RU2731609C2 - Элемент в виде сэндвич-конструкции с открытой сердцевинной структурой, состоящей из плотноупакованных четырехгранников - Google Patents

Элемент в виде сэндвич-конструкции с открытой сердцевинной структурой, состоящей из плотноупакованных четырехгранников Download PDF

Info

Publication number
RU2731609C2
RU2731609C2 RU2018131585A RU2018131585A RU2731609C2 RU 2731609 C2 RU2731609 C2 RU 2731609C2 RU 2018131585 A RU2018131585 A RU 2018131585A RU 2018131585 A RU2018131585 A RU 2018131585A RU 2731609 C2 RU2731609 C2 RU 2731609C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sandwich
parallelogram
sandwich structure
flat
parallelograms
Prior art date
Application number
RU2018131585A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2018131585A3 (ru
RU2018131585A (ru
Inventor
Михаил СТОКФЕЛЬТ
Original Assignee
Нитиу Аб
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Нитиу Аб filed Critical Нитиу Аб
Publication of RU2018131585A publication Critical patent/RU2018131585A/ru
Publication of RU2018131585A3 publication Critical patent/RU2018131585A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2731609C2 publication Critical patent/RU2731609C2/ru

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/04—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
    • E04C3/06—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal with substantially solid, i.e. unapertured, web
    • E04C3/07—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal with substantially solid, i.e. unapertured, web at least partly of bent or otherwise deformed strip- or sheet-like material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02—Making uncoated products
    • B21C23/04—Making uncoated products by direct extrusion
    • B21C23/14—Making other products
    • B21C23/142—Making profiles
    • B21C23/145—Interlocking profiles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D47/00—Making rigid structural elements or units, e.g. honeycomb structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D47/00—Making rigid structural elements or units, e.g. honeycomb structures
    • B21D47/01—Making rigid structural elements or units, e.g. honeycomb structures beams or pillars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B3/00—Hulls characterised by their structure or component parts
    • B63B3/14—Hull parts
    • B63B3/68—Panellings; Linings, e.g. for insulating purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B71/00—Designing vessels; Predicting their performance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B73/00—Building or assembling vessels or marine structures, e.g. hulls or offshore platforms
    • B63B73/40—Building or assembling vessels or marine structures, e.g. hulls or offshore platforms characterised by joining methods
    • B63B73/43—Welding, e.g. laser welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B73/00—Building or assembling vessels or marine structures, e.g. hulls or offshore platforms
    • B63B73/40—Building or assembling vessels or marine structures, e.g. hulls or offshore platforms characterised by joining methods
    • B63B73/46—Gluing; Taping; Cold-bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J3/02—Driving of auxiliaries from propulsion power plant
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/30—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure
    • E04C2/34—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure composed of two or more spaced sheet-like parts
    • E04C2/3405—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure composed of two or more spaced sheet-like parts spaced apart by profiled spacer sheets
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/005—Girders or columns that are rollable, collapsible or otherwise adjustable in length or height
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/04—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
    • E04C3/08—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal with apertured web, e.g. with a web consisting of bar-like components; Honeycomb girders
    • E04C3/09—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal with apertured web, e.g. with a web consisting of bar-like components; Honeycomb girders at least partly of bent or otherwise deformed strip- or sheet-like material
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/16—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate against adverse conditions, e.g. extreme climate, pests
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2231/00—Material used for some parts or elements, or for particular purposes
    • B63B2231/02—Metallic materials
    • B63B2231/04—Irons, steels or ferrous alloys
    • B63B2231/06—Stainless steels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2241/00—Design characteristics
    • B63B2241/02—Design characterised by particular shapes
    • B63B2241/10—Design characterised by particular shapes by particular three dimensional shapes
    • B63B2241/16—Design characterised by particular shapes by particular three dimensional shapes polyhedral
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/04—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
    • E04C2003/0404—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects
    • E04C2003/0408—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects characterised by assembly or the cross-section
    • E04C2003/0413—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects characterised by assembly or the cross-section being built up from several parts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/04—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
    • E04C2003/0404—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects
    • E04C2003/0443—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects characterised by substantial shape of the cross-section
    • E04C2003/0465—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects characterised by substantial shape of the cross-section square- or rectangular-shaped
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/10—Measures concerning design or construction of watercraft hulls

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • Rod-Shaped Construction Members (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Revetment (AREA)
  • Fencing (AREA)

Abstract

Изобретение относится к элементу в виде сэндвич-конструкции. Технический результат изобретения заключается в создании прочной конструкции, одновременно имеющей очень низкую плотность. Элемент в виде сэндвич-конструкции содержит первый элемент с поверхностью, проходящий в продольном направлении, с толщиной и высотой меньше продольной длины, и второй элемент с поверхностью, проходящий в том же продольном направлении, что и первый элемент, с толщиной и высотой меньше продольной длины. Второй элемент расположен напротив плоской поверхности первого элемента. Кроме того, элемент в виде сэндвич-конструкции содержит открытую сердцевинную структуру, расположенную между первым элементом и вторым элементом и функционально соединенную с ними. Открытая сердцевинная структура содержит множество плотноупакованных четырехгранных структур. 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к элементу в виде сэндвич-конструкции и, в частности, к элементу в виде сэндвич-конструкции с открытой сердцевиной.
Уровень техники
В настоящее время, например, при проектировании корабля сталкиваются с проблемой, заключающейся в том, что, если, для примера, при изготовлении корпуса корабля применяются современные сплавы и конструкции, то этот корпус становится легким и прочным. Но при этом палуба и различные вертикальные и горизонтальные перегородки, используемые при строительстве корабля, становятся тяжелыми, если используется стандартная конструкция. Поэтому существует потребность в легких и прочных панелях различных размеров и площади.
Перспективная конструкция таких панелей описана в документе US 8,650,756 В2, в котором предлагается решение, включающее получение панелей путем экструзии или аддитивной/субтрактивной технологии изготовления. В случае использования экструзии, выбор материалов для изготовления является довольно ограниченным, и наиболее вероятным кандидатом является легкий сплав, например, алюминиевый. Однако если корпус корабля изготавливают из нержавеющей стали, возникает проблема, связанная с соединением алюминиевых сплавов и нержавеющей стали. Имеется альтернатива в виде получения панелей с использованием аддитивной/субтрактивной технологии изготовления, но эта альтернатива будет, скорее всего, дорогой, если требуются большие панели.
Помимо этого, ферменная конструкция, используемая в документе US 8,650,756 В2, является довольно непрочной и требует совершенствования. Одним из ее преимуществ является то, что сердцевина сэндвич-материала может быть получена путем изгибания металлической сети в пирамидальную сетку. В теории упругости известно, что эта ферменная структура далека от оптимума в плане конструкционной прочности, например, если на один из основных углов пирамидальной сетки действует импульс силы.
Задача настоящего изобретения - предложить решение, совместимое с современной конструкцией корабля, включающего легкий корпус.
Другая задача настоящего изобретения - предложить более надежную и прочную сэндвич-конструкцию, одновременно имеющую очень низкую плотность.
Еще одна задача настоящего изобретения - предложить сэндвич-конструкцию, которая обеспечивает превосходную стойкость к воздействию коррозионно-активных веществ или сред.
Сущность изобретения
Согласно настоящему изобретению, указанные выше задачи решаются, а также обеспечиваются другие преимущества, предоставлением элемента в виде сэндвич-конструкции в соответствии с независимым пунктом формулы изобретения.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения, предлагается элемент в виде сэндвич-конструкции. Элемент в виде сэндвич-конструкции содержит первый элемент с поверхностью, проходящий в продольном направлении с толщиной и высотой меньше продольной длины. Кроме того, элемент в виде сэндвич-конструкции содержит второй элемент с поверхностью, проходящий в том же направлении, что и первый элемент, с толщиной и высотой меньше продольной длины, причем второй элемент находится напротив поверхности первого элемента. Кроме того, элемент в виде сэндвич-конструкции содержит открытую сердцевинную структуру, расположенную между первым элементом и вторым элементом и функционально соединенную с ними.
Элемент в виде сэндвич-конструкции отличается тем, что открытая сердцевинная структура содержит множество плотноупакованных четырехгранных структур.
Термины "плоский", "плотноупакованный" и "элементарная ячейка", которые здесь используются, должны трактоваться в широком смысле. "Плоский" должен пониматься как "по существу, плоский". "Плотноупакованный" должен пониматься как "полностью упакованный", "элементарная ячейка" должна пониматься как элемент, используемый для обеспечения плотной упаковки в некотором объеме, то есть, для полного заполнения этого объема элементарными ячейками.
В одном варианте элемента в виде сэндвич-конструкции открытая сердцевинная структура содержит по меньшей мере два плоских элемента, расположенных между первым элементом и вторым элементом, причем упомянутые по меньшей мере два плоских элемента расположены между упомянутыми поверхностями первого элемента и второго элемента, и находятся друг против друга на первом расстоянии между двумя элементами.
В одном варианте элемента в виде сэндвич-конструкции открытая сердцевинная структура содержит множество элементарных ячеек, расположенных между двумя из упомянутых по меньшей мере двух плоских элементов, причем каждая элементарная ячейка содержит два плоских параллелограмма, расположенных с пересечением внахлест вдоль диагонали двух плоских параллелограммов с углом между двумя плоскими параллелограммами.
В одном варианте каждый из параллелограммов содержит прорезь вдоль упомянутой диагонали от угла до по меньшей мере центра параллелограмма, причем прорезь выполнена с возможностью приема соответствующего параллелограмма с прорезью таким образом, что эти два параллелограмма соединены вдоль диагонали каждого параллелограмма. Таким образом можно получить прочное и упругое соединение между первым параллелограммом и вторым параллелограммом.
В одном варианте каждый из параллелограммов элементарной ячейки содержит вырезы, расположенные на расстоянии от упомянутой диагонали. Это позволяет создать открытое соединение между множеством элементарных ячеек. Кроме того, это позволяет выбирать размеры элементарных ячеек в соответствии с конкретной нагрузкой, без ненужной массы.
В одном варианте упомянутая диагональ представляет собой самую короткую диагональ двух плоских параллелограммов. Это позволяет получить элементарную ячейку, являющуюся предпочтительной.
В одном варианте поверхность первого элемента и поверхность второго элемента являются плоскими. Это позволяет получить элемент симметричной конструкции.
В одном варианте упомянутое множество элементарных ячеек образовано с использованием двух плоских групп, при этом каждая плоская группа содержит фигуру в виде периодической треугольной волны, образованную первым параллелограммом, имеющим первое ребро, функционально связанный с ребром промежуточного параллелограмма. Это позволяет изготавливать элементарные ячейки эффективным образом.
В одном варианте сэндвич-конструкция содержит листовой металл, и в предпочтительном варианте этот листовой металл представляет собой нержавеющую сталь. Это позволяет обеспечить стойкость сэндвич-конструкции к воздействию коррозионно-активных веществ и сред одновременно с легкостью и превосходной конструкционной прочностью.
Более полное понимание изобретения, а также понимание его дополнительных отличительных особенностей и преимуществ будет получено в результате ознакомления с приведенным далее подробным описанием и чертежами.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 приведен схематичный общий вид с пространственным разделением частей одного варианта сэндвич-конструкции согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 2 приведен схематичный общий вид одного варианта сэндвич-конструкции согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 3 приведен схематичный общий вид элементарной ячейки согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 4 приведен схематичный вид сверху параллелограммов согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 5 приведен вид сверху одного варианта плоской группы согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 6 приведен схематичный общий вид одного варианта плоской группы согласно настоящему изобретению.
Подробное описание вариантов реализации
Приведенное далее описание предназначено только для иллюстрации изобретения на основе примера и не подразумевает его ограничение конкретными описанными вариантами.
Все указанные здесь ссылочные материалы, в том числе, патенты и заявки на получение патентов, их указанием включены сюда во всей полноте.
Если не указано иное, технические и научные термины имеют значение, принятое среди специалистов в той области, к которой относится это изобретение.
Значения используемых здесь терминов "плоский", "плотноупакованный" и "элементарная ячейка" являются такими, как указано ниже.
"Плоский" должен пониматься, как "по существу, плоский".
Термин "плотноупакованный" означает, что объем полностью заполнен базовой конструкцией симметричным и повторяющимся образом.
"Элементарная ячейка" - это базовая геометрическая форма, используемая для обеспечения плотной упаковки в некотором объеме.
На Фиг. 1 приведен схематичный общий вид с пространственным разделением частей элемента в виде сэндвич-конструкции, который в общем обозначен ссылочным номером 100, согласно первому варианту реализации настоящего изобретения. Элемент 100 в виде сэндвич-конструкции содержит первый элемент 101 с плоской поверхностью и второй элемент 102 с плоской поверхностью, которая параллельна плоской поверхности первого элемента 101 и расположена напротив этой поверхности. Кроме того, элемент в виде сэндвич-конструкции содержит открытую сердцевинную структуру 103, расположенную между первым элементом 101 и вторым элементом 102. Открытая сердцевинная структура 103 функционально соединена с первым элементом 101 и вторым элементом 102.
Открытая сердцевинная структура 103 содержит множество плотноупакованных четырехгранных структур 201.
Помимо этого, открытая сердцевинная структура содержит по меньшей мере два плоских элемента 104, 105, расположенных между первым элементом 101 и вторым элементом 102. Упомянутые по меньшей мере два плоских элемента 104, 105 установлены перпендикулярно плоским поверхностям первого элемента 101 и второго элемента 102 и расположены друг против друга на первом расстоянии между двумя плоскими элементами 104, 105.
Два плоских элемента 104, 105 вместе с первым элементом 101 и вторым элементом 102 задают объем в виде короба. Этот объем заполнен элементарными ячейками 106 в виде повторяющихся фигур, как показано с пространственным разделением составных частей на Фиг.1.
На Фиг.2а элемент 100 в виде сэндвич-конструкции показан в состоянии, когда элементарные ячейки 106 собраны вместе. На этой Фиг. 2а показано, что при укладке элементарных ячеек вместе объем в форме короба заполняется четырехгранными структурами 201 с обеспечением плотной упаковки. На этой фигуре первый элемент 101 и второй элемент 102 не изображены, так как они помешали бы показать в изометрии четырехгранные структуры 201. На Фиг. 2b к упомянутым по меньшей мере двум плоским элементам 104, 105 добавлен дополнительный плоский элемент 202, установленный на расстоянии равном упомянутому первому расстоянию, и объем, заданный плоскими элементами 105, 202, заполнен четырехгранными структурами с обеспечением плотной упаковки. При добавлении большего числа плоских элементов можно образовать панели элементарных ячеек произвольных размеров в виде повторяющихся фигур.
На Фиг. 3 приведен общий вид элементарной ячейки 106 с добавленным воображаемым коробом 300, показанным пунктирными линиями, в качестве вспомогательной структуры. Пунктирный короб имеет ширину b, глубину d и высоту h в условных единицах. В первом углу 307 расположено начало системы координат, имеющей ось Х вдоль базовой линии в направлении ширины короба 300, ось Y, проходящую вдоль базовой линии в направлении глубины короба 300, и ось Z, проходящую вдоль базовой линии в направлении высоты короба 300. Чтобы задать элементарную ячейку 106 необходимы шесть точек. Эти шесть точек являются следующими: р1=[0,0,0], p2=[b/2,0,h], p3=[0,d,h], p4=[b/2,d,0], p5=[b,d,h] и р6=[b,0,0], где: [координата х, координата y, координата z].
Как можно видеть из Фиг.3, указанные выше шесть точек в элементарной ячейке задают два четырехгранника, имеющих общий диагональный "хребет". Плоскость XZ в четырехгранниках может быть перпендикулярна плоскости XY, то есть эти четырехгранники являются, таким образом, асимметричными.
На Фиг. 3 показано, что первый параллелограмм 301 образован точками р2, р3, р4 и р6. Второй параллелограмм 302 образован точками р1, р2, р5 и р4. Эти два плоских параллелограмма 301, 302 расположены с пересечением внахлест вдоль диагонали d между точками р2 и р4, с углом 303 между двумя плоскими параллелограммами 301, 302. Как видно из этой фигуры, в плоскости XZ идентифицируется треугольник между точками р1, р2 и р6, и, исходя из механики твердого тела, этот треугольник, наиболее предпочтительно, является равносторонним треугольником.
В элементарной ячейке согласно настоящему изобретению, объем образован между четырехгранниками, которые являются асимметричными, и две из плоскостей являются перпендикулярными. Это имеет то преимущество, что фигура из элементарных ячеек с чередующейся ориентацией может создать прямоугольный параллелепипед. То есть, объем с параллельными сторонами, который является подходящим или выгодным, например, при создании листов, пластин, колонн или балок. В этом состоит отличие от элементарной ячейки на основе симметричных четырехгранников. Симметричный четырехгранник определен как имеющий четыре грани из равносторонних треугольников, в которых все внутренние углы равны 60°, и все стороны имеют одинаковую длину. Симметричные четырехгранники нельзя легко собрать в фигуру, которая дает плоские и параллельные стороны. Теперь со ссылкой на Фиг. 4а - Фиг. 4с будут рассмотрены различные варианты параллелограммов 301, 302.
На Фиг. 4а представлен первый вариант параллелограмма 400а. Параллелограмм 400а содержит прорезь 401, проходящую вдоль диагонали d параллелограмма от угла до по меньшей мере центра 403 параллелограмма.
Прорезь 401 выполнена с возможностью приема соответствующего параллелограмма 400а с прорезью 401 таким образом, что два параллелограмма соединены вдоль диагонали каждого параллелограмма, в результате чего концевые участки прорезей этих двух параллелограммов частично накладываются.
Параллелограмм также является асимметричным, так как две его стороны длиннее двух других сторон, в результате чего возникает наклоненный прямоугольник. Если соединить два таких параллелограмма, например, вставив один в другой через прорези, они создают крестообразный элемент, создающий диагональный "хребет" двух четырехгранников.
На Фиг. 4b представлен второй вариант параллелограмма 400b. Этот параллелограмм 400b имеет вырезы 404b, расположенные на расстоянии от диагонали d. В этом конкретном варианте вырезы представляют собой треугольники, но, разумеется, возможны и другие формы, например, отверстия 404b и 404с, которые представлены на Фиг.4с.
Назначением вырезов может быть снижение веса конструкции или обеспечение протекания текучей среды между элементарными ячейками. В одном варианте упомянутые по меньшей мере два плоских элемента имеют вырезы такого же назначения.
Параллелограмм может также содержать лапки по сторонам параллелограмма, расположенных напротив упомянутых по меньшей мере двух плоских элементов, которые содержат соответствующие вырезы. Таким образом, элементарные ячейки можно функционально соединять с упомянутыми по меньшей мере двумя плоскими элементами. В одном варианте элементарные ячейки функционально соединены с первым и вторым элементами, например, с использованием сварного соединения или клея. На Фиг. 5 представлена плоская группа 701, состоящая из параллелограммов 702, 705 с промежуточными параллелограммами 706. Эта плоская группа 701 образует фигуру в виде периодической треугольной волны с помощью первого параллелограмма 702, имеющего первое ребро 703, функционально соединенный с ребром промежуточного параллелограмма 706.
В одном варианте плоская группа может содержать линии сгиба вдоль общих ребер 703, 704 между соседними первым параллелограммом и промежуточным параллелограммом, при этом промежуточный параллелограмм содержит линию сгиба вдоль его короткой диагонали.
При сгибе параллелограммов первой плоской группы и второй плоской группы вдоль ребер 703 под первым углом и промежуточных параллелограммов вдоль коротких диагоналей под вторым углом возникает изогнутая группа, которую можно использовать для получения группы элементарных ячеек.
На Фиг.6а показан первая изогнутая группа 601, расположенная напротив второй изогнутой группы 602, с соответствующими выровненными друг с другом прорезями. При соединении этих групп 601, 602 образуется группа элементарных ячеек. В результате можно эффективным образом изготавливать большое количество элементарных ячеек.
В одном варианте элемент в виде сэндвич-конструкции содержит листовой металл. В предпочтительном варианте упомянутый листовой металл представляет собой нержавеющую сталь. В результате элемент в виде сэндвич-конструкции можно эффективным образом интегрировать в современный корпус корабля.
В одном варианте сэндвич-конструкции элементарные ячейки сердцевины с открытыми ячейками функционально соединены с упомянутыми по меньшей мере двумя плоскими элементами при помощи лапок, проходящих от этих ячеек в соответствующие канавки в упомянутых по меньшей мере двух плоских элементах.
В одном варианте элемента в виде сэндвич-конструкции элементарные ячейки сердцевины с открытыми ячейками функционально соединены с первым элементом и вторым элементом при помощи клея.
В одном варианте элемента в виде сэндвич-конструкции элементарные ячейки сердцевины с открытыми ячейками функционально соединены с первым элементом и вторым элементом при помощи сварки.
Настоящее изобретение не ограничивается описанными выше предпочтительными вариантами. Могут быть использованы различные альтернативы, модификации и эквиваленты. Поэтому приведенные выше варианты не должны восприниматься как ограничивающие объем изобретения, который определен в пунктах приложенной формулы изобретения.

Claims (21)

1. Элемент (100) в виде сэндвич-конструкции, содержащий:
- первый элемент (101) с поверхностью, проходящий в продольном направлении, с толщиной и высотой меньше продольной длины;
- второй элемент (102) c поверхностью, проходящий в том же продольном направлении, что и первый элемент, с толщиной и высотой меньше продольной длины, причем второй элемент (102) расположен напротив поверхности первого элемента (101);
- открытую сердцевинную структуру (103), расположенную между первым элементом (101) и вторым элементом (102) и функционально соединенную с ними, причем открытая сердцевинная структура содержит множество плотноупакованных четырехгранных структур (201), при этом четырехгранные структуры (201) являются асимметричными и расположены с образованием одной или более элементарных ячеек (106), определяющих объем в форме короба (300), при этом объем в форме короба (300) имеет по существу перпендикулярные стороны;
причем каждая элементарная ячейка содержит два параллелограмма (301, 302), расположенных с пересечением внахлест вдоль диагонали двух параллелограммов (301, 302), с углом (303) между двумя параллелограммами (301, 302);
причем каждый из параллелограммов (301, 302, 400а - 400с) содержит прорезь (401) вдоль упомянутой диагонали (402) параллелограмма, продолжающуюся внутрь от угла параллелограмма;
причем прорезь выполнена с возможностью приема соответствующего параллелограмма с прорезью (401) таким образом, что эти два параллелограмма соединены вдоль диагонали каждого параллелограмма.
2. Элемент в виде сэндвич-конструкции по п. 1, в котором открытая сердцевинная структура содержит по меньшей мере два плоских элемента (104, 105), расположенных между первым элементом (101) и вторым элементом (102), причем упомянутые по меньшей мере два плоских элемента (104, 105) расположены между упомянутыми поверхностями первого элемента (101) и второго элемента (102) и находятся друг против друга на первом расстоянии между двумя элементами (104, 105).
3. Элемент в виде сэндвич-конструкции по п. 2, в котором множество элементарных ячеек (106) расположены между двумя из упомянутых по меньшей мере двух плоских элементов (104, 105).
4. Элемент в виде сэндвич-конструкции по п. 3, в котором каждый из параллелограммов (301, 302, 400а - 400с) является плоским.
5. Элемент в виде сэндвич-конструкции по п. 2, в котором параллелограммы элементарной ячейки (106) содержат вырезы, расположенные на расстоянии от упомянутой диагонали.
6. Элемент в виде сэндвич-конструкции по п. 1, в котором упомянутая диагональ представляет собой самую короткую диагональ двух плоских параллелограммов (301, 302).
7. Элемент в виде сэндвич-конструкции по п. 1, в котором поверхность первого элемента (101) и поверхность второго элемента (102) являются плоскими.
8. Элемент в виде сэндвич-конструкции по п. 7, в котором упомянутые по меньшей мере два плоских элемента (104, 105) расположены перпендикулярно плоским поверхностям первого элемента (101) и второго элемента (102).
9. Элемент в виде сэндвич-конструкции по любому из пп. 3-8, в котором упомянутое множество элементарных ячеек образовано с использованием двух плоских групп (701), при этом каждая плоская группа (701) содержит фигуру в виде периодической треугольной волны, образованную первым параллелограммом (702), имеющим первое ребро (703), функционально соединенное с ребром промежуточного параллелограмма.
10. Элемент в виде сэндвич-конструкции по п. 9, в котором плоская группа (701) содержит линии сгиба вдоль общих ребер (703, 704) между соседними первым параллелограммом и промежуточным параллелограммом, при этом промежуточный параллелограмм содержит линию сгиба вдоль его короткой диагонали.
11. Элемент в виде сэндвич-конструкции по любому из предшествующих пунктов, в котором сэндвич-конструкция содержит листовой металл.
12. Элемент в виде сэндвич-конструкции по п. 11, в котором упомянутый листовой металл представляет собой нержавеющую сталь.
13. Элемент в виде сэндвич-конструкции по любому из предшествующих пунктов, в котором элементарные ячейки сердцевины с открытыми ячейками функционально соединены с упомянутыми по меньшей мере двумя плоскими элементами при помощи лапок, проходящих от этих элементарных ячеек в соответствующие канавки в упомянутых по меньшей мере двух плоских элементах.
14. Элемент в виде сэндвич-конструкции по любому из предшествующих пунктов, в котором элементарные ячейки сердцевины с открытыми ячейками функционально соединены с первым элементом и вторым элементом при помощи клея.
15. Элемент в виде сэндвич-конструкции по любому из пп. 1-14, в котором элементарные ячейки сердцевины с открытыми ячейками функционально соединены с первым элементом и вторым элементом при помощи сварки.
RU2018131585A 2016-02-08 2017-02-06 Элемент в виде сэндвич-конструкции с открытой сердцевинной структурой, состоящей из плотноупакованных четырехгранников RU2731609C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1650152A SE539953C2 (en) 2016-02-08 2016-02-08 Disposable board container and uses of board having a core structure of close packed asymmetric tetrahedrons
SE1650152-0 2016-02-08
PCT/SE2017/050106 WO2017138864A1 (en) 2016-02-08 2017-02-06 A sandwich construction element with an open core structure composed of close packed tetrahedra

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018131585A RU2018131585A (ru) 2020-03-10
RU2018131585A3 RU2018131585A3 (ru) 2020-04-09
RU2731609C2 true RU2731609C2 (ru) 2020-09-07

Family

ID=59563948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018131585A RU2731609C2 (ru) 2016-02-08 2017-02-06 Элемент в виде сэндвич-конструкции с открытой сердцевинной структурой, состоящей из плотноупакованных четырехгранников

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10731344B2 (ru)
EP (1) EP3414408A4 (ru)
JP (1) JP6983789B2 (ru)
KR (1) KR102662156B1 (ru)
CN (1) CN108699840B (ru)
MX (1) MX2018009549A (ru)
RU (1) RU2731609C2 (ru)
SE (1) SE539953C2 (ru)
WO (1) WO2017138864A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE545887C2 (en) 2022-10-27 2024-03-05 Nitiu Ab Conformable tank

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3831503A (en) * 1970-11-20 1974-08-27 G Tranquillitsky Method of making cell structure
WO2002010535A3 (en) * 2000-07-28 2003-08-14 Univ Brigham Young Iso-truss structure
RU68542U1 (ru) * 2007-07-19 2007-11-27 Виктор Васильевич Сычев Строительное изделие (варианты)
US20120159895A1 (en) * 2010-12-27 2012-06-28 David Joseph Kawecki Sheet Metal Construction Truss and its Method of Continuous Automated Manufacture

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3237362A (en) * 1961-07-11 1966-03-01 Howard A Fromson Structural unit for supporting loads and resisting stresses
US3296767A (en) * 1963-06-27 1967-01-10 Spatruss Inc Truss construction
US3849237A (en) * 1971-04-08 1974-11-19 L Zetlin Structural member of sheet material
US4020205A (en) * 1975-06-13 1977-04-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Structural cores
SU1569050A1 (ru) * 1987-01-23 1990-06-07 Опытное производственно-техническое предприятие "Энерготехпром" Способ изготовлени гнутых профилей
US4967533A (en) * 1988-11-02 1990-11-06 Tetrahex, Inc. Tetrahexagonal truss structure
US5070673A (en) * 1988-11-02 1991-12-10 Tetrahex, Inc. Tetrahexagonal truss structure
CA2077429C (en) * 1992-09-02 1999-03-30 Ernest R. Bodnar Roll formed metal member
CN1322242C (zh) * 1996-03-19 2007-06-20 株式会社日立制作所 摩擦焊接用结构体
DE102005016176A1 (de) * 2005-04-07 2006-10-12 Richter-System Gmbh & Co. Kg C-Profil und Trennwand mit C-Profil
FI20051131A0 (fi) * 2005-11-08 2005-11-08 Paxila Oy Menetelmä kennolevyn valmistamiseksi, kennolevy sekä metalliprofiilin käyttö
US8650756B2 (en) 2006-10-27 2014-02-18 University Of Virginia Patent Foundation Manufacture of lattice truss structures from monolithic materials
US20100323181A1 (en) 2009-06-23 2010-12-23 Nutt Steven R Rigid carbon fiber cores for sandwich composite structures
KR101155267B1 (ko) 2009-08-27 2012-06-18 전남대학교산학협력단 3차원 다공질 경량 구조체의 제조 방법
JP2015182704A (ja) * 2014-03-26 2015-10-22 アイシン精機株式会社 バンパーリインフォースメント

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3831503A (en) * 1970-11-20 1974-08-27 G Tranquillitsky Method of making cell structure
WO2002010535A3 (en) * 2000-07-28 2003-08-14 Univ Brigham Young Iso-truss structure
RU68542U1 (ru) * 2007-07-19 2007-11-27 Виктор Васильевич Сычев Строительное изделие (варианты)
US20120159895A1 (en) * 2010-12-27 2012-06-28 David Joseph Kawecki Sheet Metal Construction Truss and its Method of Continuous Automated Manufacture

Also Published As

Publication number Publication date
SE539953C2 (en) 2018-02-06
WO2017138864A1 (en) 2017-08-17
KR20180121903A (ko) 2018-11-09
EP3414408A1 (en) 2018-12-19
BR112018015994A2 (pt) 2018-12-18
RU2018131585A3 (ru) 2020-04-09
JP2019510655A (ja) 2019-04-18
US20190040631A1 (en) 2019-02-07
JP6983789B2 (ja) 2021-12-17
CN108699840A (zh) 2018-10-23
MX2018009549A (es) 2019-05-06
US10731344B2 (en) 2020-08-04
CN108699840B (zh) 2021-05-11
EP3414408A4 (en) 2019-10-16
KR102662156B1 (ko) 2024-04-30
RU2018131585A (ru) 2020-03-10
SE1650152A1 (en) 2017-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5894045A (en) Cellular core structure building component
US4397902A (en) Construction-element
US4247218A (en) Joint for three-dimensional framed structures
US3037592A (en) Crisscross core for laminated metal structures
US3914486A (en) Shear form structures
RU128217U1 (ru) Модуль строительный
US3663346A (en) Honeycomb core structures of minimal surface tubule sections
US9340967B2 (en) Kit including self-supporting panels for assembling a modular structure
RU2731609C2 (ru) Элемент в виде сэндвич-конструкции с открытой сердцевинной структурой, состоящей из плотноупакованных четырехгранников
US3950585A (en) Sandwich panel structure
KR101205369B1 (ko) 유체 저장 탱크용 금속 멤브레인 패널
CA2326243C (en) Web core structural panel
US20100218437A1 (en) n-fold Hyperbolic Paraboloids and Related Structures
CN113653758B (zh) 蜂窝结构
BR112018015994B1 (pt) Elemento de construção em sanduíche com uma estrutura de núcleo aberto composto de tetraedros acondicionados fechados
JP3178905U (ja) 仕切体及び仕切体付箱
JP2017150732A (ja) 熱交換器
JP7087212B1 (ja) 支持部材
KR102477636B1 (ko) 앵커 스트립 및 이를 포함하는 액화 천연가스 화물창 벽체
CN118265833A (zh) 模块式骨架构造以及用于它的单位模块
JP2006312471A (ja) 段ボール製パレットの桁部材
JP3003020U (ja) 緩衝部材
JP2016060171A (ja) サンドイッチパネル用コア材、サンドイッチパネル用コアおよびサンドイッチパネル
JP2023175176A (ja) 四角錘モジュールによる立体トラス構造およびそれに用いる単位モジュール
RU2403173C2 (ru) Конструкция панели