RU2632011C2 - Опорная стержневая конструкция из композитных материалов и способ её изготовления - Google Patents
Опорная стержневая конструкция из композитных материалов и способ её изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2632011C2 RU2632011C2 RU2016103267A RU2016103267A RU2632011C2 RU 2632011 C2 RU2632011 C2 RU 2632011C2 RU 2016103267 A RU2016103267 A RU 2016103267A RU 2016103267 A RU2016103267 A RU 2016103267A RU 2632011 C2 RU2632011 C2 RU 2632011C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frames
- rod connecting
- supporting rod
- layer
- unidirectional
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технике и технологии изготовления изделий типа опорных и корпусных конструкций из композитных материалов, например, в оптических системах. Опорная стержневая конструкция из композитных материалов представляет собой группу шпангоутов и стержневых соединительных связей между ними. В опорной стержневой конструкции стержневые соединительные связи выполнены в виде расположенных внутри каждой пары шпангоутов прямолинейных отрезков ломаных линий из однонаправленного композитного материала, проложенных по длине конструкции в диагональных перекрещивающихся направлениях с перегибом на каждом шпангоуте и с послойным включением их материала между кольцевыми слоями материала шпангоутов в местах пересечения, скреплены слоем ткани по периметру и заключены в бронировочные скорлупки. Изобретение обеспечивает повышение жесткости опорной стержневой конструкции. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технике и технологии изготовления изделий из композитных материалов типа опорных и составных частей корпусных конструкций, работающих в основном на осевое сжатие для использования, например, в оптических системах.
Известна конструкция, состоящая из обшивки, подкрепленной шпангоутами и стрингерами - прямолинейными связями, расположенными по образующей, и способ ее изготовления - выкладкой в пресс-формах и на оправке всех элементов конструкции с последующей их общей сборкой с установкой на клей (пат. RU №2124467 С2 МПК7 В29С 53/56).
Но такие же конструкции, включающие шпангоуты и продольно расположенные по образующей стрингеры, могут быть изготовлены и намоткой с прокладкой материала стрингеров при неподвижной оправке, то есть без применения сборочных операций (пат. US №5261616 (А) - 1993 - 11-16 МПК В29С 53/585).
Известна также конструкция по пат. RU №2373118 С1 МПК B64G 1/22 (2006.01), содержащая металлическую обшивку с торцовыми шпангоутами и стрингеры, сориентированные вдоль образующей, которые выполнены из волокнистого композитного материала и механически соединены металлической обшивкой.
Общим для упомянутых источников является структура подкрепляющих обшивку элементов в виде прямоугольников, образованных пересечением стрингеров и шпангоутов, то есть не самая оптимальная для восприятия пространственных нагрузок, и наличие сборочных операций.
Известны сетчатые оболочки с наружной обшивкой и ребрами, образованными из повторяющихся по их толщине слоев систем перекрещивающихся спиральных, кольцевых и продольных лент из однонаправленных нитей, например пат. RU №2442690 С1 МПК В32В 1/08 (2006.01). Они хорошо зарекомендовали себя во многих случаях применения.
Но в целом их конструкция образована из криволинейных ребер, проложенных по цилиндрической поверхности, и соответственно обладает относительно высокой деформативностью, например, для условий применения в оптических системах.
Известны также ферменные и рамные конструкции, состоящие из продольных, поперечных и диагональных цилиндрических стержней, например, по пат. RU №2417389 С1 МПК G02B 23/16 (2006.01), соединенных между собой в узлах пересечения.
Элементы ферменных и рамных конструкций - стержни - изготавливаются раздельно и соединяются в общую сборку.
При любых направлениях нагрузок на ферму все прямолинейные элементы ее работают на устойчивость, испытывая наиболее выгодную деформацию «растяжение - сжатие».
Но сборка их производится вручную, в то время как, например, изготовление сетчатых оболочек (упомянутый пат. RU №2442690 С1 или пат. RU №2558506 С1 МПК В29С 53/56 (2006.01)) производится полностью механизированным способом.
Наиболее близкой к заявленному изобретению по общему конструктивному оформлению является оболочка по пат. RU №2442690 С1 МПК В32В 1/08 (2006.01) с учетом преимуществ прямолинейных связей по жесткости.
Задачей данного предлагаемого изобретения является создание опорной стержневой конструкции из композитных материалов с повышенной жесткостью и обеспечением возможности механизированного изготовления намоткой.
Существенными признаками конструкции являются:
- выполнение в ней стержневых соединительных связей в виде расположенных внутри каждой пары шпангоутов прямолинейных отрезков ломаных линий из однонаправленного композитного материала, проложенных по длине конструкции в диагональных перекрещивающихся направлениях с перегибом на каждом шпангоуте и с послойным включением их материала между кольцевыми слоями материала шпангоутов в местах пересечения;
- скрепление соединительных связей и шпангоутов слоем ткани по периметру и заключение их в бронировочные скорлупки с открытой верхней частью.
Существенными признаками способа изготовления опорной стержневой конструкции являются:
- ведение прокладки однонаправленного материала по диагональным перекрещивающимся траекториям по всей длине конструкции с образованием прямолинейных отрезков внутри каждой пары шпангоутов, оформленных элементами оснастки с вложенными в них скорлупками по наружным размерам стержневых соединительных связей и шпангоутов, впоследствии идущими в конструкцию;
- выполнение скрепления однонаправленного материала стержневых связей и шпангоутов по периметру обформовкой пропитанной тканью, предварительно заложенной в скорлупки, с замыканием ее концов на верхней стороне связей и шпангоутов.
Предлагаемая опорная стержневая конструкция и способ ее изготовления поясняются фиг. 1-3.
На фиг. 1 представлена опорная стержневая конструкция (общий вид); на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2.
Опорная стержневая конструкция (фиг. 1) состоит из группы шпангоутов 1 и стержневых соединительных связей 2 между ними. Стержневые соединительные связи 2 выполнены в виде прямолинейных отрезков 3 ломаных линий (фиг. 2) из однонаправленного композитного материала, проложенных по длине конструкции в диагональных перекрещивающихся направлениях (фиг. 1) с перегибом на каждом шпангоуте (фиг. 2) с образованием прямолинейных отрезков, физически представляющих собой и работающих как стержни стержневой ферменной конструкции.
Элементы конструкции - шпангоуты и стержневые соединительные связи - скреплены слоем ткани 4 по периметру и заключены в бронировочные скорлупки 5 (фиг. 3).
При приложении осевой нагрузки к данной конструкции все стержневые соединительные связи 2 ее работают на устойчивость, испытывая деформацию сжатия, а при приложении радиальной нагрузки к одному из крайних шпангоутов при втором закрепленном - деформацию «растяжения - сжатия», то есть конструкция работает как стержневая ферма.
Способ изготовления опорной стержневой конструкции заключается в следующем: на оправке (не показано) диаметром ниже максимального, вписанного в конструкцию, формируется каркас по размерам и форме шпангоутов и соединительных связей из съемных элементов оснастки и скорлупок 5 с вложенной в них пропитанной тканью 4 (фиг. 3). Затем, если высота шпангоутов 1 больше высоты стержневых соединительных связей 2, производится кольцевая замотка однонаправленного материала до исключения разницы в высотах. После этого производится формирование стержневых соединительных связей прокладкой однонаправленного материала вдоль каналов, образованных скорлупками 5 по диагональным перекрещивающимся траекториям по всей длине конструкции с образованием прямолинейных отрезков внутри каждой пары шпангоутов, с послойным включением их материала между кольцевыми слоями материала шпангоутов и с разворотом направления прокладки за крайними шпангоутами конструкции.
После завершения всех прокладочно-намоточных операций производится обформовка тканью верхних сторон шпангоутов и стержневых соединительных связей путем загиба и замыкания ее концов по стрелкам (фиг. 3), а после термообработки производится удаление оправки и ее съемных частей, а формирующие технологический каркас конструкции скорлупки 5 и обформовочная ткань 4 включаются в нее.
Таким образом, формируемые стержневые соединительные связи приобретают форму ломаных линий на всем протяжении конструкции с перегибами на каждом из шпангоутов с прямолинейными отрезками между ними, то есть формируется опорная стержневая конструкция механизированными методами намотки в отличие от известных опорных стержневых конструкций, а цилиндрическая форма ее является наиболее удобным решением несущей конструкции, например тубуса телескопа.
В отношении температурных расширений материала стержневых соединительных связей конструкция также является рациональной: длины всех ломаных линий и их прямолинейных отрезков между шпангоутами, характер перегибов на шпангоутах являются одинаковыми.
Claims (2)
1. Опорная стержневая конструкция из композитных материалов, представляющая собой группу шпангоутов и стержневых соединительных связей между ними, отличающаяся тем, что в ней стержневые соединительные связи выполнены в виде расположенных внутри каждой пары шпангоутов прямолинейных отрезков ломаных линий из однонаправленного композитного материала, проложенных по длине конструкции в диагональных перекрещивающихся направлениях с перегибом на каждом шпангоуте и с послойным включением их материала между кольцевыми слоями материала шпангоутов в местах пересечения, скреплены слоем ткани по периметру и заключены в бронировочные скорлупки.
2. Способ изготовления опорной стержневой конструкции из композитных материалов, содержащей группу шпангоутов и стержневых соединительных связей между ними, заключающийся в изготовлении шпангоутов намоткой нитяного и/или ленточного материала на формообразующие поверхности оснастки и в изготовлении стержневых соединительных связей прокладкой однонаправленного материала, отличающийся тем, что прокладку однонаправленного материала ведут по диагональным перекрещивающимся траекториям по всей длине конструкции с образованием прямолинейных отрезков внутри каждой пары шпангоутов, оформленных элементами оснастки с вложенными в них скорлупками по наружным размерам стержневых соединительных связей и шпангоутов, впоследствии идущими в конструкцию, а скрепление однонаправленного материала связей и шпангоутов по периметру производят обформовкой пропитанной тканью, предварительно заложенной в скорлупки, с замыканием ее концов на верхней стороне связей и шпангоутов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016103267A RU2632011C2 (ru) | 2016-02-01 | 2016-02-01 | Опорная стержневая конструкция из композитных материалов и способ её изготовления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016103267A RU2632011C2 (ru) | 2016-02-01 | 2016-02-01 | Опорная стержневая конструкция из композитных материалов и способ её изготовления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016103267A RU2016103267A (ru) | 2017-08-04 |
RU2632011C2 true RU2632011C2 (ru) | 2017-10-02 |
Family
ID=59631997
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016103267A RU2632011C2 (ru) | 2016-02-01 | 2016-02-01 | Опорная стержневая конструкция из композитных материалов и способ её изготовления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2632011C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4053081A (en) * | 1976-08-20 | 1977-10-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Reinforced filament-wound cut-port pressure vessel and method of making same |
US6155450A (en) * | 1996-10-29 | 2000-12-05 | Mcdonnell Douglas Corporation | Composite shell shaped as a body of revolution |
RU2442690C1 (ru) * | 2010-11-19 | 2012-02-20 | Закрытое Акционерное Общество "Центр перспективных разработок ОАО ЦНИИСМ" | Сетчатая оболочка вращения из композиционных материалов |
RU2558506C1 (ru) * | 2014-05-28 | 2015-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Оболочечная конструкция и способ ее изготовления |
-
2016
- 2016-02-01 RU RU2016103267A patent/RU2632011C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4053081A (en) * | 1976-08-20 | 1977-10-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Reinforced filament-wound cut-port pressure vessel and method of making same |
US6155450A (en) * | 1996-10-29 | 2000-12-05 | Mcdonnell Douglas Corporation | Composite shell shaped as a body of revolution |
RU2442690C1 (ru) * | 2010-11-19 | 2012-02-20 | Закрытое Акционерное Общество "Центр перспективных разработок ОАО ЦНИИСМ" | Сетчатая оболочка вращения из композиционных материалов |
RU2558506C1 (ru) * | 2014-05-28 | 2015-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Оболочечная конструкция и способ ее изготовления |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016103267A (ru) | 2017-08-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5871117A (en) | Tubular load-bearing composite structure | |
US20140150363A1 (en) | Lattice Support Structures | |
DK2361752T3 (en) | Component-component fiber and process for producing same | |
JP2003291157A (ja) | 繊維複合構造の部材を製造する方法 | |
EP2429803B1 (de) | Strukturelement sowie verfahren zu dessen herstellung | |
US20180251979A1 (en) | Truss structure | |
JP2012225146A (ja) | 軽量ビーム構造 | |
CN102704607A (zh) | 一种索穹顶结构与悬挑结构形成的组合结构及其组合方法 | |
DE102015102440B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Faserverbund-Hohlkörpers mit helixförmiger Kontur | |
BRPI0517491B1 (pt) | estrutura entrelaçada ajustável tubular e métodos para construir e para reforçar uma estrutura entrelaçada ajustáveltubular | |
RU2632011C2 (ru) | Опорная стержневая конструкция из композитных материалов и способ её изготовления | |
CN105333296A (zh) | 基于双稳态复合材料可展开柱壳的负泊松比蜂窝结构 | |
US10584491B2 (en) | Truss structure | |
RU2602255C1 (ru) | Способ изготовления композитного модуля для опоры воздушной линии электропередачи | |
US20130105079A1 (en) | Method for producing a mechanical member from composite material, having an improved mechanical performance under traction-compression and bending | |
GB2049613A (en) | Structures | |
RU156998U1 (ru) | Арматурная сетка | |
RU2531108C1 (ru) | Оболочка из композиционных материалов | |
RU2629487C2 (ru) | Способ изготовления фитинга из слоистого композиционного материала. | |
RU156084U1 (ru) | Каркас для панелей солнечных батарей | |
CN204663110U (zh) | 竹缠绕复合电力支撑件 | |
RU2084343C1 (ru) | Несущая труба-оболочка из композиционных материалов, способ и оправка для ее изготовления | |
RU2613912C1 (ru) | Способ изготовления усиленного элемента жесткости из композиционного материала | |
RU179656U1 (ru) | Стеклопластиковая труба | |
RU2009147346A (ru) | Труба-оболочка из композиционного материала |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190202 |