SU1728425A1 - Опорный шпангоут из композиционного материала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к строительству , а именно к опорным шпангоутам, используемым в качестве силового элемента дл  подкреплени  цилиндрических сооружений . Цель изобретени  - повышение жесткости и прочности. Опорный шпангоут образован чередующимис  сло ми сплющенных корытообразных рукавов из волокон спиральной намотки и непрерывных волокон кольцевого армировани . Шпангоут снабжен крестообразными элементами двух типоразмеров, одни из которых установлены на днище шпангоута, а другие рас- положены над ними .и опираютс  на кольцевые выступы шпангоута. Крестообразные элементы попарно скреплены между собой стойками, размещенными по боковым стенкам шпангоута. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к строительству и может быть использовано в качестве силового элемента дл  подкреплени  цилиндрических сооружений, а именно шахтных колодцев, цилиндрических контейнеров, секций силосных башен и т.п.

Цель изобретени  - повышение жесткости и прочности шпангоута.

На фиг. 1 изображен предлагаемый шпангоут, общий вид; на фиг. 2 - фрагмент шпангоута с крестообразными элементами в аксонометрической проекции; на фиг. 3 - крестообразные элементы з аксонометрической проекции отдельно от шпангоута.

Опорный шпангоут 1 (см. фиг. 1) из композиционного материала с кольцевыми выступами 2 (см. фиг. 2) образован сло ми сплющенных кольцевых корытообразных рукавов 3 из непрерывных аомирующих волокон А (см. фиг. 2). Кольцевые корытообразные рукзва скреплены по днищам 5 (см, фиг. 1) витками волокон 6 (см. фиг. 2). Внутри кромок 7 сплющенных рукавов расположены волокна 8. Шпангоут содержит крестообразные элементы 9 (см. фиг. 3) и 10 двух типов, одни из которых (элементы 8) установлены плашм  на днище 5 (см. фиг. 2) шпангоута и закреплены на них кольцевыми витками волокон 11, а крестообразные элементы 10 размещены на кольцевых выступах 2 с перекрытием полости шпангоута. Крестообразные элементы 9 расположены над крестообразными элементами 10 и скреплены попарно между собой стойками 12 (см.фиг.3),размещенными по боковым стенкам 13 (см. фиг. 2) шпангоута, Крестообразные элементы состо т из пр молинейных волокон 14 (см. фиг. 3).

;К

| Ю

Формообразование предлагаемой конструкции осуществл ют следующим образом .

Технологическую оправку дл  намотки шпангоута устанавливают в намоточном станке, В кольцевых канавках, выполненных на цилиндрической части оправки, волокнами 8, расположенными внутри кромок 7, закрепл ют сплющенные рукава 3. Оправке придают вращательное движение. В процессе вращени  кольцевые волокна 8 фиксируют кромки 7 сплющенных рукавов, а армирующие волокна 6 ут гивают срединную часть сплющенных рукавов в кольцевой паз, расположенных на цилиндрической ча- сти оправки между кольцевыми канавками. Волокна 6 фиксируют срединную часть сплющенных рукавов на дне паза, образу  днище 6 шпангоута и боковые стенки 13, расположенные по боковым стенкам коль- цевого паза. Форма и размеры кольцевого паза соответствуют форме и размерам изготавливаемого шпангоута. Наматыва  расчетное количество концентрических слоев сплющенных кольцевых рукавов 3 и череду  их с армирующими волокнами 6, получают заготовку шпангоута. Затем приступают к изготовлению крестообразных элементов 9. Дл  этого на кольцевые выступы 2 укладывают пр молинейные волокна 14 под углом к оси шпангоута, определ емым расчетным путем. Часть волокон 14 ут гивают внутрь полости шпангоута при помощи волокон 11 до соприкосновени  с днищем шпангоута 5. Волокна 14 укладывают крестообразно по отношению друг к другу так, что на днище 5 шпангоута образуетс  крестообразный элемент 9, установленный в нем плашм . Крестообразные элементы 9 изготавливают последовательно в количестве, установлен- ном расчетным путем, располага  их симметрично в поперечном сечении шпангоута. Затем приступают к изготовлению крестообразных элементов 10, дл  этого пр молинейные волокна 14 укладыва ют в те места и в тех же направлени х, что и при изготовлении крестообразных элементов 9, только не ут гивают их во внутреннюю полость шпангоута , а перекрывают ее. В результате получаютс  крестообразные элементы 10, расположенные на кольцевых выступах 2 шпангоута и под крестообразными элементами 9. Крестообразные элементы 9 и 10 попарно скреплены между собой стойками 12, которые образуютс  в результате ут жки пр молинейных волокон 14 во внутреннюю полость шпангоута, и располагаютс  по его

боковым стенкам 13. Количество слоев волокон 14, необходимых дл  изготовлени  крестообразных элементов 9, 10 и стоек 12, определ етс  расчетным путем. В качестве непрерывных армирующих волокон 4 используют материалы, хорошо работающие на раст жение, например органонити марки СВМ. Волокна 6 должны иметь высокую кольцевую жесткость, поэтому подход щим материалом дл  них  вл етс  углеволокно, Функцией волокон 8  вл етс  фиксаци  кромок 7 сплющенных рукавов на оснастке. Наиболее подход щим материалом дл  них служат нити марки СВЧ. В качестве пр молинейных волокон 14 целесообразно использовать углеволокно. В качестве св зующего используют эпоксидные смолы. После термообработки в термопечи производ т демонтаж технологической оправки и извлечение готового шпангоута. Шпангоут по предлагаемому техническому решению обладйет повышенной несущей способностью при воздействии осевой нагрузки, приложенной к его торцам. Осевые усили , приложенные к торцу шпангоута, воспринимают не только той площадью, по которой шпангоут скреплен с оболочкой, а перераспредел ютс  по крестообразным элементам 10, подключа  к работе всю поверхность оболочки. Кроме того, сам шпангоут становитс  жестче, поскольку его боковые стенки подкреплены крестообразными элементами 9 и 10 и стойками 12. Шпангоут, изготовленный с учетом предлагаемого технического решени , обладает повышенной прочностью и жесткостью при действии, приложенной к его торцу осевой нагрузки.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Опорный шпангоут из композиционного материала, имеющий кольцевые выступы и образованный сло ми сплющенных кольцевых корытообразных рукавов из непрерывных армирующих волокон, скрепленных по днищам и внутри кромок каждого сло  кольцевыми витками волокон, а также крестообразные элементы усилени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  жесткости и прочности, его крестообразные элементы усилени  выполнены двух типоразмеров и расположены попарно, причем одни из элементов пар установлены плашм  на днищах рукавов и закреплены кольцевыми витками волокон, а другие - на кольцевых выступах шпангоута с перекрытием его полости и объединены между собой посредством стоек, размещенных по боковым стенкам шпангоута.

   Фиг.3