Шпангоут судна

 

Изобретение относится к судостроению и авиации. Оно может быть использовано для производства элементов силового набора водного и воздушного судов путем проката, штамповки, порошковой металлургии, волочения, механической обработки или посредством экструзии. Шпангоут судна содержит по крайней мере в одном из поперечных сечений линию границы сечения. По крайней мере на части ее длины она выполнена в виде фрагмента или комбинации фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса. В сечении шпангоут может быть выполнен с переменным линейным размером, который может многократно возрастать и убывать. Этот размер в сечении шпангоута может изменяться периодически. На части длины линия границы может быть выпуклой или вогнутой относительно центра масс сечения шпангоута. На части длины линия границы может быть ступенчатой. Она может быть выполнена по крайней мере с одной выемкой или с одним выступом. Линейный размер в сечении шпангоута может иметь по крайней мере один разрыв. Такие разрывы могут быть многократными и периодическими. Шпангоут может выполняться по крайней мере с одной внутренней полостью. Шпангоут может выполняться за одно с обшивкой и в области сопряжения с нею на линии границы сечения может выполняться по крайней мере один выступ и/или выемка. Технический результат реализации изобретения состоит в повышении эксплуатационных свойств шпангоута судна. 15 з.п.ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к судостроению и, в частности, к производству элементов силового набора судна, например, прокатом, штамповкой, волочением, механической обработкой, экструзией или порошковой металлургией.

Аналогами к предлагаемому устройству можно считать: 1. "Шпангоут", авторское свидетельство СССР N 273659, оп. 15.06.70 г. по МКИ B 64 C 1/10, содержащий в поперечном сечении линию границы сечения.

Недостатками аналога являются: А) отсутствие конструктивно заложенной направленности прочностных свойств (жесткости) при работе в условиях циклического изгиба, что существенно утяжеляет конструкцию шпангоута. При проектировании конструкций шпангоута, как правило, известна его будущая сложная схема нагружения, в том числе плоскость или плоскости наибольших изгибающих моментов. Создание шпангоута с одинаковой толщиной по длине сечения в этой ситуации является нерациональным, утяжеляющим шпангоут и в целом конструкцию судна.

Б) низкая эффективность фиксации при размещении в объеме между корпусом шпангоута и прилегающей деталью, например деталью крепежа силового набора, компаундмассы.

Создание конструкции шпангоута с границей поперечного сечения в виде прямых линий является нерациональным и не способствует эффективному сцеплению поверхности шпангоута с компаундмассой.

В) не эффективное использование трения сцепления поверхности шпангоута с контактирующей деталью силового набора в условиях сложного знакопеременного нагружения.

Создание конструкции шпангоута с границей поперечного сечения в виде прямых линий является нерациональным и не способствует эффективному сцеплению поверхности шпангоута с контактирующей деталью силового набора.

Г) отсутствие конструктивно заложенного свойства шпангоута, обеспечивающего снижение усилий сжатия для достижения упругой деформации участков поверхности шпангоута с целью предотвращения самораскручивания деталей резьбового соединения, контактирующих с поверхностью шпангоута. Снижение усилий сжатия позволит уменьшить габариты деталей крепежа, что приведет к снижению массы конструкции.

Создание конструкции шпангоута с границей поперечного сечения в виде прямых линий является нерациональным и не способствует снижению усилий сжатия для формирования на поверхности шпангоута областей упругой деформации. Чем больше поверхность сжатия, тем больше требуются усилия сжатия для достижения упругодеформированного состояния шпангоута.

Д) низкая теплопроводность шпангоута при контакте с более нагретой средой, например с внутренним объемом приборного отсека.

Создание конструкции шпангоута с границей поперечного сечения в виде прямых линий является нерациональным и не способствует повышению теплопроводности.

Е) низкая достоверность определения изготовителя шпангоута вследствие отсутствия на его корпусе (например, на границе поперечного сечения) идентификатора производителя. Применяемые в настоящее время маркировки изделий являются недолговечными, а клеймения приводят к ослаблению конструкции детали, появлению на ней зон с концентраторами напряжения и микротрещинами. При выходе из строя конструкции шпангоута или аварии по вине шпангоута (бракованного или не правильно спроектированного шпангоута), не имеющего на корпусе идентификатора производителя, крайне затруднителен процесс поиска производителя и устранение причины неисправности.

Ж) низкая достоверность определения участка размещения шпангоута вследствие отсутствия на его корпусе (например, на границе поперечного сечения) идентификатора места расположения. Применяемые в настоящее время маркировки изделий являются недолговечными, а клеймения приводят к ослаблению конструкции детали, появлению на ней зон с концентраторами напряжения и микротрещинами. При аварии с большим разбросом деталей по местности и установлении ее причин идентификация шпангоута, не имеющего на корпусе идентификатора участка размещения, крайне затруднена, что зачастую приводит к усложнению процесса установления причин аварии.

2. "Шпангоут", описанный в патенте РФ N 2073188, оп. 10.02.97 г. по МКИ F 42 B 15/00, содержащий зажимные элементы на боковой поверхности, а в поперечном сечении линию границы сечения.

Недостатками аналога являются: А) отсутствие конструктивно заложенной направленности прочностных свойств (жесткости) при работе в условиях циклического изгиба, что существенно утяжеляет конструкцию шпангоута. При проектировании конструкций шпангоута, как правило, известна его будущая сложная схема нагружения, в том числе плоскость или плоскости наибольших изгибающих моментов. Создание шпангоута с одинаковой толщиной по длине сечения в этой ситуации является нерациональным, утяжеляющим шпангоут и в целом конструкцию судна.

Б) низкая эффективность фиксации при размещении в объеме между корпусом шпангоута и прилегающей деталью, например деталью крепежа силового набора, компаундмассы.

Создание конструкции шпангоута с границей поперечного сечения в виде прямых линий является нерациональным и не способствует эффективному сцеплению поверхности шпангоута с компаундмассой.

В) не эффективное использование трения сцепления поверхности шпангоута с контактирующей деталью силового набора в условиях сложного знакопеременного нагружения.

Создание конструкции шпангоута с границей поперечного сечения в виде прямых линий является нерациональным и не способствует эффективному сцеплению поверхности шпангоута с контактирующей деталью силового набора.

Г) отсутствие конструктивно заложенного свойства шпангоута, обеспечивающего снижение усилий сжатия для достижения упругой деформации участков поверхности шпангоута с целью предотвращения самораскручивания деталей резьбового соединения, контактирующих с поверхностью шпангоута. Снижение усилий сжатия позволит уменьшить габариты деталей крепежа, что приведет к снижению массы конструкции.

Создание конструкции шпангоута с границей поперечного сечения в виде прямых линий является нерациональным и не способствует снижению усилий сжатия для формирования на поверхности шпангоута областей упругой деформации. Чем больше поверхность сжатия, тем больше требуются усилия сжатия для достижения упругодеформированного состояния шпангоута.

Д) низкая теплопроводность шпангоута при контакте с более нагретой средой, например с внутренним объемом приборного отсека.

Создание конструкции шпангоута с границей поперечного сечения в виде прямых линий является нерациональным и не способствует повышению теплопроводности.

Е) низкая достоверность определения изготовителя шпангоута вследствие отсутствия на его корпусе (например, на границе поперечного сечения) идентификатора производителя. Применяемые в настоящее время маркировки изделий являются недолговечными, а клеймения приводят к ослаблению конструкции детали, появлению на ней зон с концентраторами напряжения и микротрещинами. При выходе из строя конструкции шпангоута или аварии по вине шпангоута (бракованного или не правильно спроектированного шпангоута), не имеющего на корпусе идентификатора производителя, крайне затруднителен процесс поиска производителя и устранение причины неисправности.

Ж) низкая достоверность определения участка размещения шпангоута вследствие отсутствия на его корпусе (например, на границе поперечного сечения) идентификатора места расположения. Применяемые в настоящее время маркировки изделий являются недолговечными, а клеймения приводят к ослаблению конструкции детали, появлению на ней зон с концентраторами напряжения и микротрещинами. При аварии с большим разбросом деталей по местности и установлении ее причин идентификация шпангоута, не имеющего на корпусе идентификатора участка размещения, крайне затруднена, что зачастую приводит к усложнению процесса установления причин аварии.

Наиболее близким по технической сущности прототипом к предлагаемому устройству является шпангоут судна, содержащий по крайней мере в одном из поперечных сечений линию границы сечения. Проектирование самолетов. Бадягин А.А. и др. М.: Машиностроение, 1972, стр. 516.

Недостатками прототипа являются: А) отсутствие конструктивно заложенной направленности прочностных свойств (жесткости) при работе в условиях циклического изгиба, что существенно утяжеляет конструкцию шпангоута. При проектировании конструкций шпангоута, как правило, известна его будущая сложная схема нагружения, в том числе плоскость или плоскости наибольших изгибающих моментов. Создание шпангоута с одинаковой толщиной по длине сечения в этой ситуации является нерациональным, утяжеляющим шпангоут и в целом конструкцию судна.

Для повышения прочностных свойств: жесткости шпангоута при известной схеме его нагружения в конструкции и, в частности, при известной плоскости действия максимального изгибающего момента, целесообразно конструктивное заложение направленности прочностных свойств: жесткости поперечного сечения шпангоута. Т. е. целесообразно изготовление шпангоута с поперечным сечением не в виде прямоугольника, а например, в виде фигуры с перераспределенной (удаленным центром масс сечения от подкрепляемой обшивки) массой, момент инерции которой максимален в плоскости изгибающего момента. Фигура может быть выполнена, например, в виде эллипса на "ножке". При сборке конструкции шпангоут своей большей осью эллипса ориентируется в плоскости действия максимального изгибающего момента.

Б) низкая эффективность фиксации при размещении в объеме между корпусом шпангоута и прилегающей деталью, например деталью крепежа силового набора, компаундмассы.

Создание конструкции шпангоута с границей поперечного сечения в виде прямых линий является нерациональным и не способствует эффективному сцеплению поверхности шпангоута с компаундмассой.

Для повышения эффективности фиксации целесообразно выполнение шпангоута в поперечном сечении, например, в виде чередующихся элементов эллипса, что увеличивает периметр сечения (длину линии границы сечения), а следовательно, и поверхность соприкосновения шпангоута с компаундмассой.

В) не эффективное использование трения сцепления поверхности шпангоута с контактирующей деталью силового набора в условиях сложного знакопеременного нагружения.

Создание конструкции шпангоута с границей поперечного сечения в виде прямых линий является нерациональным и не способствует эффективному сцеплению поверхности шпангоута с контактирующей деталью силового набора.

Для повышения эффективности использования трения сцепления целесообразно выполнение шпангоута в поперечном сечении, например, в виде чередующихся выпуклых и вогнутых, относительно срединной оси сечения шпангоута, элементов эллипса или гиперболы, что приводит к появлению на поверхности шпангоута чередующихся возвышенностей и впадин (шероховатости) и увеличивает трение сцепления с деталью силового набора в условиях сложного знакопеременного нагружения.

Г) отсутствие конструктивно заложенного свойства шпангоута, обеспечивающего снижение усилий сжатия для достижения упругой деформации участков поверхности шпангоута с целью предотвращения самораскручивания деталей резьбового соединения (деталей крепежа), контактирующих с поверхностью шпангоута. Снижение усилий сжатия позволит уменьшить габариты деталей крепежа, что приведет к снижению массы конструкции.

Создание конструкции шпангоута с границей поперечного сечения в виде прямых линий является нерациональным и не способствует снижению усилий сжатия для формирования на поверхности шпангоута областей упругой деформации. Чем больше поверхность сжатия, тем больше требуются усилия сжатия для достижения упругодеформированного состояния шпангоута.

Для снижения усилий сжатия и получения упругой деформации на участках поверхности шпангоута целесообразно выполнение шпангоута с линией границы поперечного сечения, отличной от прямой линии, например, в виде элементов эллипса, гиперболы или параболы, т. е. в виде фрагментов или комбинации фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса. При сжатии шпангоута деталями крепежа (болтами, заклепками) усилия передаются через его выступающие части (элементы косого конического сечения), и именно на них формируются области упругой деформации. Усилия для формирования областей деформаций требуются гораздо меньшие, чем при сжатии диска по всей его поверхности за счет меньшей площади соприкосновения выступающих частей шпангоута с деталями крепежа.

Д) низкая теплопроводность шпангоута при контакте с более нагретой средой, например с внутренним объемом приборного отсека.

Создание конструкции шпангоута с границей поперечного сечения в виде прямых линий является нерациональным и не способствует повышению теплопроводности.

Для повышения теплопроводности целесообразно выполнение границы поперечного сечения шпангоута, например, в виде чередующихся выпуклых и вогнутых, относительно срединной оси сечения шпангоута, элементов эллипса или гиперболы, что приводит к появлению на поверхности шпангоута чередующихся возвышенностей и впадин (шероховатости). Тем самым увеличивается боковая поверхность шпангоута, а следовательно, поверхность контакта с более нагретой средой, что приводит к повышению его теплопроводности.

Е) низкая достоверность определения изготовителя шпангоута вследствие отсутствия на его корпусе (например на границе поперечного сечения) идентификатора производителя. Применяемые в настоящее время маркировки изделий являются недолговечными, а клеймения приводят к ослаблению конструкции детали, появлению на ней зон с концентраторами напряжения и микротрещинами. При выходе из строя конструкции шпангоута или аварии по вине шпангоута (бракованного или не правильно спроектированного шпангоута), не имеющего на корпусе идентификатора производителя, крайне затруднителен процесс поиска производителя и устранение причины неисправности.

Для повышения достоверности определения изготовителя шпангоута часть линии границы поперечного сечения может выполняться по форме в виде фрагмента или комбинации фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса, т.е. участка линии, которую образует поверхность прямого кругового конуса и секущая плоскость, не проходящая через его вершину. Причем для идентификации конкретного изготовителя не имеет значения конкретный частный случай выполнения этой линии, т.е. эллипс это, гипербола или парабола. Так, например, для идентификации одного из изготовителей может быть выбрана первая четверть линии границы сечения, а вторая четверть - для идентификации другого изготовителя. Кроме того, в зависимости от конкретного изготовителя (его особенностей) первая четверть будет выполняться из участка эллипса, гиперболы или параболы. Любой участок кривых, объединенных понятием "коническое сечение", однозначно идентифицируется с помощью известных математических методов [1-5].

Ж) низкая достоверность определения участка размещения шпангоута вследствие отсутствия на его корпусе (например, на границе поперечного сечения) идентификатора места расположения. Применяемые в настоящее время маркировки изделий являются недолговечными, а клеймения приводят к ослаблению конструкции детали, появлению на ней зон с концентраторами напряжения и микротрещинами. При аварии с большим разбросом деталей по местности и установлении ее причин идентификация шпангоута, не имеющего на корпусе идентификатора участка размещения, крайне затруднена, что зачастую приводит к усложнению процесса установления причин аварии.

Для повышения достоверности определения участка размещения шпангоута часть линии (отрезок) границы поперечного сечения может выполняться по форме в виде фрагмента или комбинации фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса, т.е. участка линии, которую образует поверхность прямого кругового конуса и секущая плоскость, не проходящая через его вершину. Причем для идентификации конкретного места расположения шпангоута не имеет значения конкретный частный случай выполнения этой линии, т.е. эллипс это, гипербола или парабола.

Задачей изобретения является создание шпангоута, обеспечивающего: конструктивно заложенную направленность прочностных свойств (жесткости) при работе, например, в условиях циклического знакопеременного изгиба; повышенную эффективность фиксации при размещении в объеме между корпусом шпангоута и прилегающей деталью, например деталью крепежа силового набора или обшивкой, компаундмассы; эффективное использование трения сцепления поверхности шпангоута с контактирующей деталью силового набора в условиях сложного знакопеременного нагружения; снижение усилий сжатия для достижения упругой деформации участков поверхности шпангоута с целью предотвращения самораскручивания деталей резьбового соединения (деталей крепежа), контактирующих с поверхностью шпангоута; повышенную теплопроводность при контакте с более нагретой средой, например с внутренним объемом приборного отсека;
повышенную достоверность определения изготовителя шпангоута путем формирования на его поверхности (например, на границе поперечного сечения) идентификатора производителя;
повышенную достоверность определения участка размещения шпангоута путем формирования на его поверхности (например, на границе поперечного сечения) идентификатора участка размещения шпангоута.

Указанный технический результат изобретения достигается тем, что шпангоут судна содержит по крайней мере в одном из поперечных сечений линию границы сечения и по крайней мере часть длины линии границы сечения выполнена в виде фрагмента или комбинации фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса.

При этом обеспечивается:
А) конструктивно заложенная направленность прочностных свойств (жесткости) при работе в условиях циклического знакопеременного изгиба. При проектировании конструкций шпангоута, как правило, известна его будущая сложная схема нагружения, в том числе плоскость или плоскости наибольших изгибающих моментов. Создание шпангоута с одинаковой толщиной по длине сечения в этой ситуации является нерациональным, утяжеляющим шпангоут и в целом конструкцию судна.

Для повышения прочностных свойств: жесткости шпангоута при известной схеме его нагружения в конструкции и, в частности, при известной плоскости действия максимального изгибающего момента, целесообразно конструктивное заложение направленности прочностных свойств: жесткости поперечного сечения шпангоута, т. е. целесообразно изготовление шпангоута с поперечным сечением не в виде прямоугольника, а например, в виде фигуры с перераспределенной (удаленным центром масс сечения от подкрепляемой обшивки) массой, момент инерции которой максимален в плоскости изгибающего момента. Фигура может быть выполнена, например, в виде эллипса на "ножке". При сборке конструкции шпангоут своей большей осью эллипса ориентируется в плоскости действия максимального изгибающего момента.

Б) повышенная эффективность фиксации при размещении в объеме между корпусом шпангоута и прилегающей деталью, например деталью крепежа силового набора, компаундмассы.

Создание конструкции шпангоута с границей поперечного сечения в виде прямых линий является нерациональным и не способствует эффективному сцеплению поверхности шпангоута с компаундмассой.

Для повышения эффективности фиксации целесообразно выполнение шпангоута в поперечном сечении, например, в виде чередующихся элементов эллипса, что увеличивает периметр сечения (длину линии границы сечения), а следовательно, и поверхность соприкосновения шпангоута с компаундмассой.

В) эффективное использование трения сцепления поверхности шпангоута с контактирующей деталью силового набора в условиях сложного знакопеременного нагружения. Создание конструкции шпангоута с границей поперечного сечения в виде прямых линий является нерациональным и не способствует эффективному сцеплению поверхности шпангоута с контактирующей деталью силового набора.

Для повышения эффективности использования трения сцепления целесообразно выполнение шпангоута в поперечном сечении, например, в виде чередующихся выпуклых и вогнутых, относительно срединной оси сечения шпангоута, элементов эллипса или гиперболы, что приводит к появлению на поверхности шпангоута чередующихся возвышенностей и впадин (шероховатости) и увеличивает трение сцепления с деталью силового набора в условиях сложного знакопеременного нагружения.

Г) снижение усилий сжатия для достижения упругой деформации участков поверхности шпангоута с целью предотвращения самораскручивания деталей резьбового соединения (деталей крепежа), контактирующих с поверхностью шпангоута. Снижение усилий сжатия позволит уменьшить габариты деталей крепежа, что приведет к снижению массы конструкции. Создание конструкции шпангоута с границей поперечного сечения в виде прямых линий является нерациональным и не способствует снижению усилий сжатия для формирования на поверхности шпангоута областей упругой деформации. Чем больше поверхность сжатия, тем больше требуются усилия сжатия для достижения упругодеформированного состояния шпангоута.

Для снижения усилий сжатия и получения упругой деформации на участках поверхности шпангоута целесообразно выполнение шпангоута с линией границы поперечного сечения, отличной от прямой линии, например, в виде элементов эллипса, гиперболы или параболы, т.е. в виде фрагментов или комбинации фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса. При сжатии шпангоута деталями крепежа (болтами, заклепками) усилия передаются через его выступающие части (элементы косого конического сечения), и именно на них формируются области упругой деформации. Усилия для формирования областей деформаций требуются гораздо меньшие, чем при сжатии диска по всей его поверхности за счет меньшей площади соприкосновения выступающих частей шпангоута с деталями крепежа.

Д) повышенная теплопроводность шпангоута при контакте с более нагретой средой, например с внутренним объемом приборного отсека. Создание конструкции шпангоута с границей поперечного сечения в виде прямых линий является нерациональным и не способствует повышению теплопроводности.

Для повышения теплопроводности целесообразно выполнение границы поперечного сечения шпангоута, например, в виде чередующихся выпуклых и вогнутых, относительно срединной оси сечения шпангоута, элементов эллипса или гиперболы, что приводит к появлению на поверхности шпангоута чередующихся возвышенностей и впадин (шероховатости). Тем самым увеличивается боковая поверхность шпангоута, а следовательно, поверхность контакта с более нагретой средой, что приводит к повышению его теплопроводности.

Е) повышенная достоверность определения изготовителя шпангоута вследствие наличия на его корпусе (например, на границе поперечного сечения) идентификатора производителя. Применяемые в настоящее время маркировки изделий являются недолговечными, а клеймения приводят к ослаблению конструкции детали, появлению на ней зон с концентраторами напряжения и микротрещинами. При выходе из строя конструкции шпангоута или аварии по вине шпангоута (бракованного или не правильно спроектированного шпангоута), не имеющего на корпусе идентификатора производителя, крайне затруднителен процесс поиска производителя и устранение причины неисправности.

Для повышения достоверности определения изготовителя шпангоута часть линии границы поперечного сечения может выполняться по форме в виде фрагмента или комбинации фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса, т.е. участка линии, которую образует поверхность прямого кругового конуса и секущая плоскость, не проходящая через его вершину. Причем для идентификации конкретного изготовителя не имеет значения конкретный частный случай выполнения этой линии, т.е. эллипс это, гипербола или парабола. Так, например, для идентификации одного из изготовителей может быть выбрана первая четверть линии границы сечения, а вторая четверть - для идентификации другого изготовителя. Кроме того, в зависимости от конкретного изготовителя (его особенностей) первая четверть будет выполняться из участка эллипса, гиперболы или параболы. Любой участок кривых, объединенных понятием "коническое сечение", однозначно идентифицируется с помощью известных математических методов [1-5].

Ж) повышенная достоверность определения участка размещения шпангоута вследствие наличия на его корпусе (например, на границе поперечного сечения) идентификатора места расположения. Применяемые в настоящее время маркировки изделий являются недолговечными, а клеймения приводят к ослаблению конструкции детали, появлению на ней зон с концентраторами напряжения и микротрещинами. При аварии с большим разбросом деталей по местности и установлении ее причин идентификация шпангоута, не имеющего на корпусе идентификатора участка размещения, крайне затруднена, что зачастую приводит к усложнению процесса установления причин аварии.

Для повышения достоверности определения участка размещения шпангоута часть линии (отрезок) границы поперечного сечения может выполняться по форме в виде фрагмента или комбинации фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса, т.е. участка линии, которую образует поверхность прямого кругового конуса и секущая плоскость, не проходящая через его вершину. Причем для идентификации конкретного места расположения шпангоута не имеет значения конкретный частный случай выполнения этой линии, т.е. эллипс это, гипербола или парабола.

Предлагаемые идентификаторы выгодно отличаются от применяемых в настоящее время маркировок и клеймения за счет простоты их измерения известными метрологическими методами и однозначного распознавания их известными математическими методами. Маркировки на изделиях являются недолговечными, а клеймения приводят к ослаблению конструкции шпангоута, появлению на нем зон с концентраторами напряжения и микротрещинами. При выходе из строя конструкции или аварии по вине шпангоута (бракованного шпангоута) идентификатор на его корпусе однозначно определит производителя, что способствует оперативному устранению причины неисправности.

Следует отметить, что в настоящее время широкое распространение получила идентификация товара этикетками со штриховыми, знаковыми, цифровыми, буквенными кодами, а также датчиками - идентификаторами, выполненными в виде колебательных LC-контуров. Комбинация в коде букв, цифр, а также частота настройки LC-контура является идентификатором и однозначно определяет объект.

Упомянутые идентификаторы и способы их нанесения на объекты подробно описаны в описаниях к Патентам России:
N 2045780, по МКИ G 06 K 11/00, оп. 10.10.95 г.;
N 2074696, по МКИ A 61 H 39/00, оп. 10.03.97 г.;
N 2102246, по МКИ B 42 D 15/00, оп. 20.01.98 г.;
N 2106689, по МКИ G 06 K 17/00, оп. 10.03.98 г.;
N 2112958, по МКИ G 01 N 21/64, оп. 10.06.98 г.,
а также в описаниях к Свидетельствам на полезную модель:
N 0005883, по МКИ G 09 F 3/02, оп. 16.01.98 г.;
N 0006461, по МКИ G 09 F 3/02, оп. 16.04.98 г.

Однако использование вышеуказанных изобретений для идентификации произведенного шпангоута в силу специфики применения последнего не целесообразно и не эффективно.

Таким образом, поставленная цель изобретения достигается.

В процессе разработки материалов изобретения и, в частности, технического результата и независимого пункта формулы изобретения Заявитель осуществил оценку новизны изобретения по общим принципам и оценку изобретательского уровня по общим принципам, а также по "негативным" и "позитивным" правилам с использованием Правил составления, подачи и рассмотрения заявки на выдачу патента на изобретение (от 20 сентября 1993 года) и Рекомендаций по вопросам экспертизы заявок на изобретения и полезные модели (Издание 2-е, 1997 г.).

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. Не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения и не подтверждена известность влияния отличительных признаков на указанную совокупность технических результатов. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Шпангоут может быть выполнен в поперечном сечении с переменным линейным размером, что позволит обеспечить конструктивно заложенную направленность прочностных свойств. Изменение линейного размера в сечении шпангоута может быть достигнуто при формообразующих операциях.

Шпангоут может быть выполнен в поперечном сечении с линейным размером в сечении, меняющимся многократно, возрастая и убывая, что позволит обеспечить конструктивно заложенную направленность прочностных свойств (в различных направлениях).

Шпангоут может быть выполнен в поперечном сечении с линейным размером в сечении, меняющемся многократно и периодически, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение его прочностных свойств.

Шпангоут может быть выполнен в поперечном сечении со ступенчатой частью длины линии границы сечения, что позволит повысить технологичность сборки конструкций.

Шпангоут может быть выполнен со ступенями, которые могут иметь увеличение или уменьшение линейного размера в сечении шпангоута при переходе от одной ступени к другой, что позволит повысить технологичность сборки конструкций.

Шпангоут может быть выполнен по крайней мере с одной выемкой на части длины линии границы сечения, что позволит повысить технологичность сборки конструкций.

Шпангоут может быть выполнен по крайней мере с одним выступом на части длины линии границы сечения, что позволит повысить технологичность сборки конструкций.

Шпангоут может быть выполнен по крайней мере с частью длины линии границы сечения, содержащей в сечении фрагменты и/или комбинации фрагментов многоугольника, что позволит повысить точность сборки конструкций при соединении выступа и выемки.

Шпангоут может быть выполнен по крайней мере с частью длины линии границы сечения, содержащей в сечении фрагменты или комбинации переходящих друг в друга фрагментов косого конического сечения, что позволит повысить точность идентификации шпангоута.

Шпангоут может быть выполнен по крайней мере с одним разрывом линейного размера в сечении. Причем разрывы линейного размера в сечении могут выполняться многократно и периодически, что позволит повысить технологичность сборки конструкций из шпангоута.

Шпангоут может быть выполнен по крайней мере с одной внутренней полостью, что позволит облегчить конструкцию шпангоута.

Шпангоут может быть выполнен по крайней мере с одной выемкой или по крайней мере с одним выступом в области сопряжения шпангоута с обшивкой, что позволит облегчить конструкцию шпангоута.

Шпангоут может быть выполнен по крайней мере с одним подгибом части сечения, что позволит повысить технологичность сборки конструкций.

Термины, применяемые в заявке на изобретение
Под термином "стрингер" следует понимать продольный элемент силовой конструкции летательного аппарата или судна. Другими словами, стрингер (англ. stringer, от string - привязывать, скреплять), продольное ребро жесткости (наряду с лонжероном) корпуса судна, летательного аппарата. Стрингеры судна опираются на флоры или шпангоуты или сами служат опорой для них. Стрингеры летательного аппарата опираются на обшивку (оболочку) летательного аппарата. На стрингеры опираются шпангоуты. Как правило, стрингеры изготавливаются в виде уголковых, тавровых, двутавровых профилей, швеллеров и т.п. Кроме того, стрингеры могут выполняться за одно с обшивкой.

Термин "стрингер" используется в данном контексте на протяжении всего описания, включая формулу изобретения.

Под термином "шпангоут" следует понимать поперечный элемент силовой конструкции летательного аппарата или судна. Другими словами, шпангоут (нидерл. spanthout),..1)- поперечное ребро жесткости бортовой обшивки судна (между днищем и палубой) или фюзеляжа летательного аппарата.

Фюзеляж (франц. fuselage, от fuseau - веретено) - корпус летательного аппарата. Связывает между собой крылья, оперение и (иногда) шасси. В фюзеляже обычно размещаются экипаж, пассажиры, грузы, оборудование.

Термин "шпангоут" используется в данном контексте на протяжении всего описания, включая формулу изобретения.

Под термином "лонжерон" следует понимать продольный формообразующий элемент силовой конструкции летательного аппарата или судна. Другими словами, лонжерон (франц. longeron, от longer - идти вдоль) - основной силовой элемент конструкции многих инженерных сооружений (самолетов, автомобилей, вагонов, мостов, кораблей и др.), располагающийся по длине конструкции. У самолетов, например, лонжероны совместно со стрингерами образуют продольный набор каркаса крыльев, фюзеляжа, оперения, рулей и элеронов.

Крыло - часть летательного аппарата, обеспечивающая подъемную силу при полете в атмосфере. Состоит из продольных (лонжероны, стрингеры) и поперечных (нервюры) элементов, к которым крепится обшивка (оболочка). Имеет комплекс устройств, изменяющих подъемную силу (напр., закрылки) и лобовое сопротивление.

Оболочка, в строительной механике - тело, ограниченное двумя поверхностями, расстояние между которыми (толщина оболочки) мало по сравнению с другими его размерами. По форме срединной поверхности (делящей пополам толщину оболочки) различают оболочки цилиндрические, сферические, конические и др. Применяются в строительстве (в качестве покрытий), в авиации, судостроении и т.д.

Термин "лонжерон" используется в данном контексте на протяжении всего описания, включая формулу изобретения.

Под термином "нервюра" следует понимать поперечный формообразующий элемент силовой конструкции летательного аппарата или судна. В строительной механике нервюра (франц. nervure, от лат. nervus - жила) - арка из тесаных клинчатых камней, укрепляющая ребра свода. Система нервюр (главным образом в архитектуре готики) образует каркас, облегчающий кладку свода.

Термин "нервюра" используется в данном контексте на протяжении всего описания, включая формулу изобретения.

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 [6].

Термин "косое коническое сечение" используется в данном контексте на протяжении всего описания, включая формулу изобретения.

Под термином "идентификация" следует понимать установление соответствия как партии объектов, так и штучного объекта (товара) своему индивидуальному опознавательному знаку. Идентификация может быть осуществлена путем нанесения идентификатора (метки) на товар или введения идентификатора в товар (на его поверхность), например информационного сигнала о производителе стрингера в виде формы боковой поверхности гладкой части стержня стрингера.

Термин "идентификация" используется в данном контексте на протяжении всего описания, включая формулу изобретения.

Под термином "стержень" понимается конструктивный элемент, поперечные размеры которого, как правило, малы по сравнению с длиной.

Термин "стержень" используется в данном контексте на протяжении всего описания, включая формулу изобретения.

Под термином "прочностные свойства" следует понимать способность материала и его конструкции сопротивляться разрушению, а также изменению формы, в том числе необратимому изменению формы (пластической деформации) при действии внешних нагрузок, в узком смысле - только сопротивление разрушению. Прочностные свойства твердых тел обусловлены в конечном счете силами взаимодействия между атомами и ионами, составляющими тело. Понятие "прочностные свойства" более широкое, чем прочность и объединяет собственно прочность, жесткость и устойчивость. Прочностные свойства зависят не только от самого материала, формы его поперечного или продольного сечения, но и от вида напряженного состояния (растяжение, сжатие, изгиб и др.), от условий эксплуатации (температура, скорость нагружения, длительность и число циклов нагружения, воздействие окружающей среды и т.д.). В зависимости от всех этих факторов в технике приняты различные меры прочности: предел прочности, предел текучести, предел усталости и др. Повышение прочностных свойств материалов достигается термической и механической обработкой, введением легирующих добавок в сплавы, радиоактивным облучением, применением армированных и композиционных материалов, формированием поперечного (продольного) сечения с максимально возможным моментом инерции в плоскости действия изгибающего (крутящего) момента.

Термин "прочностные свойства" используется в данном контексте на протяжении всего описания, включая формулу изобретения.

Под термином "жесткость" в узком смысле понимается характеристика элемента конструкции, определяющая его способность сопротивляться деформации (растяжению, изгибу, кручению и т.д.); зависит от геометрических характеристик сечения и физических свойств материала (модулей упругости).

Термин "жесткость" используется в данном контексте на протяжении всего описания, включая формулу изобретения.

Под термином "деформация" (от лат. deformatio - искажение) понимается изменение взаимного расположения точек твердого тела, при котором меняется расстояние между ними в результате внешних воздействий. Деформация называется упругой, если она исчезает после удаления воздействия, и пластической, если она полностью не исчезает. Наиболее простые виды деформации - растяжение, сжатие, изгиб, кручение.

Термин "деформация" используется в данном контексте на протяжении всего описания, включая формулу изобретения.

Под термином "плоскость" понимается простейшая поверхность. Понятие плоскость (подобно точке и прямой) принадлежит к числу основных понятий геометрии. Плоскость обладает тем свойством, что любая прямая, соединяющая две ее точки, целиком принадлежит ей. Пересечение плоскостей образует линию.

Термин "плоскость" используется в данном контексте на протяжении всего описания, включая формулу изобретения.

Под термином "изгиб" понимается вид деформации, характеризующийся искривлением (изменением кривизны) оси или срединной поверхности элемента (балки, стержня, плиты и т. п.) под действием внешней нагрузки. Различают изгибы: чистый, поперечный, продольный, продольно-поперечный.

Термин "изгиб" используется в данном контексте на протяжении всего описания, включая формулу изобретения.

Под термином "линия" понимается (от лат. linea) общая часть двух смежных областей поверхности. Движущаяся точка описывает при своем движении некоторую линию. В аналитической геометрии на плоскости линии выражаются уравнениями между координатами их точек. В прямоугольной системе координат линии разделяются в зависимости от вида уравнений. Если уравнение линии имеет вид F(x,y), где F(x,y) - многочлен n-й степени относительно x, y, то линия называется алгебраической кривой n-го порядка. Линия 1-го порядка есть прямая. Конические сечения относятся к линиям 1-го и 2-го порядка. Примеры неалгебраических линий - графики тригонометрических функций, логарифмические функции, показательные функции.

Термин "линия" используется в данном контексте на протяжении всего описания, включая формулу изобретения.

Под термином "линия границы сечения" понимается линия, полученная вследствие пересечения цилиндрической поверхности (например, с уголковой формой профиля), образующей боковую поверхность силового элемента (стрингера, шпангоута, нервюры, лонжерона) с секущей плоскостью, проходящей по нормали к боковой поверхности силового элемента. Линия границы сечения силового элемента, например стрингера, может быть замкнутой или сопряженной с линией границы обшивки.

Термин "линия границы сечения" используется в данном контексте на протяжении всего описания, включая формулу изобретения.

Под термином "комбинация" понимается (от позднелат. combinatio - соединение) сочетание, взаимное расположение чего-либо (напр., комбинация фрагментов линий).

Термин "комбинация" используется в данном контексте на протяжении всего описания, включая формулу изобретения.

Под термином "формообразующие операции" следует понимать гибку, скручивание, закатку, правку, вытяжку, рельефную формовку, прокатку и т.д. [7].

Термин "формообразующие операции" используется в данном контексте на протяжении всего описания, включая формулу изобретения.

Сущность изобретения и возможность его практической реализации поясняется чертежами, где на фиг. 1-16 изображено поперечное сечение шпангоута, выполненного в виде таврового профиля. Шпангоут может крепится к обшивке любой частью своей поверхности. Шпангоут - тавровый профиль состоит из полки 2, стенки 3 и области сопряжения полки и стенки 1.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение шпангоута (таврового профиля), на фиг. 2-13 изображены примеры конструктивного выполнения поперечного сечения шпангоута (таврового профиля), на фиг. 14-16 изображены примеры конструктивного выполнения частей поперечного сечения шпангоута (таврового профиля).

Шпангоут (тавровый профиль) (фиг. 1, 2) содержит в поперечном сечении сопряжение, в том числе по части линии 1, полки 2 и стенки 3, образующих пересечением осей 4 и 5 соответственно полки 2 и стенки 3 угол 6, причем часть линии 1 сопряжения полки 2 и стенки 3, и/или по крайней мере часть линии 7 полки 2, и/или по крайней мере часть линии 8 стенки 3, и/или по крайней мере один край 9 (10) полки 2, и/или край 11 стенки 3 выполнены в виде фрагмента косого конического сечения 12 прямого кругового конуса.

В примерах конструктивного выполнения шпангоута (таврового профиля), изображенного на фиг. 1, 2, образуемый осями 4 и 5 угол 6 может составлять от 15 до 165o.

В примере конструктивного выполнения шпангоута (таврового профиля), изображенного на фиг. 2, длина частей полки 2 от места сопряжения со стенкой 3 до края 9 (10) отличается друг от друга.

В примере конструктивного выполнения шпангоута (таврового профиля), изображенного на фиг. 3, части полки 2 от места сопряжения со стенкой 3 до края 9 (10) и стенка 3 выполнены переменной толщины. Толщина, полки 2 может по-разному изменяться в различных направлениях: увеличиваться и/или уменьшаться к краям 9 и 10.

В примере конструктивного выполнения шпангоута (таврового профиля), изображенного на фиг. 4, стенка 3 выполнена с увеличением толщины в направлении от края 11 до места сопряжения с полкой 2. Причем стенка выполнена с двумя внутренними полостями в поперечном сечении, имеющими форму эллипсов.

В примере конструктивного выполнения шпангоута (таврового профиля), изображенного на фиг. 5, часть полки 2 от места сопряжения со стенкой 3 до края 9 и стенка 3 выполнены переменной толщины.

В примере конструктивного выполнения шпангоута (таврового профиля), изображенного на фиг. 6, стенка 3 выполнена с увеличением толщины в направлении от края 11 и места сопряжения с полкой 2 к внутренней части стенки 3.

В примере конструктивного выполнения шпангоута (таврового профиля), изображенного на фиг. 7, стенка 3 выполнена с уменьшением толщины в направлении от края 11 и места сопряжения с полкой 2 к внутренней части стенки 3.

В примере конструктивного выполнения шпангоута (таврового профиля), изображенного на фиг. 8, полка 2 и стенка 3 выполнены со ступенями 13. Ступени могут быть выполнены как с увеличением толщины полки 2 и/или стенки 3 при переходе от одной ступени к другой, так и с уменьшением.

В примере конструктивного выполнения шпангоута (таврового профиля), изображенного на фиг. 9, полка 2 и стенка 3 выполнены с подгибом 14.

В примере конструктивного выполнения шпангоута (таврового профиля), изображенного на фиг. 10, подгиб 14 полки 2 и стенки 3 выполнен многократным, в том числе с изменением вогнутости на противоположную.

В примере конструктивного выполнения шпангоута (таврового профиля), изображенного на фиг. 11, часть сопряжения полки 2 со стенкой 3 выполнена с выпуклостью 15.

В примере конструктивного выполнения шпангоута (таврового профиля), изображенного на фиг. 12, сопряжение полки 2 и стенки 3 выполнено с выемкой 16, а на фиг. 13 часть линии сопряжения 1 полки 2 и стенки 3 выполнена с выемкой 16.

В примере конструктивного выполнения шпангоута (таврового профиля), изображенного на фиг. 14, часть длины поверхности полки 2 (стенки 3) выполнена с выемками 17 и выступами 18. Кроме того, толщина сечения имеет разрыв 27.

В примере конструктивного выполнения шпангоута (таврового профиля), изображенного на фиг. 15, край 9 (10) полки 2 (край 11 стенки 3) выполнен с выемками 19 и выступом 20.

В примере конструктивного выполнения шпангоута (таврового профиля), изображенного на фиг. 16, край 9 (10) полки 2 или край стенки 11 содержит окружность 26. Край полки или часть участка края полки, и/или край стенки или часть участка края стенки, и/или часть внутренней линии сопряжения полок, и/или часть участка длины поверхности полки может содержать фрагменты и/или комбинации фрагментов: многоугольника (квадрата 21, прямоугольника 22, трапеции 25, ромба 24, треугольника 25 и т.д. и т.п.), конического сечения прямого кругового конуса (окружности 26, эллипса 27 и т.д. и т.п.).

Таким образом, применение данной конструкции шпангоута (таврового профиля) позволит достичь задачи изобретения.

Литература
1. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике - М.: Наука, 1980. - 975 с.

2. Юсупов Р.М. Статистические методы обработки результатов наблюдений - М.: МО, 1984. - 557 с.

3. Выгодский М.Я. Аналитическая геометрия - М.: Физматгиз, 1963. - 468 с.

4. Ермаков С. М. Математическая теория оптимального эксперимента - М.: Наука, 1987. - 317 с.

5. Демиденко Е.З. Линейная и нелинейная регрессии - М.: Финансы и статистика, 1981. - 291 с.

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

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

8. Проектирование самолетов. Бадягин А.А. и др. М.: "Машиностроение", 1972, стр. 516.

9. Космические аппараты. Под общ. ред. К.П. Феоктистова. М.: Воениздат, 1983. - 319 с.

10. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1979, с. 560.

11. Беляков И.Т., Борисов Ю.Д. Технологические проблемы проектирования летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1978, с. 240.

12. Толковый словарь русского языка. - М.: Азъ, 1993, с. 960.

13. Математический энциклопедический словарь. М.: "Советская энциклопедия", 1988 г., 847 с.


Формула изобретения

1. Шпангоут судна, содержащий по крайней мере в одном из поперечных сечений линию границы сечения, отличающийся тем, что по крайней мере часть длины границы сечения выполнена в виде фрагмента или комбинации фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса.

2. Шпангоут по п.1, отличающийся тем, что он выполнен в сечении с переменным линейным размером.

3. Шпангоут по п.2, отличающийся тем, что линейный размер в сечении последнего меняется, многократно возрастая и убывая.

4. Шпангоут по п.3, отличающийся тем, что линейный размер в сечении последнего меняется многократно и периодически.

5. Шпангоут по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что часть длины линии границы относительно центра масс сечения выполнена выпуклой.

6. Шпангоут по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что часть длины линии границы относительно центра масс сечения выполнена вогнутой.

7. Шпангоут по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что часть длины линии границы сечения выполнена ступенчатой.

8. Шпангоут по п.7, отличающийся тем, что ступени могут быть выполнены как с увеличением линейного размера в сечении при переходе от одной ступени к другой, так и с уменьшением.

9. Шпангоут по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что часть длины линии границы сечения выполнена по крайней мере с одной выемкой.

10. Шпангоут по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что часть длины линии границы сечения выполнена по крайней мере с одним выступом.

11. Шпангоут по любому из пп.7 - 10, отличающийся тем, что часть длины линии границы сечения выполнена из группы, содержащей в сечении фрагменты и/или комбинации фрагментов многоугольника.

12. Шпангоут по любому из пп.2 - 11, отличающийся тем, что линейный размер в сечении последнего имеет по крайней мере один разрыв.

13. Шпангоут по п.12, отличающийся тем, что разрывы линейного размера в сечении выполнены многократно и периодически.

14. Шпангоут по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что по крайней мере часть длины линии границы сечения выполнена в виде фрагмента или комбинации переходящих друг в друга фрагментов конического сечения прямого кругового конуса.

15. Шпангоут по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что он выполнен по крайней мере с одной внутренней полостью.

16. Шпангоут по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что он выполнен за одно целое с обшивкой и в области сопряжения шпангоута с обшивкой на линии границы сечения выполнен по крайней мере один выступ и/или выемка.

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



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к авиастроению, а более конкретно к конструкции гермоднища гермокабины летательного аппарата

Судно // 2060200

Изобретение относится к самолетостроению и судостроению

Изобретение относится к самолетостроению и касается создания конструкций фюзеляжа с гермоднищем, а также может быть использовано в машиностроении при разработке силовых конструкций

Изобретение относится к самолетостроению и касается технологии предварительного напряжения фюзеляжа самолета постоянным усилием

Изобретение относится к силовым конструкциям летательных аппаратов, в частности к герметичному фюзеляжу

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в авиастроении и других областях техники при изготовлении оболочек из композиционных материалов, на которые устанавливают агрегаты, трубопроводы и исполнительные механизмы системы управления

Изобретение относится к области систем безопасности для снижения ударной энергии контейнера для летательного аппарата

Изобретение относится к судостроению и авиации

Наверх