesh springs are twisted) it is possible to obtain cylindrical or conical surfaces by folding the fabric web or mesh.

В то же время для ряда приложений представляла бы интерес возможность получения сетчатых оболочек ненулевой гауссовой кривизны, например сферических, тороидальных и прочих. Задачей предлагаемого изобретения является распространение области применения предложенного в патенте RU 2243299 переплетения на такие поверхности.At the same time, for a number of applications, it would be of interest to obtain mesh shells of nonzero Gaussian curvature, for example, spherical, toroidal, and others. The objective of the invention is to extend the scope of application proposed in the patent RU 2243299 weaving on such surfaces.

Указанная задача решается тем, что основные параметры винтовых линий сетки - диаметр и шаг винта - делаются переменными и зависящими от метрики поверхности, в которой должна находиться сетка. Причем для ортогональных координат оси винтовых линий ориентируются вдоль соответствующих координатных линий криволинейной поверхности, и для любой нити в каждой произвольной точке значение диаметра винта должно быть пропорционально длине элемента дуги координаты, ортогональной к той, вдоль которой ориентирована ось данной винтовой линии. В действительности эта пропорциональность несколько нарушается необходимостью учета конечной толщины нити, что, очевидно, несущественно в контексте объяснения принципа организации предлагаемой сетки.The indicated problem is solved in that the main parameters of the helix lines of the grid — the diameter and pitch of the screw — are made variable and depend on the metric of the surface in which the grid should be. Moreover, for orthogonal coordinates, the axes of the helical lines are oriented along the corresponding coordinate lines of the curved surface, and for any thread at each arbitrary point, the value of the diameter of the screw should be proportional to the length of the arc element of the coordinate, orthogonal to that along which the axis of the given helix is oriented. In fact, this proportionality is somewhat violated by the need to take into account the finite thickness of the thread, which, obviously, is not significant in the context of explaining the principle of organization of the proposed mesh.

На Фиг.1 показана схема, иллюстрирующая влияние метрики поверхности на форму винта (здесь D и H - соответственно диаметр и шаг винта). На Фиг.2 показан пример предлагаемого переплетения применительно к тороидальной сетке. Фиг.3 и Фиг.4 показывают пружину переменных параметров, какой она представляется в структуре тороидальной сетки, соответственно на виде спереди и виде сбоку, а Фиг.5 - эту же пружину в разогнутом виде. На Фиг.6 изображен пример использования предлагаемого переплетения в конструкции пружинного колеса транспортного средства. На Фиг.7 отдельно показан вид спереди фрагмента этого колеса, ограниченного двумя секущими плоскостями, проходящими через его ось. На Фиг.8 этот фрагмент показан на виде сбоку, причем поверхности, попадающие в секущую плоскость, условно заштрихованы. Фиг.9 представляет вид этого фрагмента в аксонометрии.Figure 1 shows a diagram illustrating the effect of surface metrics on the shape of the screw (here D and H are the diameter and pitch of the screw, respectively). Figure 2 shows an example of the proposed weave in relation to a toroidal grid. Figure 3 and Figure 4 show the spring of variable parameters, which it appears in the structure of the toroidal grid, respectively, in the front view and side view, and Figure 5 - the same spring in an unfolded form. Figure 6 shows an example of the use of the proposed weave in the design of the spring wheel of the vehicle. Fig. 7 separately shows a front view of a fragment of this wheel bounded by two secant planes passing through its axis. On Fig this fragment is shown in side view, and the surface falling into the secant plane, conditionally shaded. Fig.9 is a perspective view of this fragment.

Предлагаемое переплетение, иллюстрируемое примером тороидальной сетчатой оболочки, включает два семейства пружин, одно из которых условно можно назвать основой, а другое - утком. Пружины основы 1 (Фиг.2-9) перевиваются с пружинами утка 2 (Фиг.2, 6-9) и одновременно друг с другом. На Фиг.2 также показан непрозрачный экран 3, введенный внутрь тороидальной сетчатой оболочки для облегчения визуального восприятия структуры переплетения. С этой же целью полное переплетение показано только в средней части изображенного участка сетки, в правой части показаны лишь пружины основы, а слева, соответственно, пружины утка. К основе здесь считаются принадлежащими пружины, оси которых ориентированы вдоль образующей окружности тора, а к утку - пружины, оси которых ориентированы вдоль кольцевой оси тора. Последние имеют постоянный диаметр и шаг и лишь оси их искривлены и замкнуты в окружности, что в свете высокой податливости длинных пружин при изгибе сложно отнести к существенным особенностям их конструкции. Пружины же основы демонстрируют очевидную изменчивость своих главных параметров - диаметра и шага - по длине (Фиг.3 и Фиг.4). Впрочем из технологических соображений, а также для облегчения сборки нет нужды при изготовлении придавать пружинам непосредственно указанную на Фиг.3 и Фиг.4 форму. Достаточно изготовить их в виде неискривленной пружины переменного диаметра и шага, как это показано на Фиг.5, а необходимую форму с искривленной осью пружины приобретут уже в составе собранной конструкции вследствие упоминавшейся высокой податливости длинных пружин при изгибе.The proposed weave, illustrated by the example of a toroidal mesh shell, includes two families of springs, one of which can conditionally be called the base, and the other - weft. The springs of the base 1 (Fig.2-9) intertwined with the springs of the weft 2 (Fig.2, 6-9) and simultaneously with each other. Figure 2 also shows an opaque screen 3, inserted inside the toroidal mesh shell to facilitate visual perception of the structure of the weave. For the same purpose, full weaving is shown only in the middle part of the depicted mesh section, only the base springs are shown on the right side, and weft springs, respectively, on the left. The springs, the axes of which are oriented along the torus circumferential circle, are considered to belong to the base, and the springs whose axes are oriented along the annular axis of the torus belong to the weft. The latter have a constant diameter and pitch, and only their axes are curved and closed in a circle, which, in light of the high flexibility of long springs during bending, is difficult to attribute to the essential features of their design. The spring springs demonstrate the obvious variability of their main parameters - diameter and pitch - along the length (Figure 3 and Figure 4). However, for technological reasons, as well as to facilitate assembly, there is no need in manufacturing to give the springs the shape directly indicated in FIG. 3 and FIG. 4. It is enough to make them in the form of a non-curved spring of variable diameter and pitch, as shown in Fig. 5, and the necessary shape with a curved axis of the spring will be acquired as part of the assembled structure due to the mentioned high flexibility of long springs during bending.

Таким образом, сборка конечного изделия, например колеса транспортного средства, может представляться последовательностью следующих операций. Из металлического прутка свивают пружины регулярного строения для семейства утка и пружины переменного диаметра и шага, как показано на Фиг.5 - для семейства основы. Производят закалку и отпуск изготовленных пружин для придания необходимых параметров упругости и прочности. Далее собирают сетку из пружин основы, последовательно ввинчивая в кромку образующегося сеточного полотна пружину за пружиной, соответствующим образом направляя их на каждом витке. Необходимо отметить, что во время ввинчивания отдельно взятой пружины из-за различия диаметров и шагов контактирующих витков может потребоваться некоторое ее деформирование. Очевидно, при выборе геометрических и механических характеристик пружин нужно обеспечить, чтобы это деформирование происходило в пределах упругости применяемого материала (как вариант для особо сложных конструкций возможно использование материалов с эффектом памяти формы, так чтобы при сборке все пружины сетки имели регулярное строение и приобретали требуемую конфигурацию, запомненную при предварительной обработке, уже после сборки в процессе необходимого температурного воздействия). После сборки сетки из пружин основы поперек им последовательно ввинчивают пружины утка. При замыкании каждой уточной пружины в кольцо ее концы выводят внутрь тороидальной сетки и сращивают. Щель, остающаяся с внутренней стороны тора, предоставляет возможность доступа для проведения этой операции. После завершения сборки сетки концы пружин основы 1 фиксируются в диске 4 (Фиг.6-9) колеса с помощью прижимных планок 5 (Фиг.8-9).Thus, the assembly of the final product, such as a vehicle wheel, can be represented by a sequence of the following operations. From a metal bar, springs of regular structure are twisted for the duck family and springs of variable diameter and pitch, as shown in Fig. 5 for the warp family. They harden and temper the manufactured springs to impart the necessary parameters of elasticity and strength. Next, a mesh is assembled from the base springs, sequentially screwing the spring behind the spring into the edge of the resulting mesh web, guiding them accordingly on each coil. It should be noted that during the screwing of a single spring due to the difference in diameters and steps of the contacting coils, some deformation of the spring may be required. Obviously, when choosing the geometric and mechanical characteristics of the springs, it is necessary to ensure that this deformation occurs within the elasticity of the material used (as an option for particularly complex structures, it is possible to use materials with a shape memory effect, so that during assembly all the mesh springs have a regular structure and acquire the required configuration , memorized during pre-treatment, already after assembly in the process of the necessary temperature exposure). After assembling the mesh from the base springs, weft springs are screwed in successively across them. When each weft spring is closed in a ring, its ends are brought inside the toroidal mesh and spliced. The gap remaining on the inside of the torus provides access for this operation. After the assembly of the mesh is completed, the ends of the springs of the base 1 are fixed in the disk 4 (Fig.6-9) of the wheel using the clamping strips 5 (Fig.8-9).

При осуществлении изобретения может быть получен технический результат, заключающийся в существенном расширении области применения сетки, обладающей важным достоинством - высокой связностью получаемой структуры, что обеспечивает повышенную жесткость, а также значительную живучесть, так как множественность контактов образующих сетку прутков друг с другом препятствует расползанию конструкции при возникновении локальных повреждений сетки.When carrying out the invention, a technical result can be obtained, consisting in a significant expansion of the scope of the grid, which has an important advantage - high connectivity of the resulting structure, which provides increased rigidity and also significant survivability, since the multiplicity of contacts of the bars forming the grid with each other prevents the structure from creeping when occurrence of local grid damage.

Технико-экономическое преимущество заявляемого изобретения заключается в возможности снижения расходов на материалы при выборе конструкций заданной прочности и увеличении их срока службы.The technical and economic advantage of the claimed invention lies in the possibility of reducing the cost of materials when choosing structures of a given strength and increasing their service life.

Изобретение может использоваться при производстве композиционных материалов, а также в ряде строительных конструкций и в деталях машин оригинального исполнения, в частности при изготовлении колес транспортных средств.The invention can be used in the production of composite materials, as well as in a number of building structures and in the details of original machines, in particular in the manufacture of vehicle wheels.

Claims

Mesh sheath, comprising two mutually orthogonal families of threads or rods, the axes of which are in the form of helical lines, oppositely twisted with respect to the axes of threads or rods of another family, located so that on each turn each thread or bar of one family, covering a thread or bar of another of the family, simultaneously covers adjacent threads or rods of its family, characterized in that the pitch and diameter of the helix lines are variable and are determined by the metric of the surface to which this shell belongs but.