Торовый опорный шпангоут

 

ОП ИСАНИЕ

„, 870634

Союз Советскмх

Социалистнческмх

Респубпик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.07.79 (21) 2808065/29-33 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

Е 04 С 2/24

Гееударстееннмй кемитет

СССР (53) УДК 621.643..4 (088.8) Опубликовано 07.10.81. Бюллетень №37 по делам изобретений и еткрмтий

Дата опубликования описания 17.10.81 (72) Авторы изобретения

И. А. Егоренков, В. И. Колганов, Г. В. Марков-,В;-Ц=Кузнецов, М. А. Комков, А. К. Добровольский, Ю. А. Байдукин и К. Н. Леоедевt / ! ., 1".

I (7I ) Заявитель (54) ТОРОВЫЙ ОПОРНЫЙ ШПАНГОУТ

Изобретение относится к строительной технике и к отрасли промышленности, связанной с изготовлением деталей и узлов из композиционных материалов. Такие детали как шпангоут в настоящее время применяются в качестве элементов силового набора для изделий строительной техники, например, для подкреплений шахтных колодцев, секций силосных башен, цилиндрических контейнеров и т. п.

Известны опорные шпангоуты из металла, имеющие в сечении различную конфигу- то рацию и устанавливаемые в тонких оболочках с целью повышения их жесткости (1).

Известны также шпангоуты из композиционных материалов, имеющие различное поперечное сечение и изготавливаемые чаще всего ручной выкладкой препрега с пос- 15 ледующим прессованием в пресс-формах (2) .

Подобные шпангоуты (также как и металлические) имеют низкий коэффициент использования материала, расходуемого на их изготовление, и высокую стоимость технологического процесса.

Для каждого их типоразмера требуется применение уникального прессового оборудования, промышленное освоение которого длительное и дорогостоящее.

Наиболее близким к изобретению является торовый опорный шпангоут прямоугольного или квадратного поперечного сечения, выполненный из композиционного материала и образованный чередующимися слоями непрерывных армирующих волокон спиральной и кольцевой намотки (3).

Однако такой шпангоут имеет недостаточную удельную прочность и жесткость.

Цель изобретения — повышение удельной прочности, жесткости и снижение стоимости изготовления.

Достигается это тем, что торовый опорный шпангоут прямоугольного или квадратного поперечного сечения, выполненный из композиционного материала и образованный чередующимися слоями непрерывных армирующих волокон спиральной и кольцевой намотки, выполнен с оправкой-каркасом из парных кольцевых швеллеров, соединенных между собой торцами полок или наружными поверхностями стенок.

Кроме того, полость оправки-каркаса может быть заполнена теплоизоляцонным материалом.

870634

Оправка-каркас может быть выполнен из металла или композиционного материала.

На флг. 1 изображен опорный шпангоут из композиционного материала; на фиг, 2-разрез А — A на фиг. 1; на фиг. 3 — принципиальная схема его намотки; на фиг. 4— конкретный гример использования изобретения в строительной технике.

Опорный шпангоут образован чередующимися между собой слоями 1 непрерывных армирующих волокон спиральной 2 и/нли кольцевой 3 намотки в виде полой оболочки 4 фасонного профиля, например коробчатого (фиг. 2,разрез А — А, вариант 1 и 2).

Цельнонамотанная оболочка 4 со стороны внутренней полости 5 подкреплена оправкой-к;.:.ркасом иэ парных цельнонамотанных кольцевых швеллеров 6, совмещенных между собой боковыми 7 или торцовыми 8 поверхностями и скрепленных клеевой массой.

Формообразование предлагаемой конструкции опорного шпангоута осуществляют следующим образом. Вначале на кольцевую вращающуюся металлическую оправку 9 (фиг. 2), приводимую в движение от электродвигателя 10, производят укладку спиральной 11 н/или кольцевой 12 армировки, сматываемь,х с бабины 13 и/или шпулярника

14. Пр| этом укладка спиральных слоев производится двойной перекрестной намоткой посредством намоточной головки 15, приводимой в движение электродвигателем

16 и передачей 17 (цепной, ременной или зубчатой).

Замотанная таким образом заготовка 18 вместе с оправкой поступает на термообработку, которая проводится по режиму полимеризации связующего. После термообработки образованная жесткая заготовка разрсзается на два Г-образных кольцевых швеллера 6, которые затем уже без металлической оправки совмещают боковыми 7 или торцовыми 8 поверхностями, склеивают, по окончании этих операций осуществляют намотку основной силовой части опорного ш па н гоута.

Намотку основной силовой части осуществляют также слоями спиральной и кольцевой армировки в соответствии со схемой намотки, представленной на фиг. 2, а уже отформованную заготовку подвергают термообработке. Полученный таким образом опорный ш .ангоут из композиционных материалов может быть использован для подкрепления любых оболочечных строительных конструкций или сооружений.

На фнг. 4 показана трубчатая колонна, подкрепленная шпангоутами предлагаемой конструкции. При этом силовые опорные шпангоуты коробчатой формы могут быть размещены в срединной части 19 трубчатрй конструкции между наружными 20 и внутренними 21 ее обечайками. Такие шпангоуты могут быть использованы также для подкрепления конических оболочек 22 (фиг. 4), а также для стыковки секций труб любого исполнения, в том числе и многослойных.

Таким образом могут быть выполнены шпангоуты любой конфигурации и из любого композиционного материала (нитей, жгутов, профилей, ленты), причем количество слоев армировки, их чередование, режимы намотки (натяжение, контактное давление и т. д.) и режимы термообработки определяются специальным расчетом в зависимости,от действующих на них нагрузок и приме15 няемых материалов.

Промышленная полезность данной конструкции шпангоута состоит в том, что она позволяет изготавливать из намоточного композиционного материала шпангоуты больших размеров (3 м), повысить коэффициент использования прочности композиционного материала, снизить вес получаемых иэделий, уменьшить . трудоемкость процесса изготовления изделий.

Формула изобретения

1. Торовый опорный шпангоут прямозо угольного или квадратного поперечного сечения, выполненный иэ композиционного материала и образованный чередующимися слоями непрерывных армирующих волокон спиральной и кольцевой намотки, отличающийся тем, что, с целью повышения удельной прочности, жесткости и снижения стоимости изготовления, он выполнен с оправкой-каркасом из парных кольцевых швеллеров, соединенных между собой торцами полок или наружными поверхностями стело нок.

2. Шпангоут по и. 1, отличающийся тем, что полость оправки-каркаса заполнена теплоизоляционным материалом.

3. Шпангоут по п. 1, отличающийся тем, 45 что оправка-каркас выполнен из металла или композицонного материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Уилсон Ф. Оснащение самолетного и ракетного производства. М., Машинострое5о ние, 1967, с. 350.

2. Композиционные материалы в конструкциям летательных аппаратов. М., «Машиностроение», 1975, с. 52.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2768670/08, кл. F 16 1. 9/! 2, 16.05.79.

870634

Составитель Е. Чернявская

Редактор Л. Павлова Техред А. Бойкас Корректор Н. Стец

Заказ 8525/39 Тираж 768 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4