Способ изготовления кольцевых шпангоутов сложного профиля

 

Изобретение относится к изготовлению конструкций из армированных пластмасс и может быть использовано при производстве шпангоутов опорных поясов, ложементов, окантовок люков в строительстве и транспорте. Цель изобретения - увеличение прочности и жесткости изделий. Способ изготов-, ления кольцевых шпангоутов сложного профиля включает намотку непрерывного армирующего волокна, пропитанного полимерным связ зощим, на вращающуюся тороидную Т, оправку-каркас, состоящую из оправки-каркаса шпангоута сложной формы с продолылгм расположением армирукнцего наполнителя и технологических элементов, обеспечивающих получение оболочки с периметром поперечного сечения, равным периметру поперечного сечения оправки. Технологичес1кие элементы в виде кольцесегментов устанавливают на определенном расстоянии от боковых поверхностей оправки-каркаса, обматывают эти кольцевые сегменты и размещенную между ними оправку шпангоута слоями армирующего волокна под -углом, отличающимся от расчетного на неко- TopjTo величину, учитывающую изменение ориентации волокон в результате деформирования оболочки, а деформирование и полимеризацию поперечных слоев изделия осуществляют по участкам , 12 ил. i (Л и сд О) ел to

союз совЕтсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИК

09) (И) (51)4 Е 04. С 3/29 В 29 Р 23/OC

К А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиг. 3 — разрез А-А на фиг, 2; на фиг. 4 — узел 1 на фиг. 2; на фиг. 5 и 6 — этапы изготовления оболочки; на фиг. 7 — разрез Б-Б на

-5 фиг. 5; на фиг. 8 — разрез В-В на фиг. Ь; на фиг. 9 — этап изготовле° ння оболочки; на фиг. 10 — разрез

Г-Г на фиг. 9; на фиг. 11 и 12 этапы изготовления оболочки.

Один из возможных вариантов иэго" товления шпангоута, например, h-обГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯФ4 И 07НРМТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4181 736/29-33 (22) 13. 01.87 (46) 07. 02.89. Бюл. М 5 (71) Научно-исследовательский институт проблем машиностроения при МВТУ им. Н.Э. Баумана (72) А.К. Добровольский, В.И. Кузнецов, В.В. Игнатьев, А.Н. Силаев, А.Г. Березкин, В.М, Сасыкин и И.А. Егоренков (53) 678 ° 057.94(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1100!11, кл. В 29 D 23/12, 1982.

Авторское свидетельство СССР

У 1320359, кл. Е 04 С 3/29, 1985. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЬЦЕВЫХ

ШПАНГОУТОВ СЛОИ!ОГО ПРОФИЛЯ (57) Изобретение относится к изготовлению конструкций из армированных пластмасс и може т быть использ овано при производстве шпангоутов опорных поясов, ложементов, окантовок люков в строительстве и транспорте. Цель изобретения — увеличение прочности и жесткости изделий. Способ изготов-, 1

Изобретение относится к перера- . ботке армированных пластмасс и може быть использовано при производстве шпангоутов, опорных поясов, ложементов, окантовок люков в строительстве и транспорте.

Цель изобретения — увеличение прочности и жесткости изделия, На фиг. 1 изображено изготовление оправки-каркаса; на фиг. 2 — первый этап изготовления оболочки; на леиия кольцевых шпангоутов сложного профиля включает намотку непрерывно" го армирующего волокна, пропитанного полимерным связурпцим, на вращающуюся тороидную оправку-каркас, состоящую из оправки-каркаса шпангоута сложной формы с продолыъя расположением армирующего наполнителя и технологических элементов, обеспечивающих получение оболочки с периметром поперечного сечения, равным периметру поперечного сечения оправки. Тех" нологические элементы в виде кольцевых сегментов устанавливают на определенном расстоянии от боковых поверхностей оправки-каркаса, обматывают эти кольцевые сегменты и размещенную между ними оправку шпангоута слоями армирующего волокна под .углом, отнннавщннсн от расчетного на некоторую величину, учитывающую изменение ориентации волокон в результате деформирования оболочки, а деформиро- Ьюб вание и полимеризацию поперечных ф@ слоев изделия осуществляют по участ- ЯД кам, 12 ил. CO где

3 145652 разного профиля, состоит иэ следующих операций.На цилиндрическую оправку 1 устанавливают фланцы 2 (фиг. 1). В промежутке между ними размещают раэьемное кольцо 3 и заматывают зазоры

5 между кольцом и фланцами и внешнюю поверхность кольца слоями однонаправленного волокна, покрытого полимерным связующим. Далее вплотную к одному из фланцев на намотанную поверхность устанавливают еще одно разъемное кольцо 4 и заматывают тем же материалом зазор между фланцем и этим кольцом до необходимой высоты, а затем полимеризуют связующее в слоях изделия, получая готовую оправку 5.

На первом этапе изготовления оболочки шпангоута (фиг. 2) на заданном расстоянии от боковых поверх- 2р ностей оправки 5 с помощью распорок

6 устанавливают технологические кольцевые сегменты 7. Приводя во вращение полученную оправку-каркас, обматывают ее поперечными витками арми- 25 рующего волокна под углом t3 к меридиану оправки. Необходимый запас наполнителя, пропитанного связующим, содержится в кассете 8 торонамоточного устройства. Вид оправки-каркаса, обмотанной слоями армирующего волокна, изображен на фиг. 5.

После намотки оболочки 9 через ее торцы извлекают технологические . элементы — кольцевые сегменты и распорки. Затем оболочку деформируют по профилю находящейся в ее полости оправки, прикладывая к ней внешнее давление, например,. элементами прессформы. Во время этой операции проис- 4О ходит изменение кривизны отдельных участков тороидальной оболочки, сопровождаемое переориентацией армирующего волокна от значения Р< до р (фиг. 6).

7 8 н "Р агс (9 1-2,у угол намотки армирующего волокна на оправку-каркас; р — угол ориентации армирующего gp

P волокна в готовом изделии или расчетный угол; угловая координата поперечного сечения шпангоута; относительный прогиб намотанной оболочки относительно оправки шпангоута, равный

U .d

RH кВ

4 4 где U — величина абсолютного прогиба. оболочки в плоскости шпангоута в результате ее деформирования относительно оправки;

R„ n R<- радиусы соответственно наруж= ного и внутреннего экваторов недеформированной тороидальной оболочки.

Затем связующее в оболочке полимеризуют при повышенной температуре в печи, либо с помощью нагревателей, вмонтированных в пресс-форму, Вид готового участка шпангоута изображен на фиг. 6. После полимеризации связующего приступают ко второму этапу изготовления оплетки шпангоута. На необмотанном участке оправки 5 с помощью распорок 6 устанавливают кольцевые элементы 7 (фиг. 9). Полученную оправку-каркас помещают на торонамоточную установку и обматывают витками армирующего волокна под углом р„, совмещая начало намотки с границей уже готовой оплетки шпангоута. Обмотанная оправка-каркас изображена на фиг. 11. Намотку оболочки 9 оправки-каркаса на этом этапе продолжают вплоть до стыковки ее с оплеткой 10 первого участка на внутренней посадочной поверхности изделия. После этого через торцовые отверстия оболочки 9 извлекают технологические элементы — кольцевые сегмен ты 7 и распорки 6, оболочку деформируют и полимеризуют под воздействием внешнего давления и температуры в пресс-форме. По окончании процесса получают готовое иэделие (фиг. 12) °

Оплетка 10 имеет по всему периметру шпангоута расчетное значение угла рр армирующего наполиителя относительно меридиана. В случае соединения отдельных участков оплетки внахлест намотку концевых зон оболочки 9 осуществляют с их постепенным утоньшением, либо с половинной толщиной.

Предлагаемый способ изготовления слоистых шпангоутов имеет следующие отличительные признаки:

Намотка оплетки шпангоута осуществляется в два этапа — сначала на центральный угол Ц,, затем на угол

Lp=2ll-lp,, ãäå Q, — центральный угол оплетки на первом участке иэделия, Ц вЂ” на втором.

Угол намотки р армирующих волокон на оправку-каркас иэделия отличается от расчетного значения угла

20 где р„(5

5 14565 ориентации волокон в оплетке готового изделия р на величину

ГсР d

Р= (9о Т:2Р

Предлагаемый способ обеспечивает

5 получение следующих преимуществ по сравнению с известным.

Намотку внутренних продольно ориентированных слоев шпангоута, образующих его оправку, можно осуществить в течение одной технологической операции, что повышает точность ее формы и геометрических размеров, увели чивает прочность. 15

Намотка замкнутой тороидальной оболочки сложного профиля в два или более этапов (технологических переходов) позволяет осуществлять извлечение из нее вспомогательных элементов оправки-каркаса через торцовые отверстия, что позволяет избежать повреждения волокон и сохранить их исходную ориентацию в намотанной оболочке и тем самым значитель-25 но увеличить ее прочность.

Получение оплетки шпангоута в два этапа существенно повышает технологичность изделия, так как позволяет избежать ее гофрирования, образова- 30 ния в ней складок и других дефектов в процессе ее деформирования, добиться плотного прилегания оплетки к всей поверхности оправки за счет воэможности соединения отдельных ее 35 участков внахлест или встык, осуществить контроль качества прилегания оплетки к оправке шпангоута на каждом из этапов ее получения, значительно облегчает процесс извлечения из оболочки вспомогательных элементов on-.

24 6 связующим, на вращающуюся кольцевую . оправку-каркас, состоящую из оправки шпангоута сложной формы с продольным расположением армирукщих волокон и технологических элементов, обеспечивающих получение оболочки с пери,метром поперечного сечения, равным периметру поперечного сечения оправ .ки, обматывание оправки-каркаса поперечными слоями, извлечение технологических элементов из намотанной оболочки, деформированне этой оболочки по профилю оправки и полимеризацию связукицего в ней под воздействием внешнего давления и температуры, отличающийся тем, что, с целью увеличения прочности и жесткости изделия, технологические элементы в виде кольцевых сегментов устанавливают по обеим сторонам оправки-каркаса на расстоянии от ее боковых поверхностей, а обмотку этих кольцевых сегментов и размещенной между ними оправки-каркаса поперечными слоями ведут под углом я, %4

I3„= P ãñtg (ago )-2< „ угол намотки армирующих волокон на оправку-каркас; угол ориентации армирующих волокон в готовом издепии или расчетный угол; угловая координата поперечного сечения шпангоута; относительный прогиб намотанной оболочки относительно оправки-каркаса равный

U н- В равки-каркаса.

Намотка оболочки на оправку-каркас шпангоута с учетом поправочного угла р позволяет получить оплетку изделия с требуемым углом армирования и тем самым увеличить прочность и жесткость изделия по всему его периметру.

Формула из обретения

Способ изготовления кольцевых шпангоутов сложного профиля, включающий намотку непрерывных армирующих волокон, пропитанных полимерным

1 где .U — - величина абсолютного прогиба оболочки в плоскости шпангоута в результате ее

45 деформирования относительно оправки;

R и Р— радиусы соответственно наН В ружнсго и внутреннего экваторов недеформированной обо50 лочки, а после извлечения из оболочки технологических кольцевых сегментов, деформирования оболочки по профилю оправки- каркаса и полимеризации цикл повторяют до получения замкнутого

- кольцевого изделия, j 456524

Б-Б

Фиг.7

8-В

Фиг.8

1456524

) 456524

Составитель Е. Чернявская

Редактор Л. Зайцева Техред М.Ходанич Корректор 0; Кравцова

Заказ 7472/25 Тираж 640 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул.. Проектная, 4