Трубчатый слоистый конструкционный материал

 

Изобретение относится к областям производства изделий, содержащих металлические части, например прокатом, порошковой металлургией, экструзией или методами сварки, в том числе взрывом, и может быть использовано в строительных, машиностроительных и других видах конструкций. Трубчатый слоистый конструкционный материал содержит в поперечном сечении по крайней мере два слоя. На границе наружной и/или внутренней стороны по крайней мере одного из слоев по крайней мере часть линии границы сечения выполнена в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса. При этом обеспечивается конструктивно заложенное изменение толщины по крайней мере одного слоя трубчатого слоистого конструкционного материала путем использования фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса. При этом также обеспечивается повышенная технологичность изготовления и низкая материалоемкость изделий за счет использования сочетания фрагментов косых конических сечений прямого кругового конуса, вырождающихся друг в друга и не выходящих из прогнозируемых перед формообразующими операциями параметров. 20 з.п.ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к областям производства изделий, содержащих металлические части, например прокатом, порошковой металлургией, экструзией или методами сварки, в том числе взрывом, и может быть использовано в строительных, машиностроительных и других видах конструкций.

Уровень техники.

Аналогом к предлагаемому устройству является "Труба стальная свертная паяная двухслойная" ГОСТ 11249-80, содержащая в поперечном сечении по крайней мере два слоя.

Недостатками аналога являются: отсутствие конструктивно заложенного изменения толщины по крайней мере одного из слоев трубчатого слоистого конструкционного материала при формообразующих операциях, низкая технологичность изготовления и высокая материалоемкость изделий из трубчатого слоистого конструкционного материала. Выполнение трубчатого слоистого конструкционного материала без конструктивно заложенного изменения толщины по крайней мере одного из слоев с использованием фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса) с возможностью вырождаться друг в друга, в том числе и в процессе формообразующих операций, не позволяет обеспечить требуемое утонение изделий при формообразующих операциях.

Под термином "формообразующие операции" следует понимать гибку, скручивание, закатку, правку, вытяжку, рельефную формовку, отбортовку, чеканку, редуцирование, высадку и т.д. [1].

Под термином "косое коническое сечение" следует понимать линию, которую образует поверхность прямого кругового конуса и секущая плоскость, не проходящая через его вершину при условии, что угол между секущей плоскостью и осью прямого кругового конуса отличен от прямого угла [2].

Современные средства измерений позволяют производить достаточно точные отображения измеряемых поверхностей. Применение методов аппроксимации, например наименьших квадратов или нелинейной регрессии, позволяет идентифицировать поверхностьобразующие кривые.

Наиболее близким по технической сущности, прототипом к предлагаемому устройству, является "Труба биметаллическая бесшовная для судостроения" ГОСТ 22786-77, содержащая в поперечном сечении по крайней мере два слоя.

Недостатками прототипа являются: отсутствие конструктивно заложенного изменения толщины по крайней мере одного из слоев трубчатого слоистого конструкционного материала при формообразующих операциях, низкая технологичность изготовления и высокая материалоемкость изделий из трубчатого слоистого конструкционного материала. Выполнение трубчатого слоистого конструкционного материала без конструктивно заложенного изменения толщины по крайней мере одного из слоев с использованием фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса) с возможностью вырождаться друг в друга, в том числе и в процессе формообразующих операций, не позволяет обеспечить требуемое утонение изделий при формообразующих операциях.

В процессе формообразующих операций происходит утонение по крайней мере одного слоя трубчатого слоистого конструкционного материала в определенных конструкцией конечного изделия местах и параметрах формообразующих операций. Отсутствие в аналогах и прототипе фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса) с возможностью вырождения друг в друга, в том числе и в процессе формообразующих операций, приводит к выполнению конечного изделия не оптимально с точки зрения рационального распределения материала.

Сущность изобретения.

Задачей изобретения является создание трубчатого слоистого конструкционного материала, обеспечивающего конструктивно заложенное изменение толщины по крайней мере одного слоя при формообразующих операциях путем использования фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса) с возможностью вырождения друг в друга, в том числе и в процессе формообразующих операций, повышенной технологичностью изготовления и низкой материалоемкостью изделий из трубчатого слоистого конструкционного материала за счет использования сочетания фрагментов косых конических сечений прямого кругового конуса, вырождающихся друг в друга и не выходящих из прогнозируемых перед формообразующими операциями параметров, высокую коррозионную стойкость и звукоизоляцию конструкций из трубчатого слоистого конструкционного материала.

В процессе формообразующих операций трубчатый слоистый конструкционный материал, содержащий фрагменты косых конических сечений прямого кругового конуса, за счет конструктивно заложенного изменения толщины по крайней мере одного слоя материала деформируется с вырождением друг в друга фрагментов гиперболы, параболы, эллипса, однако такой процесс может быть заранее спрогнозирован и учтен при проектировании и расчете конфигурации конечного изделия. При этом фрагменты, входящие в состав трубчатого слоистого конструкционного материала, не выходят за определение конического сечения прямого кругового конуса.

Указанный технический результат изобретения достигается тем, что трубчатый слоистый конструкционный материал, содержит в поперечном сечении по крайней мере два слоя и на границе наружной и/или внутренней стороны по крайней мере одного из слоев по крайней мере часть линии границы сечения выполнена в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса. При этом обеспечивается конструктивно заложенное изменение толщины по крайней мере одного слоя трубчатого слоистого конструкционного материала при формообразующих операциях путем использования фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса) с возможностью вырождения друг в друга, повышение технологичности изготовления и снижение материалоемкости изделий из трубчатого слоистого конструкционного материала за счет использования сочетания фрагментов косых конических сечений прямого кругового конуса, вырождающихся друг в друга и не выходящих из прогнозируемых перед формообразующими операциями параметров, высокая коррозионная стойкость и звукоизоляция конструкций из трубчатого слоистого конструкционного материала.

Трубчатый слоистый конструкционный материал может содержать в поперечном сечении часть линии границы наружной стороны по крайней мере одного из слоев, выполненную в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагмента гиперболы, параболы, эллипса), причем фрагменты косого конического сечения прямого кругового конуса могут вырождаться друг в друга в процессе формообразующих операций. При этом обеспечивается конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого слоистого конструкционного материала при формообразующих операциях путем использования фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса) с возможностью вырождения друг в друга.

Трубчатый слоистый конструкционный материал может содержать в поперечном сечении часть линии границы внутренней стороны по крайней мере одного из слоев, выполненную в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагмента гиперболы, параболы, эллипса), причем фрагменты косого конического сечения прямого кругового конуса могут вырождаться друг в друга в процессе формообразующих операций. При этом обеспечивается конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого слоистого конструкционного материала при формообразующих операциях путем использования фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса) с возможностью вырождения друг в друга.

Сочетание выполнения элементов поперечного сечения трубчатого слоистого конструкционного материала в виде фрагментов косых конических сечений прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса), которые могут вырождаться друг в друга в процессе формообразующих операций, обеспечивает достижение рациональной формы конечного изделия. При этом обеспечивается конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого конструкционного материала при формообразующих операциях путем использования фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса) с возможностью вырождения друг в друга.

Трубчатый слоистый конструкционный материал может быть выполнен в поперечном сечении по крайней мере с одним из слоев переменной толщины, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого слоистого конструкционного материала при формообразующих операциях.

Трубчатый слоистый конструкционный материал может быть выполнен в поперечном сечении с толщиной по крайней мере одного из слоев, возрастающей к центру масс сечения этого слоя, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины, низкую материалоемкость изделий, высокую коррозионную стойкость и звукоизоляцию конструкций из трубчатого слоистого конструкционного материала.

Трубчатый конструкционный материал может быть выполнен в поперечном сечении с толщиной по крайней мере одного из слоев, убывающей к центру масс сечения этого слоя, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого конструкционного слоистого материала при формообразующих операциях.

Трубчатый слоистый конструкционный материал может быть выполнен в поперечном сечении с толщиной по крайней мере одного из слоев, меняющейся многократно, возрастая и убывая, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого слоистого конструкционного материала при формообразующих операциях.

Трубчатый слоистый конструкционный материал может быть выполнен в поперечном сечении с толщиной по крайней мере одного из слоев, меняющейся многократно и периодически, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого слоистого конструкционного материала при формообразующих операциях.

Трубчатый слоистый конструкционный материал может быть выполнен в поперечном сечении с выпуклой частью длины линии границы по крайней мере одной из сторон относительно средней линии сечения по крайней мере одного из слоев, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого слоистого конструкционного материала при формообразующих операциях.

Трубчатый слоистый конструкционный материал может быть выполнен в поперечном сечении с вогнутой частью длины линии границы по крайней мере наружной стороны по крайней мере одного из слоев относительно средней линии сечения слоя и выпуклой частью длины линии границы внутренней стороны того же слоя, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого слоистого конструкционного материала при формообразующих операциях.

Трубчатый слоистый конструкционный материал может быть выполнен в поперечном сечении с выпуклыми частями длины линии границы обеих сторон по крайней мере одного из слоев относительно средней линии сечения слоя, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого слоистого конструкционного материала при формообразующих операциях.

Трубчатый слоистый конструкционный материал может быть выполнен в поперечном сечении с вогнутыми частями длины линии границы обоих сторон по крайней мере одного из слоев относительно средней линии сечения слоя, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого слоистого конструкционного материала при формообразующих операциях.

Трубчатый слоистый конструкционный материал может быть выполнен в поперечном сечении со ступенчатой частью длины линии границы по крайней мере с одной из сторон по крайней мере одного из слоев, что позволит повысить технологичность сборки конструкций из трубчатого слоистого конструкционного материала.

Трубчатый слоистый конструкционный материал может быть выполнен со ступенями, которые могут иметь увеличение или уменьшение толщины по крайней мере одного из слоев материала при переходе от одной ступени к другой, что позволит повысить технологичность сборки конструкций из трубчатого слоистого конструкционного материала.

Трубчатый слоистый конструкционный материал может быть выполнен по крайней мере с одной выемкой на части длины линии границы по крайней мере одной из сторон по крайней мере одного из слоев, что позволит повысить технологичность сборки конструкций из трубчатого слоистого конструкционного материала.

Трубчатый слоистый конструкционный материал может быть выполнен по крайней мере с одним выступом на части длины линии границы по крайней мере одной из сторон по крайней мере одного из слоев, что позволит повысить технологичность сборки конструкций из трубчатого слоистого конструкционного материала.

Трубчатый слоистый конструкционный материал может быть выполнен по крайней мере с одним металлическим слоем, а любой частью любого другого слоя металлической или неметаллической, что позволит повысить коррозионную стойкость конструкций из трубчатого слоистого конструкционного материала.

Трубчатый слоистый конструкционный материал может быть выполнен по крайней мере с одной полостью по крайней мере на части длины линии границы по крайней мере между двумя близлежащими слоями, что позволит повысить звукоизолирующие свойства конструкций из трубчатого слоистого конструкционного материала.

Трубчатый слоистый конструкционный материал может быть выполнен с периодическими полостями по крайней мере на части длины линии границы по крайней мере между двумя близлежащими слоями, что позволит повысить звукоизолирующие свойства конструкций из трубчатого слоистого конструкционного материала.

Трубчатый конструкционный материал может быть выполнен по крайней мере с частью длины границы по крайней мере одной из сторон по крайней мере одного из слоев сечения, содержащей в сечении фрагменты и/или комбинации фрагментов: многоугольника, конического сечения прямого кругового конуса, что позволит повысить точность сборки конструкций из трубчатого слоистого конструкционного материала при соединении выступа и выемки.

Трубчатый слоистый конструкционный материал может быть выполнен по крайней мере с одним разрывом толщины по крайней мере одного из слоев. Причем разрывы толщины могут выполняться многократно и периодически, что позволит повысить технологичность сборки конструкций из трубчатого слоистого конструкционного материала.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения. Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Сущность изобретения и возможность его практической реализации поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено поперечное сечение трубчатого слоистого конструкционного материала, на фиг. 2-6 изображены примеры конструктивного выполнения поперечного сечения трубчатого слоистого конструкционного материала, на фиг. 7-16 изображены примеры конструктивного выполнения частей поперечного сечения трубчатого слоистого конструкционного материала.

Трубчатый слоистый конструкционный материал (фиг. 1) содержит в поперечном сечении по крайней мере два слоя 1 и 2 с границами наружной 3 и внутренней 4 стороны, причем по крайней мере часть линии границы сечения по крайней мере одного из слоев на границе 3 наружной стороны и/или на границе 4 внутренней стороны по крайней мере одного из слоев сечения выполнены в виде фрагмента косого конического сечения 5 прямого кругового конуса.

В примерах конструктивного выполнения трубчатого слоистого конструкционного материала, изображенного на фиг.1 - 14, один из слоев 1 (2) выполнен переменной толщины.

В примере конструктивного выполнения трубчатого слоистого конструкционного материала, изображенного на фиг.2, толщина слоя 2 возрастает к центру масс 6 сечения.

В примере конструктивного выполнения трубчатого слоистого конструкционного материала, изображенного на фиг.3, толщина слоя 1 убывает к центру масс 6 сечения.

В примере конструктивного выполнения трубчатого слоистого конструкционного материала, изображенного на фиг. 4, толщина слоев 1 и 2 меняется многократно, возрастая и убывая.

В примере конструктивного выполнения трубчатого слоистого конструкционного материала, изображенного на фиг. 3, толщина слоев 1 и 2 меняется многократно и периодически.

В примере конструктивного выполнения трубчатого слоистого конструкционного материала, изображенного на фиг. 5, часть длины линии границы наружной стороны 3 относительно средней линии сечения слоя 1 выполнена выпуклой, а часть длины линии границы внутренней стороны 4 относительно средней линии сечения выполнена вогнутой.

В примере конструктивного выполнения трубчатого слоистого конструкционного материала, изображенного на фиг. 6, часть длины линии границы наружной стороны 3 относительно средней линии сечения слоя 1 выполнена выпуклой.

В примере конструктивного выполнения трубчатого слоистого конструкционного материала, изображенного на фиг. 7, часть длины линии границы наружной стороны 3 выполнена со ступенями 7. Ступени 7 могут быть выполнены (фиг. 8) как с увеличением толщины трубчатого слоистого конструкционного материала при переходе от одной ступени к другой, так и с уменьшением.

В примере конструктивного выполнения трубчатого слоистого конструкционного материала, изображенного на фиг.9, часть длины линии границы наружной стороны 3 слоя 1 выполнена с выемкой 8.

В примере конструктивного выполнения трубчатого слоистого конструкционного материала, изображенного на фиг.10, часть длины линии границы лицевой стороны 3 слоя 1 выполнена с выступом 9.

В примере конструктивного выполнения трубчатого слоистого конструкционного материала, изображенного на фиг. 11, слой 2 материала выполнен металлическим, а слой 1 выполнен с неметаллической частью 10 и с металлической частью 11.

В примере конструктивного выполнения трубчатого слоистого конструкционного материала, изображенного на фиг. 12, между слоями 1 и 2 материала выполнена полость 12.

В примере конструктивного выполнения трубчатого слоистого конструкционного материала, изображенного на фиг. 13, между слоями 1 и 2 материала выполнены периодические полости 12.

В примере конструктивного выполнения трубчатого слоистого конструкционного материала, изображенного на фиг. 14, часть наружной 3 и внутренней 4 границы слоев 1 и 2 сечения трубчатого слоистого конструкционного материала содержит фрагмент окружности 13. В трубчатом слоистом конструкционном материале по крайней мере часть длины границы стороны сечения 3 (4) по крайней мере одного из слоев материала может содержать в сечении фрагменты и/или комбинации фрагментов: многоугольника (квадрата 14, прямоугольника 15, трапеции 16, ромба 17, треугольника 18 и т.д. и т.п.), конического сечения прямого кругового конуса (окружности 13, эллипса 19 и т.д. и т.п.).

В примере конструктивного выполнения трубчатого слоистого конструкционного материала, изображенного на фиг.15, толщина слоя 1 материала имеет разрыв 20.

В примере конструктивного выполнения трубчатого слоистого конструкционного материала, изображенного на фиг. 16, разрывы 20 слоя 1 выполнены многократно и периодически.

Таким образом, применение данного трубчатого слоистого конструкционного материала позволит достичь задачи изобретения.

Литература 1. Мастеров В.А., Берковский В.С. Теория пластической деформации и обработка металлов давлением. -М.: Металлургия, 1989, 399 с.

2. Математический энциклопедический словарь. -М.: "Советская энциклопедия", 1988, 847 с.

Формула изобретения

1. Трубчатый слоистый конструкционный материал, содержащий в поперечном сечении по крайней мере два слоя, отличающийся тем, что на границе наружной и/или внутренней стороны по крайней мере одного из слоев по крайней мере часть линии границы сечения выполнена в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса.

2. Трубчатый слоистый конструкционный материал по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере один из слоев выполнен переменной толщины.

3. Трубчатый слоистый конструкционный материал по п.2, отличающийся тем, что толщина по крайней мере одного из слоев материала возрастает к центру масс.

4. Трубчатый слоистый конструкционный материал по п.2, отличающийся тем, что толщина по крайней мере одного из слоев материала убывает к центру масс.

5. Трубчатый слоистый конструкционный материал по любому из пп.2 - 4, отличающийся тем, что толщина по крайней мере одного из слоев меняется, многократно возрастая и убывая.

6. Трубчатый слоистый конструкционный материал по п.5, отличающийся тем, что толщина по крайней мере одного из слоев меняется многократно и периодически.

7. Трубчатый слоистый конструкционный материал по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что часть длины линии границы по крайней мере одной из сторон по крайней мере одного из слоев относительно средней линии сечения слоя выполнена выпуклой.

8. Трубчатый слоистый конструкционный материал по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что часть длины линии границы по крайней мере одной из сторон по крайней мере одного из слоев относительно средней линии сечения слоя выполнена вогнутой.

9. Трубчатый слоистый конструкционный материал по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что часть длины линии границы наружной стороны относительно средней линии сечения по крайней мере одного из слоев выполнена выпуклой, а часть длины линии границы внутренней стороны относительно средней линии сечения того же слоя выполнена вогнутой.

10. Трубчатый слоистый конструкционный материал по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что часть длины линии границы обеих сторон относительно средней линии сечения по крайней мере одного из слоев выполнена выпуклой.

11. Трубчатый слоистый конструкционный материал по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что часть длины линии границы обеих сторон относительно средней линии сечения по крайней мере одного из слоев выполнена вогнутой.

12. Трубчатый слоистый конструкционный материал по любому из пп.1 - 11, отличающийся тем, что часть длины линии границы по крайней мере одной из сторон по крайней мере одного из слоев выполнена ступенчатой.

13. Трубчатый слоистый конструкционный материал по п.12, отличающийся тем, что ступени могут быть выполнены как с увеличением толщины материала слоя при переходе от одной ступени к другой, так и с уменьшением.

14. Трубчатый слоистый конструкционный материал по любому из пп.1 - 13, отличающийся тем, что часть длины линии границы по крайней мере одной из сторон по крайней мере одного из слоев выполнена по крайней мере с одной выемкой.

15. Трубчатый слоистый конструкционный материал по любому из пп.1 - 14, отличающийся тем, что часть длины линии границы по крайней мере одной из сторон по крайней мере одного из слоев выполнена по крайней мере с одним выступом.

16. Трубчатый слоистый конструкционный материал по любому из пп.1 - 15, отличающийся тем, что по крайней мере один из слоев выполнен металлическим, а любая часть любого другого слоя выполнена металлической или неметаллической.

17. Трубчатый слоистый конструкционный материал по любому из пп.1 - 16, отличающийся тем, что часть длины линии границы по крайней мере между двумя близлежащими слоями выполнена по крайней мере с одной полостью.

18. Трубчатый слоистый конструкционный материал по п.17, отличающийся тем, что полости выполнены периодическими.

19. Трубчатый слоистый конструкционный материал по любому из пп.7 - 18, отличающийся тем, что по крайней мере часть длины границы по крайней мере одной из сторон по крайней мере одного из слоев сечения выполнена из группы, содержащей в сечении фрагменты и/или комбинации фрагментов: многоугольника, конического сечения прямого кругового конуса.

20. Трубчатый слоистый конструкционный материал по любому из пп.1 - 19, отличающийся тем, что толщина по крайней мере одного из слоев имеет по крайней мере один разрыв.

21. Трубчатый слоистый конструкционный материал по п.20, отличающийся тем, что разрывы толщины выполнены многократно и периодически.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 22-2001

(73) Патентообладатель:Закрытое акционерное общество "Интеллект" (RU)

(73) Патентообладатель:ООО "Рейлэнд" (RU)

Договор № 12723 зарегистрирован 28.06.2001

Извещение опубликовано: 10.08.2001        

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 32-2001

(73) Патентообладатель:Закрытое акционерное общество "Интеллект" (RU)

(73) Патентообладатель:ЗАО "Нафта-Энергия" (RU)

Договор № 12820 зарегистрирован 17.07.2001

Извещение опубликовано: 20.11.2001        

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 21-2003

(73) Патентообладатель:Закрытое акционерное общество "Интеллект" (RU)

Договор № 16519 зарегистрирован 16.04.2003

Извещение опубликовано: 27.07.2003