SU1767126A2 - Опорный шпангоут из композиционного материала - Google Patents

Abstract

Использование: в качестве подкрепл ющего элемента криволинейных конструкций . Сущность изобретени : опорный шпангоут состоит из чередующихс  слоев непрерывных армирующих волокон, образующих кольцевые полки с попарно установленными между их сло ми продольными и радиальными жесткими пластинчатыми или стержневыми элементами и распорные элементы. Армирующие волокна, образующие кольцевые полки, поочередно располагаютс  с противоположных сто рбн как продольных, так и радиальных пластинчатых или стержневых элементов одного р да, а армирующие волокна, образующие распорные элементы, поочередно располагаютс  с противоположных сторон как продольных, так и радиальных пластинчатых или стержневых элементов смежных р дов и закреплены по их противолежащим концам. Ребра распорных элементов образуют между смежными р да ми тшаетТШЧа- тых или стержневых элементов пары четырехгранных пирамид с общими вершинами в узлах перекрещивани  распорных элементов. 2 ил. СО

Description

Изобретение относитс  к строительству , может быть использовано в качестве подкрепл ющего элемента конструкций тюбингов , шахтных колодцев, арочных перекрытий и т.п., в том числе и с переменной кривизной поперечного сечени  и  вл етс  усовершенствованием известного устройства , описанного в авт.св. № 1719758.

Известный опорный шпангоут из композиционного материала образован чередующимис  сло ми непрерывных армирующих волокон спиральной и кольцевой намоток, формирующих полки с установленными между их сло ми жесткими пластинчатыми или стержневыми элементами и распорные элементы, закрепленные по концам пластинчатых или стержневых элементов так,

что образуют между их р дами пары четырехгранных пирамид с общими вершинами в узлах перекрещивани  pachdpffbix элементов , расположенных по Их р ебрам. Однако така  конструкци  опорного шпангоута обладает р дом недостатков, основными из которых  вл ютс :

невысока  жесткость конструкции в радиальном направлении,ограничиваема  геометрическими размерами шпангоута, с увеличением размеров попёр ёШЬго сечени  растет длина распорных э лем ентов, что ведет к их прогибу при нагружении конструкции; низка  прочность шпангоута при несимметричном йаТружении, вызывающем по вление изгибающего момента на распорных элементах;

2

VJ

ю (

I

to

передача нормальных напр жений от одной полки к другой происходит только через дискретно расположенные узлы пересечени  распорных элементов, размещенных вдоль продольной оси шпангоута. Учитыва , что узлы пересечени   вл ютс  концентраторами напр жений, очевидна св занна  с этим низка  прочность конструкции .

Перечисленные недостатки отрицатель- н о вли ют на эксплуатационные характеристики известной конструкции шпангоута.

Целью дополнительного изобретени   вл етс  повышение жесткости и прочности конструкции шпангоута.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в опорном шпангоуте из композиционного материала по авт. св. СССР № 1719758 его кольцевые полки снабжены дополнительными радиальными пластинчатыми или стержневыми элементами, попарно установленными между продольными пластинчатыми или стержневыми элементами вдоль образующих, а чередующиес  зигзагообразные волокна кольцевой намотки распорных элементов закреплены поочередно по концам основных и дополнительных пластинчатых или стержневых элементов.

На фиг.1 изображен кольцевой шпангоут; на фиг.2 - фрагмент шпангоута на фиг.1.

Опорный шпангоут 1 (фиг.1) состоит из чередующихс  слоев непрерывных армирующих волокон спиральной и кольцевой намоток , формирующих кольцевые полки 2 с попарно установленными между их сло ми продольными 3 или радиальными 4 жесткими пластинчатыми или стержневыми элементами и распорные элементы 5. Непрерывные армирующие волокна 6 (фиг.2) образуют кольцевые полки 2 и распорные элементы 5 посредством переплетени  со стержневыми или пластинчатыми элементами 3 и 4. Армирующие волокна 6 поочередно располагаютс  с одной и с другой стороны пластинчатых или стержневых элементов 3 и 4, огиба  их по винтовой спирали так, что смежные волокна, формирующие полки 2, наход тс  с противоположных сторон как продольных 3, так и радиальных 4 пластинчатых или стержневых элементов одного р да, а смежные волокна, формирующие распорные элементы 5, наход тс  с противоположных сторон как продольных 3, так и радиальных 4 пластинчатых или стержневых элементов смежных р дов и закреплены поочередно по их противолежащим концам. Ребра 7 распорных элементов 5 образуют лежду чередующимис  р дами пластинчатых или стержневых элементов 3 и 4 пары четырехгранных пирамид с общими

вершинами в узлах 8 перекрещивани  распорных элементов 5.

Формообразование предлагаемой конструкции опорного шпангоута осуществл етс  путем следующей последовательности операций:

сборка оправки с установкой пластинчатых или стержневых элементов по лини м, образующим заданный профиль шпангоута;

намотка заготовки шпангоута с формообразованием полок и распорных элементов путем подачи волокнистого армирующего материала на пластинчатые или стержневые элементы с его фиксацией на

концах последних при намотке распорных элементов, фиксаци  волокон на концах пластинчатых или стержневых элементов фиксаци  волокон на концах пластинчатых или стержневых элементов осуществл етс 

любым из известных способов закреплени  (с помощью упоров, нанесением быстроот- верждающегос  состава и т.п.) с последующим отверждением: удаление оправки.

Наличие радиальных пластинчатых или стержневых элементов, попарно установленных между продольными пластинчатыми или стержневыми элементами так, что чередующиес  волокна распорных элементов закреплены поочередно по концами тех и других пластинчатых или стержневых элементов , позвол ет повысить как изгибную, так и крутильную прочность и жесткость конструкции, а также улучшить передачу нагрузки от одной полки к другой.

Пример, Дл  экспериментальной проверки технического решени  Выл реализован фрагмент конструкции опорного

шпангоута с высотой профил  30 мм и кривизной внутренней и наружной полок радиусом 92 мм и 122 мм соответственно. Ширина полки шпангоута составила 30 мм Стержневые элементы были выпотнены в

виде полых штифтос круглого поперечного сечени  диаметром 44 мм (внутренний диаметр 2 мм) и длиной 35 мм. Штифты ;форми- ровали на основе высокомодульной углеродной нити УКН и эпоксидного св зующего . Базой дл  изготовлени  фрагмента шпангоуга  вл лась металлическа  оправка , в торцовую часть которой устанавливались стержневые элементы двум  р дами как по окружности, так и в радиальном направлении . Шпангоут формировалс  мокрой намоткой нитей УКН, пропитанных эпоксидным св зующим, путем вышеуказанной последовательности операций.

Предлагаема  конструкци  опорного шпангоута позвол ет получить высокую

Claims (1)

1. прочность издели  при одновременном снижении ее деформативности, Формула изобретени  Опорный шпангоут из композиционного материала по авт.св. № 1719758, о т л и - чающийс  тем, что, с целью повышени  жесткости и прочности, его кольцевые полки снабжены дополнительными радиальными пластинчатыми или стержневыми элементами , попарно установленными между пластинчатыми или стержневыми элементами вдоль образующих, а чередующиес  зигзагообразные волокна кольцевой намотки распорных элементов закреплены поочередно по концам основных и дополнительных стержневых элементов.

   Ч

   Фиг.г